随着国民经济的快速发展，锅炉的需求日益增加。锅炉属于特种设备，存在诸多不安全因素。而水垢是锅炉最常见的不安全因素之一，及时有效地清洗水垢是关系到锅炉的使用寿命、保证蒸汽质量、节能环保以及安全稳定运行的重要措施。
1.锅炉水垢的成因
锅炉给水中所含有的杂质进入锅炉以后，经过不断地蒸发和浓缩，达到过饱和程度时，就会在锅炉清洗金属表面上析出固相的沉淀物，俗称“水垢”，具体地说，就是水中某些溶解盐类，由于炉水温度升高，或因溶解度降低而沉淀出来或因分解形成难溶的盐类，例如，硫酸钙、硅酸钨在温度升高时，其溶解度急骤降低；碳酸氢钙和碳酸氢镁退热分解成难以溶解的碳酸钙和氢氧化镁的沉淀物。与此同时，锅炉在连续给水、连续蒸发过程，纯净的水变成蒸汽由锅炉达出，使水中的盐类留在炉内不断浓缩，含量不断升高，在炉水含盐程度达到饱和状态，至过饱和状态时，一些钙、镁盐类就从水中析出，生成沉淀物。这些沉淀物的一部分沾在受热面上，形成坚硬或松软的水垢；另一部分则悬浮在炉水中，随炉水循环而流动，当受热面处水循环不良、流速降低时，则沉积因受热而形成二次水垢，或者沉积于流速本来就不高的锅炉下部，形成泥垢，随定期排污或者手动排污而排出炉外。
水垢的产生，在很大程度上还决定锅炉的运行状态。水的蒸发速率越大，沸腾强度越高，循环性能越好，水循环可以减少水垢在锅炉蒸发面上集结的数量。与此相反蒸发速率越小，沸腾强度和循环速度越低，就容易在锅炉蒸发面上结成水垢。
2.水垢的常见类型及性质
由于水垢的结生与给水的组成、性质以及锅炉的结构、锅炉清洗运行状况等许多因素有关，使水垢在成分上有很大的区别。按其化学组成，水垢大致可以分为以下几种。
2.1碳酸盐水垢
碳酸盐水垢的成分以碳酸钙为主，也有少量的碳酸镁。碳酸钙多为白色的，也有微黄色的。由于结生的条件不同，可以是坚硬、致密的硬质水垢，多结生在热强度高的部位；也可以是疏松的软质水垢，多结生在温度比较低的部位，如锅炉的节能器、进水管口等处。一般热水锅炉多为碳酸盐水垢。碳酸盐水垢在5%的盐酸溶液中，大部分可溶解，同时会产生大量的气泡，反应结束后，溶液中不溶物很少。
2.2硫酸盐水垢
硫酸盐水垢其主要成分是硫酸钙。硫酸盐水垢多为白色，也有微黄色的，特别坚硬、致密，手感滑腻。此种水垢多结生在锅炉内温度最高、蒸发强度最大的蒸发面上。硫酸盐水垢在盐酸溶液中很少产生气泡，溶解很少，加入10%氯化钡溶液后，生成大量的白色沉淀物。
2.3硅酸盐水垢
硅酸盐水垢的主要成分是硬硅钙石或镁橄榄石；另一种是软质的硅酸镁主要成分是蛇纹石。此水垢二氧化硅的含量都在20%以上。硅酸盐水垢在盐酸中不溶解，加热后其成分部分地缓慢溶解，有透明状态砂粒沉淀物，加入1%HF可缓慢溶解。
2.4磷酸盐水垢
磷酸盐水垢外观为灰白色，质地较为疏松。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。
2.5混合水垢
混合水垢是上述各种水垢的混合物，很难指出其中哪一种是主要的成分。混合水垢色杂，可以看出层次，主要是由于使用不同水质或水处理方法不同造成的，多结生在锅炉高、低温区的交界处。混合水垢可以大部分溶解在稀盐酸中，也会产生气泡，溶液中有残留水垢的碎片或泥状物。
3.水垢的危害
3.1降低锅炉传热效率，造成燃料浪费
因为水垢的导热系数只有钢材的几十分之一，所以当受热面结垢后会使传热受阻，为了保持锅炉一定的出力，就必须提高火侧的温度，从而使向外辐射及排烟造成热损失。由于锅炉的工作压力不同，水垢的类型及厚度不同，所浪费的燃料数量不同，根据试验和计算，水垢的厚度和损耗燃料有如下比例：当水垢厚度（S）≥1mm时，浪费燃料5～13%；≥2mm时，浪费燃料13～18%；≥3mm时，浪费燃料18～26%。
