由于*常见的水垢是碳酸盐水垢,而它的形成与水中含有的碳酸氢盐含量有直接关系,因此为防止在锅炉中形成碳酸盐水垢必须在水进入锅炉之前对水进行处理,降低水的暂时硬度(即碳酸氢钙、镁的含量)。一般把含有钙、镁离子较多的水称为硬水。而把碳酸氢钙,碳酸氢镁含量称为暂时硬度,把硫酸钙、硫酸镁、氯化钙、氯化镁的含量称为永久硬度。
通常采用以下方法消除水的硬度。
1.硫酸中和法
在水中加入适量硫酸,使水中碳酸氢盐转变成硫酸盐,把水中的暂时硬度转变成永久硬度,从而防止碳酸钙垢生成;而水中硫酸钙含量低于1000mg儿时,它也不会形成水垢。但由于加入硫酸会腐蚀设备,通常只在小容量情况下使用。反应式为:
Ca(HCO3)2+H2SO4====CaSO4+2H2O+2C02↑
2.石灰沉淀法
这是—种古老的化学软化水方法,石灰价廉,能够降低水的碱度和硬度,而且有部分除硅的作用。加入.石灰可以消除水的暂时硬度。
Ca(HC03)2+Ca(OH)2====2CaCO3↓+2H20
Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2====2CaCO3+d-Mg(OH)2+↓十2H2O
3.离子交换树脂软化水
当水通过装有钠型强酸型阳离子交换树脂时,钙镁离子将被树脂中的钠离子置换下来,使水成为不含钙镁离子的软化水。对于含钙镁离子较多,硬度较大的水可采取多级串联方式经过多次离子交换,使水叫钙镁离子浓度降低到0.015mmol/L以下。也可以把离子交换树脂处理与电渗析器或反渗透器联用去除钙镁离子达到软化水目的。
4.加阻垢剂(水质稳定剂)的方法
对碳酸钙等微溶盐的结晶沉淀过程研究表明,当溶液中微溶盐的浓度超过其溶解度时并不立即结晶,而是存在一个过饱和浓度的介稳区域,此时溶液中虽然有微溶盐的微晶核形成,但晶核并未长大,在介稳区域并不会形成水垢。因此通过加入阻垢剂的方法扩大介稳区域就可以达到防止水垢生成的目的。阻垢剂的作用是吸附于晶核,阻碍微晶核的进一步长大或使晶体结构发生变形变得疏松膨胀不易聚沉。目前使用较广的无机阻垢剂是磷酸三钠和六偏磷酸钠,它们可以使进入锅炉的少量硬度盐形成水合磷灰石,暂时失去附壁成垢能力。使用的有机阻垢剂是膦酸盐和低摩尔质量的聚羧酸。其中聚羧酸型阻垢剂典型代表是水解聚马来酸酐(HPMA),它有使微溶盐晶核的晶格变形的作用。膦酸盐的典型代表是乙工胺四亚甲基膦酸(EDTMP)和次氨基三亚甲基膦酸(ATMP),它们有吸附在微溶盐晶核表面阻止晶体生长的作用。两种有机阻垢剂可以复配使用。无机阻垢剂和有机阻垢剂配合使用可以减低用量达到较好效果。