锅炉用水因地处区域不同。水的硬度也有差异。当水中硫酸盐及氯化物含量较高时,在锅炉内会随着水不断地蒸发,使它们超出其饱和浓度极限而沉淀出来、并在锅筒内、水冷壁内附着沉积,逐渐形成坚硬、难溶于水的水垢。
水垢的主要危害表现为:
(1)水垢为不良导体,它的导热系数是钢材的1/5,水垢会影响受热面导热能力。因受热而热阻增大而造成燃料浪费,热效率降低。
(2)因水垢导热性能极差,燃料燃烧产生的热量不能很好地通过金属表面传递给水,导致金属受热面温度升高而过热,金属结构强度降低,引起锅筒和水冷壁表而变形、鼓包,管内壁断面减小,这会导致水循环不良甚至无法过水而引起水冷壁管烧穿事故,严重者可引起爆管。
(3)当人们采用化学除垢或机械除垢时,又会造成对金属内壁的腐蚀或伤害而减少锅炉的使用寿命。
水垢的成因
工业锅炉以及家庭用的烧水壶,使用一段时间后在金属表面就会结成水垢,这是由于水中溶有一定数量的钙镁盐类,如碳酸氢盐、碳酸盐、硫酸盐、氯化物、硅酸盐、磷酸盐等同的还含有泥沙和有机物等。这些盐类在受热过程中发生物理和化学变化而形成水垢。水中含有的碳酸氢钙在水温升高过程中会分解生成难溶的碳酸钙:
Ca(HCO3)2==△==CaCO3+C02↑+H20
碳酸氢镁也会分解生成碳酸镁,它在水中不稳定会转化成溶解度更小的氢氧化镁沉淀,因此水垢中还含有少量氢氧化镁。
在碱性条件下,碳酸氢钙会发生如下反应生成碳酸钙:
Ca(HCO3)2+20H1-====CaCO3+2H2O+CO2-3
此时,如水中含有较多的氯化钙时也会发生如下的生成碳酸钙的沉淀:
CaCl2+C02-3====CaCO3↓+2C1-
当水中溶有过量的磷酸盐时,氯化钙也会转化成溶解度很小的磷酸钙。
2P03-4+3CaCl2--Ca3(PO4)2↓+6Cl-
通常水垢的主要成分是碳酸钙和磷酸钙。
水中还溶解有一定数量的硫酸钙;硅酸钙等其他无机盐类,随着水的蒸发,它们在水中浓度加大,当其浓度超过溶解度之后也会生成沉淀,并沉积在传热表面上。
在工业锅炉中金属表面的铁锈和铜锈等锈垢也会转化成水垢的成分。
由于水垢大都由无机盐组成,故称为无机垢,而且这些水垢结晶致密,比较坚硬,所以又称为硬垢。实际水垢的成分相当复杂而且成分随着水质情况的不同而变化,所以对不同地区的水垢应作具体分析。通常根据水垢的主要成分将它分为碳酸盐水垢;硫酸盐水垢,磷酸盐水垢,硅酸盐水垢和锈垢几大类。