化学除垢方法范文

一、无机物的结垢

在水中存在ca2＋、mg2＋、ba2＋、sr2＋、co32－、so42－、po43－、sio2等离子。在一般的情况下是不会造成无机物结垢，但是在反渗透系统中，由于源水一般浓缩4倍，并且ph也有较大的提高，因此比较难溶解的物质就会沉积，在膜表面形成硬垢，导致系统压力升高、产水量下降，严重的还会造成膜表面的损伤，使系统脱盐率降低。

衡量水质是否结垢有两种计算方法：

控制苦咸水结垢指标

对于浓水含盐量tds≤10,000mg/l的苦咸水，朗格利尔指数（lsic）作为表示caco3结垢可能性的指标：

lsic=phc-phs

式中：lsic：反渗透浓水的朗格利尔指数

phc：反渗透浓水ph值

phs：caco3溶液饱和时的ph值

当lsic≥0，就会出现caco3结垢。

控制海水及亚海水结垢指标及处理方法：

当浓水含盐量tds>10,000mg/l的高盐度苦咸水或海水水源，斯蒂夫和大卫饱和指数（s&dsic）作为表示caco3结垢可能性的指标。WWw.133229.COM

s&dsic=phc-phs

式中：s&dsic：反渗透浓水的斯蒂夫和大卫饱和指数

phc：反渗透浓水ph值

phs：caco3溶液饱和时的ph值

当s&dsic≥0，就会出现caco3结垢。

其它无机盐结垢预处理的控制方案

碳酸钙结垢预处理的控制方案

在反渗透系统的结垢中，以碳酸盐垢为主，大多数地表水和地下水中的caco3几乎呈饱和状态，由下式表示caco3化学平衡：

ca2++hco3–<——>h++caco3

从化学平衡式可以看出，要抑制caco3的结垢，有几种途径：

降低ca2+的含量

降低了ca2+含量，可以使化学平衡向左侧移动，不利于形成caco3垢。

达到这种目的的方法有：离子交换软化法、石灰软化法、电渗析、纳滤等方法，他们都能有效地降低的ca2+含量，从而达到抑制钙垢的生成。

ca2+的增溶

主要是以增加ca2+的溶解度，从而降低结垢的风险。

方法：添加螯合剂、阻垢剂，增加ca2+的溶解度，使平衡向左移动。

调节ph值

主要是通过添加无机酸，从而提高h+的浓度，使平衡向左移动。化学原理如下：

co2+h2o<——>h2co3――――⑴

h2co3<——>h++hco3-――――⑵

hco3-<——>h++co32-――――⑶

离子交换除碱法

主要是通过降低co32-的浓度来降低碳酸钙结垢的风险。

硫酸钙结垢预处理的控制方案

离子交换除钙

石灰软化除钙

添加反渗透专用阻垢剂

氟化钙结垢预处理的控制方案

离子交换除钙

石灰软化除钙

阴树脂交换

添加反渗透专用阻垢剂

硫酸锶结垢预处理的控制方案

离子交换除锶

阴树脂交换

添加反渗透专用阻垢剂

硫酸钡结垢预处理的控制方案

离子交换除钡

阴树脂交换

添加反渗透专用阻垢剂

硅酸盐结垢预处理的控制方案

预处理中的过滤

石灰软化

提高进水的温度

提高进水的ph值

添加硅分散剂

二、胶体、颗粒物沉积

胶体、颗粒物污染是比较常见的反渗透系统污染。水中大量存在粘泥、胶体硅、金属的氧化物及有机质等颗粒物，在反渗透系统预处理中可以将源水中的这些污染源控制在一定程度，不致使对系统短期运行造成一定的影响。但由于系统长时间的运行预处理处理效果不理想、预处理反冲洗不彻底、操作人员的日常操作不到位等原因，都会造成系统胶体、颗粒物的污染。

