水垢的形成机理工业锅炉在使用过程中,由于
给水水质不符合要求,以及操作管理不善等原因,在锅筒、管壁及汽包等部位会产生水垢,水垢形成的机理是比较复杂的。
2.1
给水水质工业锅炉几乎都是以原水或软化水作为给水,给水使锅炉产生
水垢的原因比较多。水垢的形成过程是难溶盐的沉积过程,当炉水温度升高时,炉水中的盐类发生浓缩,当其浓度超过该温度下的溶解度时就会产生沉积;有些盐类,如硫酸钙、硫酸镁、磷酸钙等则随温度升高溶解度下降并析出;在炉水中,当二氧化硅的浓度对碱度而言偏高时也会析出;而可溶性重碳酸盐,如碳酸二氢钙、碳酸二氢镁则受热分解,产生难溶性盐也会导致沉积。
如:
Ca(H2CO32
Mg(H2CO32
CaCO3CO2H2O
Mg(OH22CO2
水垢产生的严重程度与给水水质有着非常密切的关系,锅炉给水分原水与软化水。
原水:也称生水,是未经任何处理的天然水(如江河水、湖水、地下水等,一般由自备水源(地面水或地下水或城市供水网取得,这种水水质差别很大,城市或市郊取用经过过滤处理的自来水水质较稳定,直接采用地下水的水质硬度大。有些单位取用附近未经过滤处理的江河水,水质不稳定,水中含有悬浮物、胶体物质及各种溶解性杂质,尤其是下雨季节,水中混有泥砂,水是黄色浑浊的。我们曾遇见过某厂在雨天用这种水作给水,使用这种水的锅炉极易沉积泥砂垢或泥砂与水垢结成一体的混合垢。
软化水:常用钠离子交换水或炉内处理水,前者应用最多。经钠离子交换树脂处理的水,其硬度一般能满足工业锅炉的要求,司炉中只要定时排污,水垢不易沉积。但是有些单位,因为水处理设备容量小,处理的水量不足,有时则向炉内补充部分原水,从而加快了水垢的沉积。
采用炉内加药处理的水,往往由于加药量不足或加药不及时及排污不严格等原因,水的硬度和碱度不易控制,使用这种水较使用离子交换水的锅炉更易产生水垢。当采用磷酸盐作为水处理剂时,还可能产生硬的粘附着的褐色磷酸铁垢。
2.2
腐蚀及腐蚀产物锅炉在使用过程中,受锅水中溶解氧、水垢及水渣、
酸、碱、盐及温度等因素的影响,会产生各种形式的腐蚀。制糖厂的锅炉有其固有的特点,每年使用时间短(4~5个月),停炉时间长(7~8个月),停炉期间未加保护,从而加速了它的腐蚀。腐蚀的基本形式是电化学过程,即铁失去电子而生成离子如:FeFe2e腐蚀产物的类型则与腐蚀因素有关。
2
溶解氧无论在中性、碱性或酸性介质中都可引起阴极去极化作用而导致钢铁的腐蚀,使其表面形成比较疏松的氢氧化物或四氧化三铁腐蚀产物,如:
>>>>O
2
2H2O
4H
4e4OH
4e2H2O
(在中性、碱性介质中)
(在酸性介质中)
O
2
Fe2
2OHFe(OH2
4Fe(OH22H2OO24Fe(OH3
Fe(OH22Fe(OH3Fe3O44H2O
在垢层下极易产生沉积物下腐蚀,此种腐蚀根据情况不同可出现碱腐蚀和酸腐蚀,前者腐蚀产物主要成分也是铁的氧化物,但严重的碱腐蚀可引起金属的苛性脆化。酸腐蚀是氢的去极化作用(2H+2e→H2),腐蚀产物主要是可溶性盐。
+
锅炉金属在高温下直接氧化或与含氧物质相互作用引起高温腐蚀,以及热水锅炉因温差变化造成的腐蚀,其腐蚀产物均是铁的氧化物,