1、固相物的生成
⑴构成尘垢的原因：
①多组份过饱满溶液中盐类的结晶分出；
②有机胶状物和矿质胶状物的堆积；
③不同涣散度的某些物质固体颗粒的粘结；
④某些物质的电化学还原进程生成物等。
以上混合物堆积总称作尘垢。
⑵构成水垢的原因：
水中溶解盐类发生固相堆积是构成结垢（水垢）的主要要素，其发生固相堆积的条件是：
①随着温度的升高，某些盐类的溶解度降低，如Ca(HCO3)2、CaCO3、Ca(OH)2、CaSO4、MgCO3、Mg(OH)2等；
②随着水份的蒸腾，水中溶解盐的浓度增高，达到过饱满程度；
③在被加热的水中发生化学进程，某些离子构成另一些难溶的盐类离子。
具备了上述条件的某些盐类，首先在金属外表上个别部分堆积出原始的结晶胚，并以此为核心逐渐兼并增加。之所以易堆积于金属外表，这是因为金属外表在微观上具有必定的粗糙度，微观上的凹凸不平成为过饱满溶液中固体结晶核心；一同加热面上的氧化膜对固相物也有很强的吸附力。作为构成水垢的盐类——钙镁，在过饱满溶液中生成固相结晶胚芽，逐变而为颗粒，具有无定形或潜晶型结构，接着互团聚附，构成结晶或絮团。固相沉渣的生成与胚芽核心的生成速度有关，即与单位时间内出现的结晶核数量与结晶生长的线速度有关，而这两个要素又与水温和水中含盐浓度及其它杂质的存在有关。
2、重碳酸盐的分化
冷却水结垢的主要原因是因为水中含有较多的重碳酸钙，在加热进程中失去平衡，分化为碳酸钙、二氧化碳和水。碳酸钙溶解度较低，因而首先在冷却设备外表堆积下来。温度、压力等要素也影响结垢的强度与速度。重碳酸钙是反溶解度盐类，在超过必定温度（临界点）时，其饱满浓度急剧减小。
3、钙、镁碳酸盐水垢
碳酸盐水垢通常以细密的结晶堆积在加热器壁面甚至冷却塔填料或壁上。但当水温在过热面超过100℃时，CaCO3堆积是海绵状的絮状体。尽管，在沸腾温度以下，也有或许出现硫酸钙的堆积，但这只能是特例，因为硫酸钙的三种状况：CaSO4、2CaSO4·H2O、CaSO4·2H2O三者的溶解度都很大，因而在冷却水的具体条件下，能够完全不用考虑硫酸钙的堆积问题。氢氧化钙的溶解度也是随温度升高而降低的，但在一般状况下在水中不会生成氢氧化钙，因而也不用考虑。要点在于钙镁的碳酸盐：
Ca2++2HCO3=H2O+CO2↑+CaCO3↓
Ca(HCO3)2=CaCO3↓+H2O+CO2↑
Mg(HCO3)2=MgCO3↓+H2O+CO2↑
MgCO3的溶解度比CaCO3的溶解度大六倍以上，并且在水中的MgCO3会很快水解。
MgCO3+H2O=Mg(OH)2↓+CO2↑
在水中以Mg(OH)2状况存在，而Mg(OH)2的溶解度因温度升高所起的改变较慢，基本上很少会堆积，何况在天然水中的钙离子远远大于镁离子，镁盐的堆积在数量上影响较微，能够忽略不计。
4、垢成份及来历
⑴尘垢的分类：
无机盐类的堆积称为"垢"，它有固定晶格，比较硬，其主要成份为Ca3(PO4)2、CaCO3、SiO2，镁盐和铁的氧化物。而有机物、菌类、藻类、悬浮物等称为"污"，即水中呈胶体状的粘泥。它比较软，无固定形状。
⑵尘垢成份：
尘垢包括水垢、腐蚀产品、生物污泥、悬浮物堆积等。其主要成份为：SiO2、P2O5、SO42-、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、CuO、CO2、灼烧减量等。
⑶尘垢来历：
胶体有机物泥、原水滓、污物、可溶性铁、微生物沾污物、尘埃、空气带入；活性气体：H2S、SO2、NH3等；源水垢：CaCO3、CaSO4、MgSiO3；腐蚀产品：Fe2O3、循环水生产中走漏物：烃、硫化物、微生物尘垢。
冷却水体系中的尘垢，不单纯是钙镁碳酸盐的结垢堆积，尘垢的成份及其构成的要素是杂乱的。
①结晶：溶解盐类的分出，以如前述，主要是钙、镁的碳酸盐；在热交换器加热面上也有或许发生硅酸盐水垢（当水中SiO2含量＞200PPM时），以及含有钙、镁、铝、钠等复盐的硬垢。而当水中磷酸盐和铁含量较高，而碱度又低时，则有或许发生铁磷酸盐的水垢NaFePO4。结晶水垢的种类大致有：
