水垢的形成.doc

一、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含铜量高时可以看到铜的金属光泽。
    铁锈水垢在热的6％盐酸中缓慢溶解，所得溶液呈黄绿色。取出少量溶液力口入10%氨水中会生成氢氧化铁的棕色沉淀：    
    Fe202+6HCl====2FeCl3+3H20
    FeCl+3NH3·H20====Fe(OH)3↓+3NH4C1    
    如果锈垢中含有铜，则把溶解于盐酸后所得溶液加入过量氨水时，溶液会呈现铜氨络离子特有的蓝色：        
    三、水垢的特性及其危害    人们最关心的水垢特性是它的低导热系数，在工业生产中导热系数的减小直接影响到锅炉的效率，甚至严重危及锅炉的安全运行或锅炉的寿命。对于冷却水系统，也直接影响到传热效率和冷却水用量。水垢的导热系数比金属低得多，水垢的热阻是钢铁的50—100倍，是黄铜的100～200倍，是铝、铜的300～400倍。
    水垢的导热系数随其成分和结构的变化而在较大范围内波动。水垢中SiO。含量越高，导热系数下降也越大。同种水垢的导热系数在200~C以下基本是一个常数；不随温度而变化。
    表3—5列有各种水垢的外观特征和导热系数。  
    表3-5　水垢的特性   
水垢类型
外观特性
导热系数/[W(m·k)]
水垢类型
外观特性
导热系数/[W(m·k)]
含有油质水垢硅酸盐水垢(含SiO220%～或更多)无定形碳酸盐水垢(CaCO3·MgCO3)碳酸盐水垢[(CaCO3+MgCO3)
>50%]时
坚硬坚硬软无定形粉末状变成坚硬状态

～
～
～
石谊状水垢（含CaSO4≥50%）混合物水垢(CaSO4,CaCO3,MgCO3,
CaSiO3,Fe2O3,
FeO4,MgSo4等)
坚硬坚硬
～

    在锅炉受热内部和冷却水热交换系统内部积存水垢都是有害的，其危害性主要表现在以下几方面。 
    (1)增加热损失和燃料消耗  通常工业锅炉每结lmm厚水垢，热效率要降低5％。中国工业锅炉和采暖锅炉的年燃煤量占煤炭总用量垢，发电锅炉的燃煤量占煤炭总用量毵i以工业锅炉和，采暖锅炉平均结垢厚度方lmm，，则将造成45Mt/a的燃料损失，而如果做好防垢清洗工作每年至少可节约45亿元的燃煤费用。
    (2)
降低受热面的金属强度  钢材的机械强度随温度升高而降低，因此各种钢材都有斗定的最高允许使用温度，如碳钢的最高允许使用温瘦为490*C。清洁的锅炉管壁传热中，钢铁弓I起金属的温度升高为6℃/mm，而水垢引起的金属温度升高可达：6585℃/mm。因此当锅炉受热而内表面结有导热性差的水垢时，为保持锅炉水有同样温度，水冷壁管将必须加热到更高的温度，易造成钢材的局部过热、变形、龟裂甚至爆炸。   
    (3)锅炉的利用率降低  由于水垢造成产气率下降，需要定期清除水垢，势必造成停产而给生产