针对胶体污染，通过淤泥密度指数（siltdensityindex，sdi）来衡量。sdi数值反应了在规定时间内，孔径为0.45um测试膜片被测试给水中的淤泥、胶体、黏土、硅胶体、铁的氧化物、腐植质等污染物堵塞的比率和污染程度。

测试如下：首先应充分排除过滤池中的空气压力，使给水以30psi的恒定压力通过直径为φ47mm、孔径为0.45um的测试滤膜后开始测定：首先测定开始通过滤膜的500毫升水所需要的时间t0；在使水连续通过滤膜15分钟（t）后，再次测得通过滤膜的500毫升水所需要的时间t1；在取得以上3个时间数据之后，由此可以计算出该水源的sdi值：

即sdi=（1-t0/t1）×100/t

在实际中，当t1为t0的四倍时，sdi为5；在sdi为6.7时，水会完全堵塞测试膜，而无法取得时间数据t1，在这种情况下需要对反渗透预处理系统进行调整，使其sdi值降至5.0以下。sdi值不能反应完全反渗透系统的污堵情况，因为sdi仪测试是死端过滤，而反渗透系统是错流过滤。

为了防止反渗透系统胶体污染，我们要求进水sdi值小于5（最好是小于3），这样有利于系统长期安全运行。

降低反渗透进水胶体、颗粒物污染最有效的方法：

合适的预处理（锰砂过滤、多介质过滤、活性炭过滤、超滤、微滤等等）；

添加胶体分散剂；

系统预防性的清洗；

三、微生物的污染

自来水一般通过控制余氯来抑制微生物的滋生，但是余氯有较强的氧化性，它能使反渗透膜表面氧化，影响膜的寿命和产水水质，因此反渗透系统运行对余氯要求非常严格（<0.1），这给微生物的生存繁殖提供了有利的环境。微生物生长及排泄出的酸性粘泥会堵塞膜的微孔，致使压差上升，给系统的安全运行埋下了严重的安全隐患。

微生物的污染也是最常见的污染，经过大量的元件解剖及污染物分析实验，大多数污染是由微生物的繁殖引起的。

微生物污染过程主要有以下阶段：第一阶段腐殖质、聚糖至于其他微生物代谢产物等大分子在膜面上的吸附，形成具备微生物生存条件的生物膜；第二阶段进水微生物中黏附速度快的细胞形成初期黏附过程（生物膜生长缓慢）；第三阶段后续大量菌种的黏附，特别是eps（细胞聚合物，extracelluarpolymers.它黏附在膜面上的细胞体包裹起来，形成黏度很大的税和凝胶层，进一步增强了污垢和膜的结合力）的形成，加剧了微生物的繁殖和群聚；第四阶段生物污染的最终形成阶段，生物膜的生长和脱除达到平衡。造成膜的不可逆的堵塞氏过滤阻力上升，膜通量下降。

抑制反渗透系统微生物繁殖的方法：

反渗透进水微生物的控制。通过源水的菌藻控制（一般通过控制余氯），尽量减少预处理的死角，防止微生物繁殖；

反渗透系统微生物控制。通过连续式或间歇式加入非氧化性且对膜没有影响的杀菌剂，可以有效地控制和杀死反渗透系统滋生的微生物，再通过浓水将其带出系统。

四、化学污染

化学污染是指进水中某些物质与膜面发生化学反应，从而引起沉积、沉淀以及膜表面的非常规老化，使膜表面发生污染或使膜的性能变差。

常见的情况有：预处理时絮凝剂选用不当；运行时阻垢剂的选用不当；清洗时清洗药剂选用不当；预处理控制不严格，致使进水中带入对膜有危害的物质（如：余氯的超标导致膜面活性层的氧化）。

化学除垢方法范文篇2

【关键词】锅炉；水垢；危害；清洗方法

随着国民经济的快速发展，锅炉的需求日益增加。锅炉属于特种设备，存在诸多不安全因素。而水垢是锅炉最常见的不安全因素之一，及时有效地清洗水垢是关系到锅炉的使用寿命、保证蒸汽质量、节能环保以及安全稳定运行的重要措施。

