热水工程中的水垢问题

一、水垢是怎样构成的
一般来说。含有钙(Ca)、镁(Mg)盐类等矿物质的水叫做“硬水”。（水的硬度（也叫矿化度）是指溶解在水中的钙盐与镁盐含量的多少。含量多的硬度大，反之则小。1升水中含有10mmgCaO（或许相当于10mmgCaO）称为1度。软水就是硬度小于8的水）河水、湖水、井水和泉流都是硬水。自来水是河水、湖水或许井水经过沉降，除掉泥沙，消毒灭菌后得到的，也是硬水。刚下的雨雪，水里不含矿物质，是“软水”。水烧开后，一部分水蒸腾了，正本不好溶解的硫酸钙(CaSO4，石膏就是含结晶水的硫酸钙）堆积下来。本来溶解的碳酸氢钙(Ca(HCo3)2）和碳酸氢镁（Mg(HCO3)2)，在欢腾的水里分化，放出二氧化碳(CO2)，变成难溶解的碳酸钙(CaCO3)和氢氧化镁（Mg(OH)2)也堆积下来。这就是水垢的来历。

水垢依据其构成原因和成形状态的不同大致可分为硬垢和软垢两种。当水中含有碳酸盐胶体、细菌和有机物等杂质时，碳酸盐类似于水泥沙浆中的沙石，而胶体、细菌和有机物等则相当于水泥沙浆中的水泥，当水中胶体、细菌和有机物等粘性物质和碳酸盐一起效果，在高温煮沸条件下则构成了和容器（或管道外表）粘附在一起的硬垢。而一旦胶体、细菌和有机物等粘性物质被去除（如经过超滤滤除）后，即便水中钙、镁离子和碳酸根离子浓度很高，也只生成皎白而松懈的简略去除的碳酸盐软垢，而不会产僵硬垢。


二、热水工程为什么要进行水处理
水垢与我们的日子形影不离。它的化学性质非常安稳，不只会影响热交流率，耗费动力（一毫米厚的水垢能多耗费10％的动力），并且过多的水垢会阻塞水管，使水流变小，致使带来安全隐患；水垢乃至会危害人们的身体健康。

热水工程必需求进行水处理，好像金属设备职业进行的防腐工程一样。对热水工程进行恰当的水处理，能够使热功率进步20%-40%左右；设备使用年限进步1-2倍；设备修理率下降20%-30%。

在西欧、北美，热水工程水处理是一个必要的环节，无论是规划院，设备供货商，用户都对热水工程水处理有满足的重视，水处理设备投入比例占整个工程量的5%-8%左右，因而而节省的动力与不发达国家比有20%-30%；设备的使用费用下降50%。水垢能耗众所周知，以法国为例，每年成垢量超过7000吨，耗费十几亿欧元，其耗能程度可想而知。

在我国，锅炉设备每年都要有一次中修，两年有必要大修，在水源水质杂乱的区域乃至会导致设备无法运转，一年就要进行大修；我国是一个地表水资源缺少的国家，70%的区域以地下水为主，地下水中所含的矿物质更丰富，种类更冗杂，热水工程更需求仔细的进行水处理，热水工程离不开水处理。在当今世界发起绿色动力、节能减排的潮流中，热水工程水处理更能发挥不可或缺的效果。

 

三、水垢对太阳能热水器的危害
1、太阳能真空管是太阳能热水器的集热器，直接吸收太阳光线，并使用热水比重小，冷水比严峻的原理，将真空管内已被太阳光加热的水和水箱中的冷水进行交流，加热水箱中的水。

集热功率是衡量太阳能热水器真空管功用的重要目标之一，太阳能热水器的集热功率体现在真空管技术上，首要由真空管的透光率、单向反射率以及真空隔热率三个目标决议。透光率决议了真空管的集热功率，也就是说：透光率越高，集热功率越高。这个问题我们从太阳能集热器能量平衡方程：Q=QI-QL和集热器功率公式：η=Q∕A*G中能够看出：透光率越高、集热器吸收的太阳辐射能QI越高、集热器吸收的有用能量Q越高、集热器功率η越高；反之亦然。但透光率是在实验室中测得的数据，而在实际使用中当接连用水半个月左右，真空管内壁上即构成可见的水垢膜，这时透光率只能到达新真空管的85%左右，使用半年后，在真空管内壁可构成1-2mm厚的垢壳，其透光率只要新真空管的50%以下，这时的集热功率较之新真空管也下降到50%以下；

