水垢和水渣的形成是一個復(fù)雜的物理化學(xué)過程,這個過程分為兩步:第一步為鹽類雜質(zhì)由過飽和溶液中析出;第二步為結(jié)晶出來的鹽類雜質(zhì)附著在金屬受熱面上,形成水垢或懸浮在溶液中成為水渣。
這個過程的第一步容易理解,因為鍋爐在運行過程中,爐水由于受熱而蒸發(fā)濃縮,致使鹽類雜質(zhì)達到溶解極限,即溶度積。如果鹽類陰、陽離子的濃度乘積超過其溶度積,此鹽類雜質(zhì)便會從過飽和溶液中析出。反之,鹽類將繼續(xù)溶解。
在鍋爐運行過程中,水中鹽類超過溶度積的原因有以下三點:
(一)鍋爐設(shè)備中水的蒸發(fā)濃縮,致使?fàn)t水中鹽類雜質(zhì)濃度升高,組建達到過飽和狀態(tài)。
(二)熱力設(shè)備在加熱過程中,某些離子發(fā)生化學(xué)變化而形成一種難溶的化合物,如水加熱到60~70攝氏度以上時,重碳酸根轉(zhuǎn)變成碳酸根。水的溫度越高,重碳酸根轉(zhuǎn)變成碳酸根越多,這樣使易溶的重碳酸鹽生成了難溶的碳酸鹽。
(三)某種鹽類(如鈣、鎂鹽)的溶解度隨溫度的升高而降低,因此在接近受熱面的水中,此種鹽類首先應(yīng)超過溶度積而析出。
第一步所形成的過飽和狀態(tài)溶液很不穩(wěn)定,開始時是治安過飽和溶液中發(fā)生鹽類結(jié)晶核心上,極小的微粒逐漸長大成顆粒,最后形成粗結(jié)晶體或絮狀的水垢或水渣。
形成水垢或水渣,不僅與鹽類物質(zhì)的化學(xué)成分有關(guān),而且還取決于鹽類雜質(zhì)和受熱面之間物理化學(xué)因素。如果金屬受熱面粗糙并伴有凸瘤包時,便會成為過飽和溶液產(chǎn)生固態(tài)的結(jié)晶核。金屬受熱面氧化層有相當(dāng)大的附著力,它可成為金屬壁與析出結(jié)晶沉淀物的粘結(jié)中間層。因此,金屬表面粗糙或覆蓋一層氧化物時,鹽類雜質(zhì)沉淀出來將主要成為水垢。反之,在光潔的受熱金屬面上,則多呈水渣。
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