1.锅炉水垢的成因

锅炉给水中所含有的杂质进入锅炉以后，经过不断地蒸发和浓缩，达到过饱和程度时，就会在锅炉金属表面上析出固相的沉淀物，俗称“水垢”，具体地说，就是水中某些溶解盐类，由于炉水温度升高，或因溶解度降低而沉淀出来或因分解形成难溶的盐类，例如，硫酸钙、硅酸钨在温度升高时，其溶解度急骤降低；碳酸氢钙和碳酸氢镁退热分解成难以溶解的碳酸钙和氢氧化镁的沉淀物。与此同时，锅炉在连续给水、连续蒸发过程，纯净的水变成蒸汽由锅炉达出，使水中的盐类留在炉内不断浓缩，含量不断升高，在炉水含盐程度达到饱和状态，至过饱和状态时，一些钙、镁盐类就从水中析出，生成沉淀物。这些沉淀物的一部分沾在受热面上，形成坚硬或松软的水垢；另一部分则悬浮在炉水中，随炉水循环而流动，当受热面处水循环不良、流速降低时，则沉积因受热而形成二次水垢，或者沉积于流速本来就不高的锅炉下部，形成泥垢，随定期排污或者手动排污而排出炉外。

水垢的产生，在很大程度上还决定锅炉的运行状态。水的蒸发速率越大，沸腾强度越高，循环性能越好，水循环可以减少水垢在锅炉蒸发面上集结的数量。与此相反蒸发速率越小，沸腾强度和循环速度越低，就容易在锅炉蒸发面上结成水垢。

2.水垢的常见类型及性质

由于水垢的结生与给水的组成、性质以及锅炉的结构、锅炉运行状况等许多因素有关，使水垢在成分上有很大的区别。按其化学组成，水垢大致可以分为以下几种。

2.1碳酸盐水垢

碳酸盐水垢的成分以碳酸钙为主，也有少量的碳酸镁。碳酸钙多为白色的，也有微黄色的。由于结生的条件不同，可以是坚硬、致密的硬质水垢，多结生在热强度高的部位；也可以是疏松的软质水垢，多结生在温度比较低的部位，如锅炉的节能器、进水管口等处。一般热水锅炉多为碳酸盐水垢。碳酸盐水垢在5%的盐酸溶液中，大部分可溶解，同时会产生大量的气泡，反应结束后，溶液中不溶物很少。

2.2硫酸盐水垢

硫酸盐水垢其主要成分是硫酸钙。硫酸盐水垢多为白色，也有微黄色的，特别坚硬、致密，手感滑腻。此种水垢多结生在锅炉内温度最高、蒸发强度最大的蒸发面上。硫酸盐水垢在盐酸溶液中很少产生气泡，溶解很少，加入10%氯化钡溶液后，生成大量的白色沉淀物。

2.3硅酸盐水垢

硅酸盐水垢的主要成分是硬硅钙石或镁橄榄石；另一种是软质的硅酸镁主要成分是蛇纹石。此水垢二氧化硅的含量都在20%以上。硅酸盐水垢在盐酸中不溶解，加热后其成分部分地缓慢溶解，有透明状态砂粒沉淀物，加入1%HF可缓慢溶解。

2.4磷酸盐水垢

磷酸盐水垢外观为灰白色，质地较为疏松。磷酸盐水垢的附着能力差，容易用捅刷刮磨等方法除去。不受热部分的磷酸盐垢松软，呈堆积状。磷酸盐垢随受热面的热流强度和金属温度升高而结垢严重，垢质也变得坚硬难除。

2.5混合水垢

混合水垢是上述各种水垢的混合物，很难指出其中哪一种是主要的成分。混合水垢色杂，可以看出层次，主要是由于使用不同水质或水处理方法不同造成的，多结生在锅炉高、低温区的交界处。混合水垢可以大部分溶解在稀盐酸中，也会产生气泡，溶液中有残留水垢的碎片或泥状物。