2、为回避水垢问题以及因真空管决裂而漏水构成整个体系的瘫痪，有的高级太阳能热水器以及大型联排太阳能工程、阳台壁挂太阳能热水器多选用太阳能热管，并以为无需再进行水处理，但热管所发作的热量多会集于紫铜探头，因探头温度高、面积小，更简略在探头上构成一个水垢包，因热管的热量经过热媒、热传感器多次交流，对水垢更灵敏，水垢对热交流的功率影响更大。

3、水垢的导热系数极低,不到金属的百分之一，它附着在太阳能的集热管内壁导致吸热管吸收的热量不能及时传递给水，构成温度过高，极易炸管，水壶烧漏了就是这个道理。相同你的太阳能水温一年比一年低,最终构成集热管作废，仔细的用户会发现，家里的太阳能水温没有上一年的高，就是水垢结多了。水垢用传统的办法整理很难，暖瓶里的水垢我们也整理过，是不是很硬，很难整理干净。相同真空管口径细，更难整理彻底。

   4、水垢腐蚀内胆，构成漏水，损坏保温效果，削减太阳能热水器的使用寿命。曾经家里用白铁制造的太阳能用不了几年就漏了，就是水垢腐蚀的原因。现在的太阳能热水器水箱一般都是选用304不锈钢制造。更多资讯请查找微信大众号：李晓锋，在出产焊接时，尽管有氩气的维护，但遭到高温影响，使焊缝邻近的金属晶像发作改动，即由奥氏体转变为马氏体。含有氯离子的水在不断加热过程中，加快了焊缝周边金属的锈蚀穿孔。

5、水垢影响水温仪及电加热体系的正常使用，导致设备损坏。

6、因真空管内外表很润滑，垢壳在水流的冲击下发作掉落，构成真空管内水循环不畅乃至阻塞。


四、水垢对热泵、空调机组的危害
1、板式换热器的阻塞穿孔：
  板式换热器出于进步功率和下降本钱，以及削减体积等要素考虑，一般水通道规划的比较窄，面积大，铝板式钢板的厚度在1mm以下。面积大，水垢的堆积面积就大。当水垢的富集厚度到1mm左右时，水的阻力会进步1-2倍，热交流功率下降15%-20%左右，当水垢的厚度到达2-3mm时，热交流功率下降20%-30%左右，并引起水流不畅。板式热交流器的锈蚀穿孔：因水源水PH值偏高或偏低，而导致水的腐蚀性增强，特别是当温度升高后加快热交流器的腐蚀穿孔。

2、套管式热交流器：
套管式热交流器外管资料一般选用紫铜，厚度1mm以上，为添加热交流功率，高级的套管式热交流器的外管外表做成凹凸状，以期冷热水在套管外表构成涡流，但水垢一般首要在凹面富集，因而使用3-6月后也就无所谓涡流了。套管式热交流器本钱较板式高、体积也增大，但热交流功率较低；因其外套管较厚，相较板式交流器不易锈蚀穿孔（在一些水源较差的地方仍时有发作）而被许多热泵厂家选用；但因其热交流功率低，有必要进步其外表温度，因而主机作业时需较大的压缩比，和选用板式热交流器比，相同的制热量其主机功率要大一些，再加上套管热交流器体积大、本钱高，因而不只整机本钱进步，能耗也增大；一起，它仅仅延缓了毛病的发作时刻，一般一至两年后，相同要采纳除垢作业，否则仍会呈现种种毛病。

3、水垢对中央空调机组的危害：
1）、下降了换热效果。多数换热器都是用碳素钢制成的，而碳素钢的导热系数为46.4-52.2W/（m*k），而水垢的导热系数为0.464-0.679W/（m*k），只要碳素钢的1%左右，明显水垢或其它堆积物的导热系数比金属低得多。因而当水垢或其它堆积物掩盖在换热器外表上时，就好像在换热器外表裹上一层厚厚的棉衣，大大下降换热器的换热功率，如果想要维持其制热或制冷，必然添加能耗。

2）、使冷却水的循环速度和流量削减。堆积物或微生物尘垢掩盖在换热器及其管壁上，乃至阻塞管道，这样使单位时刻经过的循环水量削减了，循环速度减慢了，然后导致换热效果进一步下降。

