碳酸盐水垢的另一特点是,在850~900C下灼烧时,水垢质量损失近四成,这是由于二氧化碳与化合水分分解的缘故。由于二氧化碳的消失,水垢变得松散,并可溶于水中,使水溶液呈碱性。碳酸钙灼烧变成氧化钙和氧化钙溶于水形成氢氧化钙的反应如下:
观察水垢溶解后的少量残渣及注意水垢灼烧时的气味,可了解垢中所含杂质。溶解之后的少量残渣如果为白色是硅酸盐,如果呈黑褐色是腐蚀产物。灼烧时如果嗅到焦糊气味是有机炭(碳水化合物),如果嗅到腥臭味是微生物污泥。
1.2磷酸盐水垢及其鉴别
磷酸盐水垢产生于进行磷酸盐防垢处理的2.5MPa、3.8MPa及其以上锅炉中,也产生于采取水质稳定处理的热水锅炉和供热系统中。循环冷却水采取磷酸盐阻垢处理或采用膦酸盐系列水质稳定剂时,也常产生磷酸盐水垢。
磷酸盐水垢往往是和碳酸盐水垢共存的。锅炉中,当软化水的残余硬度过高时,当凝汽器管泄漏时,锅炉受热面既结碳酸盐水垢,又会由于产生大量磷酸盐水渣未能及时排除,而形成二次水垢。对于循环冷却水系统来说,浓缩倍率偏高,磷(膦)系列水质稳定剂剂量不足、药龄过久或药效不理想均可产生磷酸盐水垢。
通常把碳酸盐含量(灼烧减量加氧化钙)不足50%而磷酸盐含量超过10%的垢种称作磷酸盐水垢。
1.2.1磷酸盐水垢的基本性状
磷酸盐水垢外观为灰白色,质地较为疏松。仅有碳酸盐和磷酸盐的水垢呈灰白色就是由于磷灰石是灰色。如果有腐蚀产物则呈灰红色或红褐色,锅炉中或给水中加有除氧剂时,垢的颜色多呈灰黑色。
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。
1.2.2磷酸盐水垢的组成
低压锅炉和热交换器的磷酸盐水垢中常含有15%~20%的磷酸酐和大致等量的碳酸盐。锅炉压力越高,碳酸酐含量越低,这是由于在5MPa下碳酸钠基本可分解转化为氢氧化钠的缘故。
除了与磷酸酐、碳酸酐对应的碱土金属氧化物之外,垢中常含有一定量的腐蚀产物和硅酸盐。表2-2列出了典型的磷酸盐水垢化学成分。
表2-2所列的垢取自锅炉中,由于压力较高,作为灼烧减量损失的碳酸酐仅3%左右。在锅炉中镁盐与硅酸盐结合为蛇纹石(3MgO·2SiO2·2H2O),钙盐主要形成碱性磷灰石,其成分为Ca10(OH)2(PO4)6。前者在灼烧时也有一定程度的质量损失,不超过蛇纹石量的13%。
1.2.3磷酸盐垢的鉴别特征
磷酸盐垢与碳酸盐垢外状近似,而且其中常含一定量的碳酸盐垢。两者的区别在于磷酸盐垢在常温下不能在5%以下稀酸中全部溶解,需要加热助溶,或者用10%以上的酸而且在温热条件下使之全溶。
在用酸溶解磷酸盐垢时,由产生气泡情况可以了解其中碳酸盐垢所占比例大小。如果基本不冒气泡,则是单纯的磷酸盐垢。
由水处理工艺也可以判别磷酸盐垢。天然水中基本不含磷酸盐,除非人工投加磷(膦)酸盐,否则在受热面和传热表面上不会产生磷酸盐水垢。
1.3硅酸盐水垢与硫酸盐水垢及其鉴别
这两种水垢外观均呈白色,有杂质时为灰白或粉红色。但是它们都不溶于酸,据此可以将它们区别于碳酸盐水垢和磷酸盐水垢。
硅酸盐水垢产生于原水二氧化硅含量高的锅炉或循环冷却水系统中,有的水处理工艺使用水玻璃作为助凝剂或分散剂、缓蚀剂,更容易结硅酸盐水垢。
在天然水的强酸阴离子中,硫酸根的含量最高,通常为100mg/L以上,有的达300mg/L以上。这种水作为锅炉补充水的原水进行软化处理时,或作为循环冷却水的补充水进行高浓缩倍率处理时,难免要结硫酸钙水垢。
1.3.1硅酸盐水垢和硫酸盐水垢的基本性状
硅酸盐垢和硫酸盐垢往往不是单独出现的,它们与其他垢种共存。但是,由于它们难于溶解除去,对受热面和传热表面的热阻影响较大,因此,当它们各自的含量在垢中达20%时,就可分别认为这种垢是硅酸盐水垢或硫酸盐水垢。
这两种垢均呈白色或灰白色,有时呈粉红色,在受热面或传热表面上结成硬质薄层,附着牢固,质硬而脆,敲击或铲刮时能呈小片状剥离,难以用常规的机械方法清除,也不能用酸清洗除去。
1.3.2硅酸盐和硫酸盐水垢的组成
硅酸盐水垢、硫酸盐水垢都可和碳酸盐水垢或磷酸盐水垢共存;但是其含量较高时,会使垢层难以清除。因此,不再称作碳酸盐水垢或磷酸盐水垢,而是根据垢中有20%或更高含量的难溶成分定名。这类垢的组成和碳酸盐水垢或磷酸盐水垢相近似,只是垢中硅酸盐或硫酸根(硫酸酐)含量偏高。表2-3举出了硅酸盐水垢成分作为例证,该垢是与铜铁垢共存的硅酸盐水垢,并有一定量的硫酸盐水垢,难溶于酸液。