水垢类型判断

发布时间：2018-06-30 14:43:19 来源：文档文库

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水垢的分类

1、碳酸盐水垢：是以钙簇的碳酸盐为主要成份的水垢，包括氢氧化钙，其中CaCO3含量大于50%。

2、硫酸盐水垢：是以硫酸钙为主要成分的水垢，其中CaSO4含量大于50%

3、硅酸盐水垢：当水垢中的SiO2含量大于20%时，属于这类水垢。

4、混合水垢：这种水垢有两种组成形式，一种是钙簇的碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐以及氧化铁等组成的混合物，难以分出哪一种是主要成分；另一种是各种水垢以夹层的形式为一体，所以也很难指出哪一种成分是主要的。

附录一：水垢类别鉴别方法

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水垢类别｜颜色｜鉴别方法

－－－－－－－－－－－－－－－｜－－－｜－－－－－－－－－－－－－－－－

碳酸盐水垢｜｜在5％盐酸溶液中，大部分可

｜白｜

CaCO3＋Mg（OH）2 ｜｜溶解，反应生成大量气泡，反应

｛｝｜色｜

占50％以上｜｜结束后，溶液中不溶物很少。

｜｜

－－－－－－－－－－－－－－－｜－－－｜－－－－－－－－－－－－－－－－

硫酸盐水垢｜黄｜

｜白｜在盐酸溶液中很少产生气泡，

CaSO4＋MgSO4占｜色｜溶解很少，加入10％氯化钡溶液

｛｝｜或｜后，生成大量的白色沉淀物（硫

50％以上｜白｜酸钡）。

｜色｜

－－－－－－－－－－－－－－－｜－－－｜－－－－－－－－－－－－－－－－

硅酸盐水垢｜灰｜在盐酸中不溶解，加热后其它

｜｜成份部份地缓慢溶解，有透明状

SiO2占20％｜白｜砂粒沉积，而加入1％氢氟酸或

｛｝｜｜氟化钠可有效溶解。

以上｜色｜

－－－－－－－－－－－－－－－｜－－－｜－－－－－－－－－－－－－－－－

铁垢｜棕｜

｜｜加稀盐酸可溶解，溶液呈黄

以铁氧化合物为主，｜褐｜

｛｝｜｜色。

杂有其它盐类｜色｜

｜｜

－－－－－－－－－－－－－－－｜－－－｜－－－－－－－－－－－－－－－－

油垢｜黑｜将垢样研碎，加入乙醚后，溶

〔含油5％以上〕｜色｜液呈黄绿色。

碳酸盐水垢主要性状和化学组成是什么
(1)碳酸盐水垢的基本性状
碳酸盐水垢外观为白色或灰白色.如果设备有腐蚀时,会染上腐蚀产物的颜色.氧气丰富时,腐蚀产物以三氧化二铁为主,垢呈粉红色或红色;氧气供应不足时,腐蚀产物以四氧化三铁为主,垢呈灰白色或灰褐色.碳酸盐水垢质硬而脆,附着坚牢,难以剥离刮除.自然界中碳酸盐有多种形式和成分,碳酸盐水垢也与之相对应.水垢类似于大理石,其断口呈颗粒状,较厚而且夹杂有腐蚀产物或其他杂质时,由断口处可观察到呈层状沉积的特点.
碳酸盐水垢产生在设备受热和工质水有浓缩的部位,那里受热程度最强烈,那里结垢就最严重.
(2)碳酸盐水垢的组成
碳酸盐水垢中含80%以上碳酸钙,如果水中硅酸盐及硫酸盐含量低且设备不存在腐蚀时,碳酸钙的含量可达95%左右.碳酸盐水垢中常含有少量镁盐,它以氢氧化镁形式存在.呈灰白色或粉红色的碳酸盐水垢中常含有少量二氧化硅和氧化铁.进行化学成分分析时,所测得垢中的金属氧化物及杂质含量的总量不超过60%,其原因是碳酸盐水垢含有碳酸酐(二氧化碳)和水,它们在用酸分解垢样时分别进入空气和溶液中(水),不便用化学方法测量.通常在做水垢成分分析时,把无机碳(碳酸酐)和有机碳(有机物粘泥中可燃部分)都计入灼烧减量中,化合水分和羟基也进入灼烧减量中.如果要测量碳酸酐含量,可采取酸碱滴定法或管式炉灼烧吸收法测量.典型的碳酸盐水垢灼烧减量约为41.59%,氧化钙约为52.22%.
如何鉴别碳酸盐水垢
判断碳酸盐水垢主要有根据物理化学性状判断和化学成分分析两种方法.
进行化学成分分析可以确认垢种,但是费时较长,费用较高,因此通常根据垢的基本性状并对照各种垢的特点来鉴别垢种.物理性判断可根据碳酸盐水垢的基本形状进行观察判断.
化学性状判断方法主要有以下几种.
①碳酸盐水垢是各种水垢中最易溶于稀酸的,常见的无机酸与有机酸均可将其溶解.在用酸溶解碳酸盐水垢时,将产生大量二氧化碳气泡,这是其主要特征.在常温的5%以下稀盐酸中,碳酸盐水垢可全部溶解.100g碳酸盐水垢溶于酸中时,可放出20余升二氧化碳气体.
②碳酸盐水垢的另一特点是,在850~900℃下灼烧时,水垢质量损失近40%,这是由于二氧化碳与化合水分分解的缘故.由于二氧化碳的消失,水垢变得松散,并可溶于水中,使水溶液呈碱性.碳酸钙灼烧变成氧化钙的反应如下
同时,观察水垢溶解后的少量残渣及注意水垢灼烧时的气味,可了解垢中所含杂质.溶解之后的少量残渣如果为白色是硅酸盐,如果呈黑褐色是腐蚀产物.灼烧时如果嗅到焦糊气味是有机碳(碳水化合物),如果嗅到腥臭味是微生物污泥.

