一、鍋爐水垢的形成原因
自從在鍋爐運(yùn)行中把水作為熱交換工質(zhì)之日起，受熱表面和傳熱表面的結(jié)垢就成為熱交換工藝中主要困擾問題之一。200余年來，人們對鍋爐水垢的垢種、成垢的原因已有充分研究，推出了各種防垢技術(shù)，但至今仍未得到徹底解決，在防垢的同時發(fā)展了清洗技術(shù)，作為保持受熱面和傳熱表面的輔助手段。
在受熱面與傳熱面表上沉積的附著物層均可稱為水垢。引起水垢的主要原因有：
1、鍋爐給水的雜質(zhì)進(jìn)入鍋爐后，經(jīng)過不斷的蒸發(fā)和濃縮，使鍋爐給水中鹽類的濃度不斷地增大，達(dá)到飽和或過飽和程度，就會在鍋爐金屬表面析出的沉淀物。
2、隨著鍋爐內(nèi)水溫的升高，某些鹽類的溶解度與溫度成反比，這些鹽類在溫度升高時，溶解度急劇下降開形成結(jié)垢。
3、不同的鹽類相互作用或受熱分解，生成難以溶解的化合物。
鍋爐在連續(xù)給水，連續(xù)蒸發(fā)的過程中，純凈的水變成蒸汽由鍋爐送出，使?fàn)t內(nèi)水中的鹽類物質(zhì)不斷濃縮，含量不斷升高。在鍋爐給水含鹽程度達(dá)到飽和狀態(tài)或過飽和狀態(tài)時，鹽類物質(zhì)就會從水中析出，生成固態(tài)沉淀物。它們一部分粘附在熱負(fù)荷較大的受熱面上，形成堅(jiān)硬或松軟的水垢，另一部分則懸浮在爐水中，隨爐水循環(huán)而流動。當(dāng)受熱面處水循環(huán)不良、流速較低時，則沉積在受熱面上形成二次水垢，或者沉積于流速本來就不高的鍋筒、集箱下部，形成泥垢，隨定期排污而排出爐外。
因此，水垢的產(chǎn)生，除與鍋爐給水中雜質(zhì)的成分和含量有關(guān)外，很大程度還取決與鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)。水的蒸發(fā)強(qiáng)度越大，循環(huán)速率越高，就越容易生成容易被水循環(huán)破壞的疏松沉淀物，可以減少水垢在鍋爐蒸發(fā)面上集結(jié)的數(shù)量。與此相反，蒸發(fā)強(qiáng)度越小，循環(huán)速率越低，就越容易在鍋爐蒸發(fā)面上結(jié)成水垢。
二、鍋爐水垢的危害
鍋爐水垢主要有以下危害：
1、惡化傳熱
鍋爐受熱面的傳熱特性對鍋爐的運(yùn)行有非常密切的關(guān)系。而鍋爐水垢都發(fā)生在受熱面，而且受熱溫度高、沸騰越強(qiáng)烈的受熱面越容易產(chǎn)生水垢。鍋爐運(yùn)行實(shí)踐及各種資料均表明，水垢對鍋爐的危害，主要是因?yàn)樗膶?dǎo)熱性。當(dāng)鍋爐受熱面管子結(jié)水垢后，鍋爐效率將明顯下降。鍋爐均勻結(jié)水垢1mm，可使效率下降5%，且增加了燃料消耗。
2、降低鍋爐效率
由于水垢導(dǎo)熱系數(shù)很小，因此它的導(dǎo)熱熱阻相當(dāng)于受熱面金屬導(dǎo)熱熱阻的6~1000倍，幾乎和受熱面兩側(cè)的換熱熱阻在同一個數(shù)量級，其對鍋爐受熱面的傳熱影響是相當(dāng)嚴(yán)重的。
鍋爐結(jié)垢后，其總傳熱系統(tǒng)將下降，要保持鍋爐與未結(jié)垢時同樣的出力，即保持其傳熱量不變，只有增加受熱面的溫壓，這樣勢必增加鍋爐的排煙熱損失。同時，由于煙氣溫度升高，爐墻的散熱損失也會增加，這樣也增加了鍋爐散熱效率，鍋爐效率下降。另一方面，當(dāng)水垢厚度增加時，水垢的導(dǎo)熱熱阻增加，受熱面的總傳熱系統(tǒng)下降，如果保持煙氣的溫度不變，蒸汽的品質(zhì)不變（即蒸汽或熱水的溫度不變）勢必造成鍋爐的總傳熱量下降，這一方面導(dǎo)致鍋爐的出力下降，滿足不了設(shè)計(jì)的要求，影響了生產(chǎn)工藝，同時由于鍋爐的有效熱下降，也降低了鍋爐的效率。
