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。