1、水垢的种类
（一）碱土金属垢：包括以钙为主要成分的垢，如硫酸钙垢、硅酸钙垢、碳酸钙垢等，以镁为主要成分的，如氢氧化镁垢、磷酸镁垢等。
（二）铁垢：包括以铁为主要成分的垢，有氧化铁垢、磷酸盐铁垢和硅酸盐铁垢。
（三）铝垢：是以铝为主要成分的垢，如硅酸铝垢。
（四）铜垢：是以金属铜为主要成分的垢。
硫酸钙垢坚硬而致密，在低压锅炉设备上（如省煤气中），主要以半水合物或石膏的形式沉淀附着；在锅炉本体中，以无水化合物的形式沉淀附着。
硅酸钙垢主要在锅炉热负荷较大的受热面上形成，它沉淀为硅灰石，垢的硬度较大，导热性很差，能牢固地粘附在受热面上。
碳酸盐垢有着不同的特性，它既可以是坚硬的水垢，又可以是松软的水渣。当炉水进行微弱蒸发时，碳酸盐常沉淀成坚硬的结晶状水垢。当炉水进行剧烈沸腾时，碳酸盐又常常沉淀为水渣。
氢氧化镁和磷酸镁易粘附在锅炉壁上，形成二次水垢。
水垢成分中大部分是碱土金属垢（达90％），还有铁垢、铝垢、铜垢等和金属腐蚀产物及有机物等。

按水垢的形成过程可分为两种：一是盐类杂质在受热面上直接结晶而形成的一次水垢；一是易粘附在受热面上的水渣，再次生成二次水垢。
水渣分为两种，除一种水渣易粘附在受热面上，形成难以用机械方式除去的二次水垢外，还有一种水渣呈流动状态不易粘附在受热面上，运行中可按照排污方法将其排出。由此看来，不论是一次水垢，还是二次水垢或水渣的形成过程，都是在一定环境和一定条件下形成的，互相牵连，互相制约，所以不可忽视。

2、水垢的形成
水垢和水渣的形成是一个复杂的物理化学过程，这个过程分为两步：第一步为盐类杂质由过饱和溶液中析出；第二步为结晶出来的盐类杂质附着在金属受热面上，形成水垢或悬浮在溶液中成为水渣。

3 水垢类型及清洗对策

水垢(包括水渣、泥垢、腐蚀产物等)类型及其化学清洗对策概括如下：

3.1 碳酸盐水垢

主要成分为钙和镁的碳酸盐，以碳酸钙为主，质量分数常在50%以上。这种水垢为白色，比较疏松，可溶于酸特别是盐酸。例如某糖厂锅炉水垢为疏松的白色片状，轻压即成碎末，放入稀盐酸中产生大量气泡，酸中可溶成分占70.5%(质量百分数)，不溶成分在酸液中呈粉状，沉于容器底部，这是比较典型的碳酸盐水垢。大量试验和生产实践证明，这类水垢易于除去。可选用以下任何一种方法进行清洗。