3、縮短鍋爐的使用壽命，危害鍋爐安全運(yùn)行
鋼材的力學(xué)強(qiáng)度隨著溫度的升高而降低。鍋爐受熱面上產(chǎn)生水垢后，由于水垢處于鍋爐受熱面的水（或蒸汽）側(cè)，使該側(cè)的熱阻增加，這樣就會造成金屬管壁得不到管內(nèi)工質(zhì)的良好冷卻，而金屬管壁外的煙氣溫度往往處于1000℃以上的高溫加熱狀態(tài)，這樣加速了金屬的高溫腐蝕過程，使金屬管壁加快變薄。在高溫條件的作用下，金屬強(qiáng)度會加快降低。當(dāng)?shù)吞间撲摬倪^315℃時，其機(jī)械應(yīng)力即達(dá)到屈服點(diǎn)，如果超過450℃，鋼材即產(chǎn)生蠕變，導(dǎo)致鋼材的局部過熱、變形、鼓泡、破裂、甚至爆破，使鍋爐被迫停止運(yùn)行。
蒸發(fā)受面清潔無垢的管子不容易產(chǎn)生腐蝕。當(dāng)結(jié)有水垢時，某些離子在水垢下水局部濃縮可達(dá)正常爐水濃度的上萬倍。如果爐水的PH值為10，當(dāng)爐水有游離氫氧化鈉時，局部濃縮的結(jié)果可使垢下濃縮液的PH值達(dá)14，在爐水的飽和溫度下，受熱面管子將產(chǎn)生強(qiáng)烈的堿腐蝕。如果爐水的PH值為8，當(dāng)有游離酸進(jìn)入時，可使垢下的爐水濃縮液PH值低達(dá)4左右，發(fā)生酸腐蝕。因此，如果受熱面管子結(jié)水垢，當(dāng)水質(zhì)偏離規(guī)范時，鍋爐可產(chǎn)生堿腐蝕或酸腐蝕。
4、影響鍋爐運(yùn)行中的水動力特性
鍋爐受熱面內(nèi)壁結(jié)垢后，不僅使鍋爐管內(nèi)的流通截面減小，還會因?yàn)殄仩t受熱面結(jié)垢的不均勻性及粗糙度較大，流動阻力較大的原因，對鍋爐內(nèi)水或蒸汽的流動將會產(chǎn)生一定的影響，嚴(yán)重時將嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)時的水動力特性，甚至導(dǎo)致事故。
5、增大檢修量，浪費(fèi)工時、原料，危及工人安全
由于水垢的生成，需要定期清理水垢或處理事故，運(yùn)行周期縮短，檢修時間增加，隨之帶來原料、工時的浪費(fèi)。在水垢的清理過程中，檢修人員不但要接確化學(xué)藥品（如鹽酸等），給檢修人員帶來不安全因素。同時，檢修人員有時不得不鉆進(jìn)鍋爐內(nèi)部進(jìn)行清除操作，增加了工人的勞動強(qiáng)度，也對工人的健康和安全帶來不利的影響。
6、增加了對大氣的污染
由于水垢降低了鍋爐的效率，就等同于增加了鍋爐對環(huán)保的壓力。實(shí)際上，由于水垢的生成，鍋爐的效率下降，導(dǎo)致排煙熱損失和鍋爐散熱損失的增加。要達(dá)到同樣的鍋爐出力，只能增加燃料的消耗量。由此，同一臺鍋爐將會排放更多的CO2、SOx、NOx、粉塵以及其他有害物質(zhì)，使大氣受到更加嚴(yán)重的污染。
解決水垢的方法主要有對鍋爐用水進(jìn)行預(yù)處理、軟化處理，形成結(jié)垢后及時除垢，或是使用不會結(jié)水垢的真空鍋爐。