3.2危及锅炉安全运行，缩短锅炉寿命
水垢导热性能极差，使受热面吸收的能量不能被及时传递给炉水，导致结垢的受热面工作温度增高，当温度超过了钢材所能承受的温度时，金属强度就会显著降低，导致金属过热变形，易使锅炉钢板鼓包或爆裂。如果不能及时除去水垢，会使锅炉壁遭到破坏，缩短锅炉使用寿命。
4.常见的水垢清除方法
4.1机械除垢法
当炉内有水垢或水渣时，停炉后放掉炉水，使锅炉冷却，用水冲洗或用螺旋钢丝刷清除。如果水垢很坚硬，可用电力和水力带动的洗管器来清洗。但此法只适用于清洗钢管，不适用于清洗铜管，因为洗管器易损伤铜管。
4.2酸洗除垢法
用酸清除水垢，可使用盐酸、磷酸、铬酸及氢氟酸，但不能使用硫酸。因为硫酸浓度虽比盐酸高，但因缺乏良好的缓蚀剂，特别是当水垢中含有较多的钙盐时，能在水垢表面生成硫酸钙硬膜，使膜下的水垢不易接触到酸液而影响酸洗效果。硫酸和铬酸的酸洗效果虽然比盐酸更有效，但其价格太贵而且货源稀少，所以一般都采用盐酸。当清洗以硅酸盐水垢为主要成分时，需要添加适量的氢氟酸，以便清洗的进行。用添加了缓蚀剂的酸液对锅炉进行清洗，使碳酸盐水垢溶解和脱落，并随酸液排出锅外而达到清洗水垢的目的。锅炉用酸液清洗除垢，常采用盐酸为清洗剂，盐酸对水垢有以下的作用：盐酸能与水垢中的钙、镁碳酸盐和氢氧化物发生化学反应，生成易溶于水的氯化物和二氧化碳气体，从而使水垢溶解。其反应如下：
CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O MgCO3+2HCl=MgCl2+CO2↑+H2O
Mg（OH）2+2HCl=MgCl2+2H2O
盐酸能溶解水垢和金属壁之间的金属氧化物，使水垢从受热面金属壁上剥离脱落。其反应如下：
2Fe+6HCl=2FeCl3+3H3↑
对含有碳酸盐、硫酸盐或硅酸盐的混合水垢，由于盐酸能溶解其中的碳酸盐成分，从而使水垢逐渐变得疏松而脱落。由于酸对锅炉金属具有腐蚀作用，所以锅炉在酸洗时必须加入一定量的缓蚀剂以减缓酸的腐蚀作用。它的原理是缓蚀剂与金石表面或溶液中的某些离子发生反应后的生成物覆盖在金属表面上，使金属处于钝化状态，从而抑制了金属的腐蚀。酸洗除垢法工艺比较复杂，需要专业人员进行操作；酸洗液要根据水垢的性质，厚度进行配制，要求较为严格；酸洗法因为有酸，所以对锅炉有一定的腐蚀副作用，因而锅炉酸洗次数不能过多。但酸洗除垢法效果较好。
（除垢前锅炉情况）
（除垢后锅炉情况）
4.3碱类除垢法
用碱洗不能清除碳酸盐水垢。用碱主要是清除硫酸盐水垢和硅酸盐水垢以及硫酸盐和硅酸盐的混合水垢。此法是使水垢软化，尔后再用机械的方法清除。碱洗除垢法所用的药剂有碳酸钠和氢氧化钠两种。
如果使用磷酸三钠，不但能清除硫酸盐和硅酸盐的水垢，同时还能清除碳酸盐水垢。碱洗是采用不升压的长时间煮炉办法。煮炉时间不少24h ，最多可达40h。碱煮后要立即冲掉沉渣，并打开锅炉进行机械除垢，否则泥渣重新硬化就难以清除了。另碱洗时用药量应严格控制。此法操作简单，但比酸洗效果差，而且煮锅时间长，药剂耗量大。
5.结语
锅炉经过长时间运行，不可避免的出现了水垢、锈蚀问题，锅炉形成水垢的主要原因是给水中带有硬度成份，经过高温、高压的不断蒸发浓缩以后，在炉内发生一系列的物理、化学反应，最终在受热面上形成水垢。水垢是锅炉的“百害之首”，不但造成能源浪费和影响锅炉使用寿命，还是是引起锅炉事故的主要原因。因此，对于锅炉进行清洗除垢极为必要。