3.1.1 酸洗

碳酸盐遇酸分解，生成可溶性盐和二氧化碳，如用盐酸则反应方程为：

去垢剂可用单一的盐酸或氨基磺酸或盐酸与柠檬酸等有机酸的混合酸，并加入适量缓蚀剂，酸的浓度与垢厚度的关系见表1。

表1 酸浓度与垢层厚度的关系

水垢厚度

/mm
盐酸（或氨基磺酸）

浓度/g·L-1
缓蚀剂用量占清洗液用量的质量分数（%）

<5
60
0.4

5~10
80
0.6

>10
120
0.8

清洗温度为室温或加热至50～60℃，清洗方式可采用静态浸泡或泵打循环或先浸泡后再循环进行，循环时酸液流动速度不宜过快(0.2～1m/s)以防加速金属腐蚀。

清洗时间则视锅炉容量大小、清洗温度高低和水垢厚度而定。一般原则是容量大，温度低，酸洗时间长，以测定清洗液中酸浓度变化来确定补加酸液的量和清洗的终点。对于蒸发量为0.5～2t/h的小型锅炉，多数可从人孔中观察水垢去除的情况。在正常情况下，只要严格按工艺施工，一般能获得满意的效果。如上面提到的某糖厂锅炉(蒸发量为40t/h)，我们采用盐酸清洗，先在室温下浸泡一段时间，然后对每根排污管用泵打循环，酸洗后进行冲洗、漂洗、钝化，实践证明去垢效果好。

3.1.2 橡碗栲胶法

橡碗栲胶的主要成分为单宁酸，具有收敛性和渗透性，能渗透到水垢内部使水垢疏松，渗透到垢与金属之间，在金属表面上形成单宁酸保护膜，破坏了垢与金属之间的连接，使水垢剥离，栲胶还能与碳酸盐水垢作用生成单宁酸盐，使水垢晶型结构发生变化。其除垢工艺为：栲胶用量按炉水容积计，每吨水加5～10kg，并用碱(碳酸钠、烧碱或磷酸三钠)调pH值大于7.0，加碱量一般为栲胶质量的1/2～1/3，锅炉带压(0.49～0.78MPa)运行72～170h。采用本法除垢效果不如盐酸和氨基磺酸，但栲胶不腐蚀锅炉，清洗后亦不需进行钝化处理。

3.1.3 碱煮

纯碳酸盐水垢可采用10～20g/kg的磷酸三钠或它与氢氧化钠的混合液加压煮，具体操作可参照后面的碱煮工艺。碱煮去垢效果较差，但对设备无腐蚀，碱煮后锅炉亦不必进行钝化处理。

3.2 硫酸盐水垢

其主要成分为硫酸钙，质量百分数常占50%以上。这种水垢坚固密实，呈黄白色，不溶于有机酸，在盐酸中能缓慢溶解。这类水垢宜采用盐酸进行清洗，所需酸的浓度比相同厚度碳酸盐水垢大，以加热(50～60℃)循环清洗方式效果最好，清洗时间一般比碳酸盐水垢长，并且清洗效果不如碳酸盐水垢。

其次采用碱洗法，碱洗通常采用氢氧化钠和磷酸三钠，磷酸三钠与水垢可起如下反应：

生成的磷酸钙也不溶于水，不能让其沉积，要及时冲洗干净。

碱除垢可分碱洗和碱煮两种，碱液配方相同，即为：NaOH:3～5g/kg和Na3PO4:5～10g/kg。操作工艺如下。

3.2.1 碱洗

温度90～95℃，循环8～24h，每小时测定一次碱的浓度，以判断药量是否足够及是否到了碱洗终点。碱洗后放空碱液，用水冲洗直至出口水pH值<9。

3.2.2 碱煮

工艺流程及工艺参数为：水冲洗→加碱液→关闭各个门孔→升压(升至额定压力的20%～30%)维持8h→排污→补水到正常水位→升压(至额定压力的50%)维持24h以上→排碱→冲洗(至pH<9)。

3.3 硅酸盐水垢

主要成分为硅酸化合物，如硅酸钙、硅酸镁等。外表呈灰白色，不溶于有机酸，在热盐酸中能缓慢溶解。如某厂水垢在盐酸中的不溶物为65.3%(质量百分数)，浸泡在浓盐酸中24h后仍无明显变化，这类水垢仅采用酸洗效果往往不佳，宜采用先碱煮后酸洗的连续去垢工艺。