3）、加快腐蚀。堆积物和微生物的存在，促使了浓差腐蚀电池的构成及垢下腐蚀的发作，然后加快了金属被腐蚀的速度。

4）、缩短了设备的使用寿命。一方面堆积物和微生物粘泥掩盖在换热器外表，阻挠了设备的有用换热，然后使换热器外表的金属长时刻处于高温热负荷狀态，导致了金属疲劳；另一方面，腐蚀的发作会导致换热器的管壁变薄，特别是垢下腐蚀还会导致设备穿孔泄漏，这些状况的发作，使得设备的使用寿命缩短。

5）、添加了运转本钱。为使设备坚持满足的换热功率，有必要采纳添加水量，增大动力供应等办法，一起为修理、替换因腐蚀原因构成危害的设备，必然添加费用，然后增大了设备的运转本钱。

五、水垢对电热水器的危害
可别小看了水垢，电热水器职业把水垢叫做热水器的天敌。水垢最直接的危害是耗电，一般50升的电热水器两个小时就能烧热了，如果内胆结了水垢，要花三四个小时。
 
?水垢最严峻的危害在于，简略导致电热水器金属发热管氧化，它不只下降加热功率，还会危害内胆的绝缘层，致使水被通电后，如果有人沐浴便可能导致触电事端发作。据了解，近年来，电热水器漏电伤人事情的陈述不断传出。杭州、北京、上海、天津、重庆、温州、石家庄、济南、青岛等城市接连发作了热水器漏电伤人事情。数据显现，自1997年以来，我国年均热水器伤人事端在1000起以上，引发的投诉逾6000件。  而据不完全统计，国内约有80%的热水器事端是因水垢引起的，因而有人比方：“一台结满水垢的热水器，就比如是一颗定时炸弹，悬在头上随时会爆破！” 

六、水垢对燃气及电即热式热水器的危害
1、燃气即热式热水器
燃气即热式热水器选用带翅的多路紫铜毛丝管盘列，为进步水温上升功率，紫铜管内水通道狭隘，弯道多，如不选用给水处理工艺，在一些硬水区几乎一年后必出毛病，水垢不只在狭隘的内管富集下降热功率，并且掉落的水垢会在弯道会集、阻塞水通道，构成燃气即热式热水器在北方市场的占有率，一直不高（北方多为硬水区）。

2、电即热式热水器：
好像即热式燃气热水器追求超小、超薄，电即热式热水器的毛细管更细，毛细管壁更薄，在北方使用有时不到三个月就发作阻塞乃至毛细管穿孔。

七、水垢对热水运送管路的危害
过去热水管道多选用镀锌钢管，镀锌钢管开始锈蚀后水垢在疏松锈面上着床，碳酸钙、碳酸镁再与锈蚀层发作化学反应，在热水的效果下加快锈蚀，一般一两年后，管道通径缩小30%以上。并伴有黄水（锈水）发作，直至5-8年左右管路无法使用；近年推行PPR管，在PPR管路体系接头以及转弯等处，接头与管道接缝处，水垢富集，使水体系水阻增大，原规划水力平衡被损坏，在供暖体系中构成供暖供冷不平衡现象。


八、水垢对锅炉的危害
水壶里长了水垢，不简略传热，糟蹋燃料。这些关于一个家庭来说，糟蹋还不算严峻。关于工厂来说，问题就大啦。工厂供暖供汽用的大锅炉，有的每小时要送出好几吨蒸汽，相当于烧干几吨水。据实验，一吨河水里大约有1．6公斤矿物质；而一吨井水里的矿物质高达30公斤左右。一天运送几十吨蒸汽，硬水在锅炉内壁堆积出的水垢数量，又该多么惊人！大锅炉里结了水垢，比如锅炉壁的钢板和水之间筑起一座隔热的石墙。锅炉钢板挨不着水，炉膛的火一个劲地把钢板烧得通红。这时候，如果水垢呈现裂缝，水当即渗漏到高温的钢板上，急剧蒸腾，构成锅炉内压力陡增，就要发作爆破。锅炉爆破的威力，不亚于一颗重磅炸弹！