3.水垢的危害

3.1降低锅炉传热效率，造成燃料浪费

因为水垢的导热系数只有钢材的几十分之一，所以当受热面结垢后会使传热受阻，为了保持锅炉一定的出力，就必须提高火侧的温度，从而使向外辐射及排烟造成热损失。由于锅炉的工作压力不同，水垢的类型及厚度不同，所浪费的燃料数量不同，根据试验和计算，水垢的厚度和损耗燃料有如下比例：当水垢厚度（S）≥1mm时，浪费燃料5～13%；≥2mm时，浪费燃料13～18%；≥3mm时，浪费燃料18～26%。

3.2危及锅炉安全运行，缩短锅炉寿命

水垢导热性能极差，使受热面吸收的能量不能被及时传递给炉水，导致结垢的受热面工作温度增高，当温度超过了钢材所能承受的温度时，金属强度就会显著降低，导致金属过热变形，易使锅炉钢板鼓包或爆裂。如果不能及时除去水垢，会使锅炉壁遭到破坏，缩短锅炉使用寿命。

4.常见的水垢清除方法

4.1机械除垢法

当炉内有水垢或水渣时，停炉后放掉炉水，使锅炉冷却，用水冲洗或用螺旋钢丝刷清除。如果水垢很坚硬，可用电力和水力带动的洗管器来清洗。但此法只适用于清洗钢管，不适用于清洗铜管，因为洗管器易损伤铜管。

4.2酸洗除垢法

用酸清除水垢，可使用盐酸、磷酸、铬酸及氢氟酸，但不能使用硫酸。因为硫酸浓度虽比盐酸高，但因缺乏良好的缓蚀剂，特别是当水垢中含有较多的钙盐时，能在水垢表面生成硫酸钙硬膜，使膜下的水垢不易接触到酸液而影响酸洗效果。硫酸和铬酸的酸洗效果虽然比盐酸更有效，但其价格太贵而且货源稀少，所以一般都采用盐酸。当清洗以硅酸盐水垢为主要成分时，需要添加适量的氢氟酸，以便清洗的进行。用添加了缓蚀剂的酸液对锅炉进行清洗，使碳酸盐水垢溶解和脱落，并随酸液排出锅外而达到清洗水垢的目的。锅炉用酸液清洗除垢，常采用盐酸为清洗剂，盐酸对水垢有以下的作用：盐酸能与水垢中的钙、镁碳酸盐和氢氧化物发生化学反应，生成易溶于水的氯化物和二氧化碳气体，从而使水垢溶解。其反应如下：

CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O

MgCO3+2HCl=MgCl2+CO2+H2O

Mg（OH）2+2HCl=MgCl2+2H2O

盐酸能溶解水垢和金属壁之间的金属氧化物，使水垢从受热面金属壁上剥离脱落。其反应如下：

2Fe+6HCl=2FeCl3+3H3

对含有碳酸盐、硫酸盐或硅酸盐的混合水垢，由于盐酸能溶解其中的碳酸盐成分，从而使水垢逐渐变得疏松而脱落。由于酸对锅炉金属具有腐蚀作用，所以锅炉在酸洗时必须加入一定量的缓蚀剂以减缓酸的腐蚀作用。它的原理是缓蚀剂与金石表面或溶液中的某些离子发生反应后的生成物覆盖在金属表面上，使金属处于钝化状态，从而抑制了金属的腐蚀。酸洗除垢法工艺比较复杂，需要专业人员进行操作；酸洗液要根据水垢的性质，厚度进行配制，要求较为严格；酸洗法因为有酸，所以对锅炉有一定的腐蚀副作用，因而锅炉酸洗次数不能过多。但酸洗除垢法效果较好。

（除垢前锅炉情况）

（除垢后锅炉情况）

4.3碱类除垢法

用碱洗不能清除碳酸盐水垢。用碱主要是清除硫酸盐水垢和硅酸盐水垢以及硫酸盐和硅酸盐的混合水垢。此法是使水垢软化，尔后再用机械的方法清除。碱洗除垢法所用的药剂有碳酸钠和氢氧化钠两种。