3.3.1 碱煮

加碱(氢氧化钠与磷酸三钠总浓度为10～20g/kg，必要时加入1～2g/kg的表面活性剂)→升压(至工作压力的50%)维持24h以上→排碱→冲洗(至pH<9)。

3.3.2 酸洗

工艺同前面的碳酸盐水垢，为了加快去垢效果，最好在酸中加入适量氟化物，如氟化钠、氟化铵等。

这类水垢较厚时，一次清洗很难彻底除净，最好采用间断多次清洗方法，即第一次清洗能达到基本要求(去垢率大于65%)，锅炉使用一年后再进行一次清洗可获得满意的效果。

3.4 铁锈垢

主要成分为铁的氧化物，外表呈砖红色、咖啡色或黑色，内部呈灰色，干燥状态比较坚硬，可溶于较浓或热的盐酸。例如一种典型的铁锈垢，其氧化铁含量达85.5%(质量百分数)。这类垢宜选用盐酸作去垢剂，用加热循环的酸洗工艺进行清洗。如某宾馆燃油锅炉，垢为砖红色，垢厚1～2mm，用40～50g/kg的盐酸在50～60℃循环清洗5h，去垢效果较好。

典型的氧化铁垢亦可采用碱煮工艺，碱本身不能溶解锈，因此单纯用碱煮方法不能除去锈垢，如某宾馆1t/h燃油炉的锈垢按碱煮工艺除垢效果不佳，在碱液中加入5～10g/kg的EDTA等络合剂可提高碱煮去垢效果。

3.5 泥砂垢

主要成分为泥砂，往往是泥砂与水垢混杂在一起，外表颜色接近当地泥砂的颜色，垢与金属粘附比较牢固，与酸碱均不起化学反应。这类水垢直接采用酸洗效果不好，宜先用碱煮(碱煮工艺同前)，碱煮后视其表面状态决定是否需要继续进行酸洗。例如某糖厂蒸发量为20t/h锅炉，垢表面呈铁红色，经分析主要成分为泥砂，先采用盐酸加热循环去垢，效果很差，后用碱煮72h，炉内泥砂能去除干净。

3.6 混合垢

其成分为上述各种垢的混合物，这是我们在清洗工作中碰到最多的一类水垢，垢的外表、硬度及在酸中的溶解性均与其组分有关。硅酸盐和硫酸盐含量多时，水垢硬度大，外观由白至灰白色，在盐酸中反应比较缓慢，放出的气泡也比较少。铁锈含量多时，垢的颜色比较深，与盐酸反应比较快。碳酸盐含量高时，垢比较脆，在酸中反应较激烈，产生气泡多。如某厂锅炉水垢为白带黄色块状，稍硬，放入盐酸中开始反应较激烈，半分钟后趋于平静，酸不溶物含量为38.4%(质量百分数)，氧化铁含量为15.3%(质量百分数)。这是一种比较典型的混合垢，选用酸洗法去垢，用盐酸或氨基磺酸均可，宜加热用泵打循环施工。如果垢中硅酸盐含量偏高时，应加入适量氟化钠或氟化铵以提高去垢速度和获得满意的效果。如某糖厂水垢外表为砖红色，厚度1.5～2.5mm，比较坚硬，成分为硅酸盐、硫酸盐和铁的氧化物，在稀盐酸中即使加热也无明显反应。实验室试验表明，加大盐酸浓度，提高清洗温度(60℃左右)可获得较好的清洗效果。因此我们在清洗该锅炉时，采用质量分数为12%的盐酸并加入适量的氟化钠作清洗剂，在55～65℃下，清洗10h，结果垢成片状脱落，且垢的厚度减薄，达到了清洗目的。

值得一提的是，对于硅酸盐水垢或以硅酸盐为主的混合垢，采用热氢氟酸去垢效果好，但因氢氟酸价格贵、腐蚀性与毒性大、易挥发，所以在清洗行业应用较少。

上表为几种常见垢质的辨认方法和清洗剂的配比方法。仅供参考。方便大家对换热系统中垢质的分析和处理！
大家也可以讨论下在日常生产操作中对结垢的认识和见解！！！！

给出楼主资料的部分目录：
锅炉蒸汽的采样方法（GB 14416-93）
锅炉用水和冷却水分析方法钠的测定动态法（GB 12155-89）
SD202.10-86二氧化硅的测定
SD202.12-86硫酸酐的测定--硫酸钡光度法
SD 202.3-86试样的分解
SD202.4-86水分的测定
SD202.5-86灼烧减(增)量的测定
氧化物的测定
首先感谢，垢样分析很复杂，分析起来很麻烦。