循環冷卻水垢的防治

孟志昌

摘要：循環冷卻水的使用將大大增加水中各種離子的溶解固體和懸浮液、漂浮物，如 Ca2+、Mg2+、Cr等，同時，空氣中的塵 埃、雜質等污染物也隨之產生，進入循環冷卻水，使腐蝕冷卻循環水系統設備和管道出現結垢現象，降低了換熱器的傳熱效 果，減少了截面或出現穿孔等等。也就是說，循環冷卻水的腐蝕和結垢問題與微生物繁殖密切相關。因此，必須合理進行水 垢的防治。

關鍵詞：循環冷卻水；水垢；防治；水處理劑

中圖分類號：TQ085.4 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）06-0338-01

前言

目前，冷卻水的循環使用作為節水技術之一，已被廣泛應用于

各行各業中。它把已用于冷卻的水通過冷卻塔降溫后再用于冷卻， 這樣可以大大節約用水量。但是由于水分不斷地被蒸發，水中的鹽 類和其他雜質被濃縮，加上冷卻水通過冷卻塔時與空氣充分地接觸，

溶解氧和細菌含量大量增加，從而導致循環冷卻水中出現結垢、腐 蝕與微生物滋生的三大弊病，使換熱效率大為降低，嚴重時會威脅 設備的正常運行。

1 循環冷卻水的特點

水內游離或溶解的二氧化碳大量逸散，在二氧化碳量較少的情

況，無法確保碳酸鹽平衡，進而碳酸鈣沉淀問題將產生于給水管道 或用水設備內，導致整個系統碳酸鈣結垢。水內電解質（溶解性氣 體、腐蝕性鹽類等）充分接觸金屬時，在電解質作用下，Fe2+將由 金屬表面析出。不斷增加Fe2+含量，將大大降低阻磷酸鈣效果。由 此可見，在阻垢分散中必須嚴格控制循環冷卻水內 Fe2+含量，要求 控制在每升 1mg 以下。如循環冷卻水內大量進入空氣污染物，如灰 塵、雜質等，將滋生大量微生物，進而腐蝕金屬。循環利用中因補 充水等存有微生物、有機物等，長期沉積于管道表面，將加快管道 結垢速度。因循環冷卻水水質惡化，將嚴重腐蝕管道、設備，并出 現結垢現象。為此，必須做好循環冷卻水處理工作。一般可選取補 充水軟化處理法，減小循環水內的碳酸鹽硬度，提高系統水質穩定 性。選取水質穩定技術，可通過物理結合化學的方式對水質進行有 效改善，進而解決循環冷卻系統腐蝕、結垢問題，達到節約用水的 最終目的。基于經濟性原則，在對焦化廠循環冷卻水水質判斷后， 可采用緩蝕阻垢劑用于解決菌藻危害，要求在 2.0 到 2.5 范圍內控 制其濃縮倍數，以此滿足阻垢要求。

2 循環冷卻水垢的形成與判斷

2.1循環冷卻水垢形成的機理

水垢根據其形成原因的不同大致可分為硬垢和軟垢兩種。硬垢

的主要成分是碳酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽和磷酸鹽等。軟垢的主要成 分是銹垢、微生物和粘泥灰沙等。先以碳酸鹽垢為例介紹硬垢形成 的機理。由于溶解在水中的 Ca（HCO3）2 在加熱過程中失去平衡，分 解為CaCO3，CO2和 H2O，而CaCO3的溶解度較低，所以首先在冷卻 系統的表面沉積下來：

Ca（HCO3）2=CaCO3↓+CO2↑+H2O

其他硅酸鹽和磷酸鹽等硬垢形成的原因大致相同。

2.2循環冷卻水結垢趨勢的判斷如果循環冷卻水中 Ca2+、SO42-

離子含量（均以CaCO3 計，mg/L）的乘積大于1.5×105 則將會產生 硫酸鈣垢。當鎂含量大于 40mg/L 時，應控制 Mg2+與 SiO2 的乘積 <15000，Mg2+以 CaCO3計mg/L。