a、低温下的重碳酸钙热分化：α-CaCO3松软水垢；
b、高PH时Mg(OH)2的堆积：Mg(OH)2；
c、壁面细密的碳酸钙 β-CaCO3；
d、过剩的铁离子：FeCO3。
②堆积：腐蚀产品、粘土、砂尘的堆积，如弥补水中带入的泥砂或悬浮物，进冷却塔空气带入的微尘粒子；换热器中渗漏的工艺杂质、油脂、细菌、藻类、真菌类所生成的粘泥。这些堆积物往往吸附在化学反应晶体水垢外表上而对反应起催化作用，加速了尘垢的构成。
③反应与聚合：油泥、有机氧化物等的堆积。
④腐蚀所造成的糙壳：
⒌阻垢机理
水中的钙、镁离子与碳酸根、磷酸根等结合生成难溶的小晶体，这些小晶体不断磕碰并按必定的方向增加变成大晶体。水中的钙、镁盐晶体及其不溶性微粒一同受到两个力的作用，即与管壁上的水垢结合生成体积更大的垢的结晶力和水流的剪切力，当结晶力较大时便易使垢增加，当结晶力较小时（如加入阻垢剂后）或剪切力较大（如水流速较大的部位）时，垢无法增厚，水中的微粒只能以水渣的方式被水冲走。
⑴增溶机理
有些阻垢剂能与水中的钙镁离子构成比碳酸钙等难溶盐更安稳的可溶解于水的络合物，使钙、镁无法构成碳酸钙等小晶体。这种阻垢剂不但能阻垢，若浓度达到必定程度，还能起到除垢的作用。
⑵晶格畸变的机理
阻垢剂的活性基团与碳酸钙等晶体上的钙结合，因为阻垢剂分子的空间阻扰，使碳酸钙等难溶盐无法按正常的晶格方向增加，结晶力被削弱，垢变得松软，易被水流冲掉。
⑶自解脱机理
阻垢剂分子与难溶盐小晶体共同堆积构成垢，因为阻垢剂分子损坏了垢的晶格次序，垢之间的结晶力较弱，这种垢无法构成坚实的垢，只能构成软垢。随着软垢的增厚，受到水流的冲击力也增大，当冲击力大于结晶力时，软垢与阻垢剂分子一同掉落被水冲走。因而加了这种阻垢剂循环水只能结一层薄薄的水垢。
⑷涣散机理
某些阻垢剂分子加入水中后能水解电离出高分子阴离子，这些阴离子能强烈地吸附在水中的各种微粒外表，使这些微粒都带负电荷。因为静电相斥力的作用，这些带负电荷的微粒无法磕碰生成大晶体，只能呈涣散状况悬浮于水中。
⒍操控结垢的措施
⑴水的软化
用石灰软化法、反渗透法或离子交换法对循环水作软化处理，降低或去除水中的钙、镁离子，因无法构成饱满溶液而使水垢无法生成。
软化水消除了生成水垢的隐患，却无法避免尘垢的生成。一同，软水的腐蚀速度要远远大于硬水的腐蚀速度。许多卓有成效的常用缓蚀剂须有钙、镁离子才干发挥作用，因而运用软水作循环水水源给缓蚀剂的筛选带来限制。
⑵加酸或通CO2气体
重碳酸盐在水中存在着下列平衡：
Ca(HCO3)2＝Ca2+＋2HCO3-
HCO3-＝H+＋CO32-
Ca(HCO3)2＝CaCO3＋H2O＋CO2↑
从上述离解平衡可看出加酸或加CO2都可使Ca(HCO3)2安稳。但这种办法只能避免碳酸盐垢的构成，而对其它垢则不起作用。
加酸若操控不当，如加酸过多，或加酸速度过快，造成局部浓度过高级，都易造成金属的腐蚀。
⑶增加旁滤设备
关于敞开式冷却水体系来说，增加旁滤设备可有效地减缓尘垢的生成。因为空气带入的尘埃，菌藻的尸身，弥补水带入的各种杂质可被旁滤设备过滤去除。但这种办法无法避免水垢的生成。
⑷电子处理
电子处理对小型体系或某一特定的对象（如冷凝器）有较好的防垢、除垢的作用，但对大型体系或循环周期长的体系作用欠佳。
⑸投加阻垢剂、涣散剂
从尘垢的构成机理可看出，尘垢的构成需先生成晶核，构成少量的微晶粒，这些微晶粒因为布朗运动和金属器壁磕碰，从而吸附于金属外表并不断变大。因而可加入阻垢剂损坏水垢的晶格，按捺水垢增加变厚。或加入涣散剂，把这些微粒安稳地涣散在水中，避免在器壁上堆积变成尘垢。
①酸化降低PH值：通常用硫酸，用量80～90mg/L，把PH值操控在6.0～6.5。
②增加螯合剂，如聚磷酸盐，硫代磷酸盐，多元醇酯类，也称结垢按捺剂。