水垢直接要挟锅炉设备的安全和锅炉的使用寿命
从表中可看出，水垢的导热系数比金属的导热系数小几百倍。因而，即便在受热面上构成不太厚的水垢，也会因为热阻大，使其导热功率下降，构成热损失，糟蹋燃料。实践证明，锅炉受热面结有1毫米的水垢，能使煤的耗费添加1.5～２％左右。因为受热面上结有水垢，会使金属管壁局部过热，当壁温超过其作业答应极限温度时，会使管壁鼓包，严峻的会引起锅炉爆管事端，使人身安全遭到要挟。

九、水垢对人体健康的危害
据化学分析，每一克水垢中就会含有铅12毫克、砷21毫克、汞44毫克、镉3.4毫克、铁24毫克，其危害非常大，不但会引起人体重金属含量超支，还会引起胆结石病症，乃至还会导致人体器官癌变以及中毒。

  水的硬度，是指水中的钙、镁、铁、铝、锰的碳酸盐、重碳酸盐、氯化物、硫酸盐及硝酸盐等一切的盐类的含量，并常含有汞、镉、砷、铅等少数的有害元素。水的硬度单位通常是将水中的全部盐类换算为碳酸钙来计量。更多资讯请查找重视微信大众号：李晓锋，当水中的硬度以碳酸钙计小于150毫克/升时，称为软水；150—450毫克/升时，称为硬水；450—714毫克/升时为高硬水；大于714毫克/升时为特硬水。国家日子饮用水硬度的卫生标准为小于450毫克/升（以碳酸钙计）。

高硬度的水质严峻地影响了工业出产和人们的日子与健康。在工业上用高硬度的水浆洗和漂染纺织物易呈现斑驳、发花、色泽暗淡，皎白度下降，构成废品和次品；用硬水酿酒易使果酒和啤酒呈现污浊与堆积而作废；硬水不能供做化学实验、造纸、制药、电子、化工、食品饮料等工业用水，否则会发作废品、呈现严峻事端的后果；更多资讯请查找微信大众号：李晓锋。用硬水洗衣物易使纺织物纤维变硬发脆而损坏；用硬水洗澡、洗头时有发涩发黏的感觉；用硬水烧豆与肉类不易熟烂；用硬水烧开水易使水壶结垢，糟蹋燃料1/3以上。在人体健康上，饮用高硬水易使人患暂时性胃肠不适、腹胀、泻肚、排气多，乃至引起肾结石等疾病。不只如此，水壶与暖水瓶使用一段时刻后，其内壁就会结满一层白色的水碱，除大部分为碳酸钙、碳酸镁外、还含有多种有害的汞、镉、铅、砷等元素，如不常常及时铲除，重复用来烧水、装水后，有害元素堆集越来越多，并能再次溶于水中，当人们饮用后就进入人体，然后引起人体缓慢中毒乃至可致癌和致畸，严峻危害人体健康。

十、常见的热水工程水处理的办法以及评估
1、离子交流法：选用特定的阳离子交流树脂，以钠离子将水中的钙镁离子置换出来，因为钠盐的溶解度很高，所以就避免了随温度的升高而构成水垢生成的状况。首要长处是：效果安稳准确，工艺老练，能够将硬度下降至0。选用这种办法的软化水设备一般也叫做“离子交流器”(因为选用的多为钠离子交流树脂，所以也多称为“钠离子交流器”)。其缺陷为：
（1）、会发作过量的再生废液，用于空气源热泵本钱较高；
（2）、耗盐量大，需常常复原；
（3）、排出很多含盐废水易引起管道腐蚀，热水使用存在安全隐患。

2、电磁法：选用在水中加上必定的电场或磁场来改动水分子的特性，然后改动碳酸钙(碳酸镁)堆积的速度及堆积时的物理特性来阻挠水垢的构成。其特点是：设备出资小，装置便利，运转费用低；但是效果不行安稳，没有一致的衡量标准，因为经过磁场后的水分子将在半个小时左右时刻恢复通磁前的状态，所以处理后对水的使用时刻、间隔都有必定限制。更多资讯请查找微信大众号：李晓锋，从办法上看只能使用于对循环水的处理，对磁力巨细有硬性目标要求，磁场强度要在2000高斯以上，最首要的是现在磁化功用并没有得到相关的认证，对其可行性与实效性存在质疑。

3、膜分离法：纳滤膜(NF)及反渗透膜(RO)均能够阻拦水中的钙镁离子，然后从根本上下降水的硬度。这种办法的特点是，效果明显而安稳，处理后的水适用规模广；但是对进水压力有较高要求，设备出资、运转本钱都较高。

