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  • 热交换设备内水垢的分布规律

在热交换设备内,由于不同部位的金属面上传导的温度不同,金属表面所结水垢的物理化学状态也就不同。结垢的厚度、密度、垢量以及化学组成往往随温度变化呈现出梯度分布的规律。
    1.温度越高的金属表面结垢量越多,水垢越厚。低温受热面和非受热表面的水垢是最薄的。
    2.温度越高的金属表面上所结水垢越致密坚硬,低温传热表面所结水垢一般比较疏松,密度较小。
    3.高温受热表面易积结硫酸盐、硅酸盐(或硅质)难溶垢,而低温传热表面积结的水垢往往以碳酸盐类化合物为主。
    4.当高温受热表面积结的水垢较厚时,紧贴金属表面的水垢层常以难溶硫酸盐或硅质化合物为主,而与水接触的表面水垢则以碳酸盐为主。

    以蒸汽锅炉为例,看看水垢在锅炉内是如何随温度变化而梯度变化的。
   (1)热负荷低、蒸发强度小的部位(如省煤器、下降管等),由于给水中的碳酸氢根(HCO3-)在上述区域受热发生分解反应
    2HCO3-→CO32+CO2↑+H2O
当[Ca2+]?[CO32+]的乘积大于碳酸钙(CaCO3)的溶度积时,会析出碳酸钙的沉淀。锅水在这些部位没有达到沸点,水流的紊动性很小,因此碳酸钙容易以结晶形态沉积在管壁上,形成坚硬的碳酸盐水垢。
   (2)热负荷高、锅水蒸发强度大的部位(如水冷壁、对流管等),由于锅水在这些部位发生剧烈的蒸发浓缩,某些难溶的盐类很容易达到溶度积,在受热面上形成 坚硬、致密的硫酸盐和硅酸盐水垢或混合垢。在锅水沸腾的部位和蒸发面上,在碱度和pH值较高的条件下,产生的碳酸盐颗粒细小松散,无法吸附在管壁及金属表 面,往往以水渣形式存在,如不及时排污很容易产生二次结垢。
    当给水水质变化或锅炉负荷频繁波动时,在这些部位容易形成夹层式混合水垢(例如间断供汽的锅炉就是如此)。在热负荷很高或水循环不良的部位,容易生成多孔或坚硬致密的硅酸盐水垢。
   (3)热负荷较低,锅水循环缓慢的部位(如汽包、水包和上下联箱等)由于锅水在这些部位循环减慢,水中携带的腐蚀产物和泥渣容易沉积下来,形成氧化铁垢和泥垢。
   (4)在高参数和大容量的高压锅炉内最容易生成氧化铁垢。最容易出现氧化铁垢的部位是热负荷很高的炉管管壁部位,如喷然器附近的炉管;对敷设有燃烧带的锅炉,在燃烧带上下部的炉管;燃烧带局部脱落或炉膛内结焦时的裸露炉管内等处。
   (5)在局部热负荷很高的炉管内和汽包、联箱内的水渣中常存在铜垢,这些铜是从局部热负荷很高的管壁上脱落下来,被水流带到水流速度较缓慢的汽包和联箱中,与水渣一起积聚在那里而形成的。
   (6)在锅炉的蒸汽通流部位,如过热器和再热器中,有时会形成钾、纳的盐垢。