含有硬度等雜質的給水如果不經(jīng)處理就進入鍋爐,運行一段時間后,鍋爐水側受熱面上則會粘附一些固體沉積物,這種現(xiàn)象稱為結垢,這些粘附著的懸浮狀固體沉積物稱為水垢,在一定的條件下,固體沉積物也會在鍋水中析出,呈松散的懸浮狀,稱為水渣,可隨排污除去。但如果排污不及時,部分水渣也會在受熱面上沉積而轉化成水垢(通常稱為“二次水垢”)。
熱水鍋爐結生水垢,首先是因為水中含有硬度物質,其次是由于鍋爐的高溫高壓條件。其結生的主要過程為:
(1)受熱分解
在高溫高壓下,原來溶于水的某些鈣、鎂鹽類(如碳酸氫鹽)受熱分解,變?yōu)殡y溶物質,沉積析出。
(2)溶解度降低
在高溫高壓下,有些鹽類(如硫酸鈣、硅酸鈣等)物質的溶解度隨溫度升高而大大降低,達到一定程度后,沉淀析出。
(3)水的蒸發(fā)、濃縮
在高溫高壓下,鍋水不斷因蒸發(fā)而濃縮,水中的鹽類物質達到飽和時,沉淀析出。
(4)相互反應及轉化
給水中原來溶解度較大的鹽類,在鍋爐的具體條件下,與其他鹽類相互反應,生成了難溶化合物,它們中有些是具有粘性的水渣,由于未被排污除去而轉化成了水垢。
上述這些沉淀物如粘結在鍋爐受熱面上就形成了水垢,溫度越高的部位,越容易形成堅硬的水垢。
由于水垢的導熱性很差,其導熱系數(shù)僅是鋼的導熱系數(shù)的幾十分之一至數(shù)百分之一,所以熱水鍋爐結垢后就會嚴重阻礙傳熱并引起下列危害:
(1)浪費燃料
鍋爐結垢后將嚴重影響受熱面?zhèn)鳠?,降低熱效率,減少蒸汽出力,增加燃料消耗,從而增加運行成本。
(2)影響安全運行
受熱面結垢后,金屬的熱量由于受水垢的阻礙而難于傳遞給鍋水,致使自身溫度急劇升高,材料強度顯著降低,從而導致金屬過熱變形,嚴重時將造成鼓包、裂縫,甚至爆破等事故。
(3)破壞水循環(huán)
如果水管內(nèi)結垢,就會減少流體截面積,增加水的流動阻力,破壞正常的水循環(huán),嚴重時還會完全堵塞管道,造成爆管事故。
(4)縮短鍋爐壽命
鍋爐結垢后還會引起垢下腐蝕等危害。另外,有些體積小、結構緊湊的鍋爐,一旦結垢將極難清除,嚴重時只好采用挖補,割換管子等方法。這些危害都將大大縮短鍋爐的使用壽命。