如果使用磷酸三钠，不但能清除硫酸盐和硅酸盐的水垢，同时还能清除碳酸盐水垢。碱洗是采用不升压的长时间煮炉办法。煮炉时间不少24h，最多可达40h。碱煮后要立即冲掉沉渣，并打开锅炉进行机械除垢，否则泥渣重新硬化就难以清除了。另碱洗时用药量应严格控制。此法操作简单，但比酸洗效果差，而且煮锅时间长，药剂耗量大。

5.结语

锅炉经过长时间运行，不可避免的出现了水垢、锈蚀问题，锅炉形成水垢的主要原因是给水中带有硬度成份，经过高温、高压的不断蒸发浓缩以后，在炉内发生一系列的物理、化学反应，最终在受热面上形成水垢。水垢是锅炉的“百害之首”，不但造成能源浪费和影响锅炉使用寿命，还是是引起锅炉事故的主要原因。因此，对于锅炉进行清洗除垢极为必要。

【参考文献】

化学除垢方法范文

【关键词】锅炉水质；安全；节能

一、水垢的形成及性质

水是一种良好的溶剂，可以溶解许多杂质。水中的杂质按颗粒直径大小分为悬浮物、溶解物、胶体物三大类。水垢的形成是一个复杂的物理化学过程，其原因有两个方面：一是水中有钙、镁离子及其它重金属离子存在，是水垢形成的根本原因；二是固态物质从过饱和的炉水中沉淀析出并粘附在金属受热面上，是水垢形成另外原因。当含有钙、镁等盐类杂质的水进入锅炉后，吸收高温烟气传给的热量，钙、镁盐类杂质便会发生化学反应，生成难溶固体物质析出。所析出固体物质就会附着在锅筒、水冷壁管等受热面的内壁上，形成一层“膜”，阻碍热量传递，这层“膜”称之为水垢。

水垢的组成或成分是比较复杂的，通常都不是一种单一化合物，而是以一种化学成分为主，并同时含有其它化学成分。按水垢的化学成分，一般可分为碳酸盐水垢、硫酸盐水垢、硅酸盐水垢、氧化铁水垢、含油水垢、混合水垢及泥垢等几种。

二、水垢对锅炉安全、经济运行的危害

（一）从节能减排角度出发，锅炉水垢存在以下危害：

1、降低锅炉热效率，浪费大量燃料。锅炉结生水垢后，受热面的传热性能变差，燃料燃烧时所放出的热量不能迅速传递给炉水，因而大量热量被烟气带走，造成排烟温度升高，增加排烟热损失，使锅炉热效率降低。实验数据表明，当结生水垢达1.5毫米时，就要多消耗6%的燃料；为5毫米时，燃料消耗就要达到15%；为8毫米时，燃料消耗量则增至34%。就我国目前57.82万台锅炉来看，如果仅一部分锅炉结有不同程度的水垢的话，所浪费的燃料也是十分惊人的。

2、缩短锅炉使用寿命，浪费大量资金。一般锅炉使用寿命，在正常使用条件下，能够连续运行20年左右。而现在大部分使用单位的锅炉没有达到这一寿命，其原因是多方面的，其中之一就有水垢的影响。锅炉结垢严重引发锅筒鼓包、水冷壁或对流管束爆管。锅筒挖补修复后，要根据实际情况对其适当降压使用，以确保安全。这样一来，对于要求蒸汽压力较高的单位来说，就不得不更换新的锅炉。有些单位也会因蒸汽压力过低而影响产品质量，甚至出现次品，直接影响经济效益。