4、加药法：向水中参加专用的阻垢剂，能够使钙镁离子、碳酸根离子与药剂的分子构成络合物，添加其在高温水中的溶解度，然后使水垢不能分出、堆积。目前工业上能够使用的阻垢剂许多，在水处理中常用的阻垢剂有复磷酸盐、有机膦酸、膦羧酸、有机膦酸脂、聚羧酸等。这种办法的特点是：一次性投入较少，习惯性广，阻垢、除垢能力强，特别适合于储水式加热器，但因其需不断的投入药剂，然后体系较为杂乱。

5、高频电子除垢仪除垢
这种办法在装置时需求切开管道，且电极简略粘附水中的悬浮物构成体系失灵。装置烦锁，工程量大。现在呈现新一种防垢产品量子环，用其发作的频率和水中矿物质离子的固有频率发作共振而使其提早分出，这种产品的除垢防垢效果不错，但使用特种资料及出产技术，费用相当高，一般用户难承受。

6、永磁设备除垢
外观是一个一个圆环型的永久磁铁，然后套在直管道上，使用穿管路的磁场处理经过管道的水。多用于管道较大的场所，因为其磁场频率和强度固定，所以它适用的水质规模是比较窄，在某些特定水质条件下体现的比较好，但再换一种水质后或许就没有了效果。


 7、电子感应水处理器
原理是经过主机在水中发作一个频率强度都按必定规则变化的感应电磁场。该电磁场使水中的成垢离子结合成很多的文石晶核，当水中矿物质含量超过水的饱和溶解度时，成垢离子就会分出并优先成长在这些晶核上构成文石晶体，取代了方解石晶体的分出，而文石晶体呈松软絮状，很简略被水冲走。此办法装置简略，无须切开打孔，无须替换电极和保养，耗电量极小，是比较完美的解决方案。但推行上因为厂商定见纷歧，导致使用受限。

 

8、酸洗法：
可用盐酸、磷酸、铬酸及氢氟酸，但不能用硫酸。因为硫酸与水触摸时，在水垢外表生成硫酸钙硬膜，使膜下的水垢不易触摸到酸液。磷酸和铬酸尽管比盐酸有用，但因为价格太贵，所以一般都用盐酸。盐酸只能清洗碳酸盐水垢，酸洗时生成的氯化镁和氯化钙溶解度很大，简略除掉，并伴有二氧化碳发作，有拌和盐酸液的效果。关于纯硅酸盐水垢，可使用氢氟酸清洗。硫酸盐和硅酸盐为主的混合水垢，也可使用盐酸清洗。酸洗的效果在于用酸溶液溶解水垢与金属壁间的氧化铁层，使酸触摸到金属，然后发作氢气泡使水垢掉落。它与盐酸盐垢的盐酸清洗道理不同。酸洗前，有必要首要依据结垢程度，准确的计算出盐酸用量。因为空气能热水器的结垢速度是非常快的，所以每隔2-3个月乃至1个月就需酸洗一次。因为供水目标的特殊性，所以，在酸洗时也不能中止供水，不像锅炉热水那样进行低浓度不间断的酸洗。如此频频的酸洗，用户是承受不了的。所以，这种办法可行性也不高。


9、碱洗法：
首要是铲除硫酸盐和硅酸盐水垢，还能够铲除硫酸盐和硅酸盐的混合水垢。不能铲除碳酸盐水垢。用碱洗法不是使水垢溶解除掉，而是使水垢软化，再用机械的办法铲除。所用的药剂有碳酸钠和氢氧化钠两种。

化学办法操作起来杂乱，本钱高、难度大。一般使用于锅炉等设备的除垢，而不太习惯太阳能热水器。别的，物理办法有以下几种办法，供我们参阅:

1.机械法：用水冲刷或刷子铲除。如果水垢很坚固，可用电力或水力带动的洗管器来清洗。此法在水垢构成初期比较适用。

2.电子法：使用电信号改动水分子结构使水加快释放出矿物质并让矿物质紧密结合在一起，结合的矿物质随水活动而带走，能够防止水垢的发作。

3.其他办法：如使用镁棒、添加矿物质、磁化等等，这些办法都能有用防止水垢的发作。

 


文章出自：发热管厂家 www.jmqxdr.com