（二）从锅炉运行安全角度出发，锅炉结生水垢存在以下危害：

1、破坏水循环。锅炉水循环有自然水循环和强迫水循环两种形式。前者是靠上升管和下降管的汽水比重不同产生的压力差而进行的水循环。后者主要是依靠水泵的机械动力的作用而迫使循环的。无论是哪一种循环形式，都是经过设计计算的，也就是说保证有足够的流通截面积。当炉管内壁结生水垢后，会使得管内流通截面积减少，流动阻力增大，破坏了正常的水循环，使得向火面的金属壁温升高。当管路完全被水垢堵死后，水循环则完全停止，金属壁温则更高，长期下去就易因过烧发生爆管事故。

2、引起金属过热，强度降低，危及安全。锅炉受热面使用的钢材，一般均为碳素钢，在使用过程中，允许金属壁温在450℃以下。锅炉在正常运行时，金属壁温一般在280℃以下。当锅炉受热面无垢时，金属受热后能很快将热量传递给水，此时两者的温差约为30℃。但是，如果受热面结生水垢，情况就不大一样了。例如，当工作压力为1.25Mpa的锅炉受热面结有1毫米厚水垢时（混合水垢），金属壁温与炉水温差就会达到200℃左右。也就是说此时金属壁温在钢材允许温度之内。但当水垢达3毫米时，金属壁温则上升到580℃，远远超过了钢材的允许温度。因而，这时钢材的抗拉强度就会由原来的4.0Mpa下降到1.0Mpa，锅炉受压元件就会在内压作用下发生过热鼓疱、变形、泄漏，甚至爆炸。

三、水垢的预防与清除

要保证锅炉不结垢或薄垢运行，就要加强锅炉给水处理，这是保证锅炉安全和经济运行的重要环节。预防水垢生成，通常采用下列方法：人工、机械除垢：一要靠人工锤、刮、铲等清除水垢，最后冲洗排尽。这个方法除垢效率低、劳动强度大，随着化学清洗技术的提高，目前很少使用。

（一）机械除垢

依靠专门的清洗工具，如带有电机、钢丝软带的电动洗管器。清除水垢的物理过程是：当转轴上的铣刀因电机驱动与软轴一起转动时，铣刀和水垢接触，铣刀不仅跟着软轴转，同时也沿管壁移动，将水垢研碎、研细直到剥落。

直径为35mm～100mm的管内水垢均可清除。

（二）化学除垢

化学除垢分碱洗法和酸洗法，碱洗法就是将不同品种、不同浓度的碱液注入锅炉，然后在一定的压力下进行煮炉，从而达到碱洗的目的。酸洗除垢时，酸不仅能清除锅炉受热面上的水垢，同时也能与金属反应，从而使锅炉遭到腐蚀或穿孔。因此酸洗的技术与要求比较高，锅炉酸洗除垢时，必须请具有相应酸洗级别的酸洗单位来进行。

（三）锅外水处理

这种方法适用于各种锅炉。目前锅外水处理效果可靠的有石灰──纯碱软化法，是向已经澄清的水中加入适量的生石灰和纯碱达到软化目的。石灰──纯碱软化法有冷法和热法两种。冷法是在室温下进行，使水中残余硬度降至1.5～2毫克当量/升；热法是将水温加热到20～80℃，使水中残余硬度降至0.3～0.4毫克当量/升。

离子交换剂分无机和有机两大类：无机交换树脂只能进行表面交换，软化效果差，使用较少；而有机交换树脂的特点是颗粒核心结构疏松，交换反应在颗粒表面和内部可以同时进行，软化效果较好。

（四）锅内水处理

此法主要是向炉水中加入化学药品，与炉水中形成水垢的钙、镁盐形成疏松的沉渣，然后用排污的方法将沉渣排出炉外，起到防止（或减少）锅炉结垢的作用，炉内加药水处理一般用小型低压火管锅炉。锅内水处理常用的药品有：磷酸三钠、碳酸钠（纯碱）、氢氧化钠（火碱）及有机胶体（栲胶）等。凡采用锅内水处理的，应加强锅炉排污，使已形成的泥渣、泥垢等排出炉外，收到较好的效果。