以上判斷方法均有一定的參考價值，但只是以單一鹽類來考慮 的，而水中的離子是復雜平衡，互有影響，且計算中無法考慮微生 物對腐蝕結垢的影響。因此，上述指標不能作為表示水質的絕對指 標。在使用中還要考慮其它因素予以修正，需要豐富的經驗才能科 學地判斷。值得注意的是：以上計算是針對未加藥的循環水系統。 如果系統加入水質穩定劑后，水質會有所改善。根據我們的經驗， 水處理系統一般控制在 LSI-1.0～2.0 范圍，水質較為正常。

3 水垢控制

量子水技術波頻場發生器通過智能模塊產生復合交變電流，由

波頻場能量交換器發射到循環水中并形成波頻場，水在波頻場的作 用下發生物理性能和結構的變化。通常情況下，水中的水分子是由 氫鍵締合成水分子團的形式。在波頻場的作用下，水分子團（鏈）增 大，水分子的偶極子極性增強，從而增加了水對鹽的溶解度，偶極子的負極與水中的Ca2+、Mg2+等陽離子親和，偶極子的正極與水中 的 CO32-等陰離子親和。大量的偶極子分別包圍在 Ca2+、Mg2+和 CO32-周圍，使 Ca2+、Mg2+和 CO32-相互隔開，運動速度大大降低，

碰撞結合的機率減小，有效阻止了 CaCO3 的形成，達到阻垢目的。 另外，經過波頻場處理后，在較高能量狀態下，可改變 CaCO3 的結 晶形成過程，使其生成松散泡沫狀的文石，抑制了致密的方解石硬 垢生成，而粉末狀水垢會隨著水流帶走。

4 幾種水處理劑的實際應用 4.1 1227

1227 又叫做苯扎氯銨，是一種非氧化性的殺菌劑，具有強烈的 殺菌滅藻的能力，同時還具有一定的除臭作用和去油作用，是常見 的水處理藥劑。1227 應用范圍極為廣泛，無論是石油、化工，還是 電力、紡織等行業，都可以在冷卻水循環系統中加入1227，控制菌 類和藻類的生長。如果冷卻循環水當中的1227含量越大，冷卻循環 水的 COD 值也會越高。COD 值又叫做化學需氧量，也就是水體當中 需要被氧化的還原性物質的具體含量。通常情況下，COD 值越高， 則表示水體受到的污染越嚴重。這是因為水體中需要被氧化的還原 性物質大多數是對水體有害的有機化合物。所以，在對冷卻循環水 進行處理的過程中，要注意 1227 的投放使用量，最好控制在 10 毫 克每升左右。

4.2異噻唑啉酮

異噻唑啉酮，中文別名也可以叫做卡松防腐劑，對細菌、真菌

等微生物具有很強的殺滅作用。由于冷卻循環水當中往往含有大量 的細菌類和真菌類微生物，所以要投入異噻唑啉酮來起到殺菌的作 用。異噻唑啉酮與微生物發生接觸之后，能夠切斷微生物蛋白質之 間的鍵，導致微生物的死亡。這種水處理藥劑的優點是具有良好的 降解性能，殺菌效率高，而且對人體沒有什么危害，大規模使用能 夠降低冷卻循環水的處理成本。在油田、造紙、皮革、染料等行業 當中被廣泛使用。

4.3 ATMP

ATMP常用于火力發電廠、煉油廠、油田的冷卻水循環系統當中，

具有很好的水溶性，通常呈無色或者淡黃色的液體形式。冷卻循環 水當中許多鹽類容易凝聚成固態，形成水垢。而 ATMP 可以對這一過 程進行組織，起到減少水垢的作用，適用于堿性冷卻水的處理。雖 然 ATMP 本身沒有什么毒性，但是整體呈現酸性特質，一旦與人體的 眼睛、皮膚等部位發生接觸，很容易對人體造成傷害。如果發生這 種情況，工作人員要迅速用大量水對沾染ATMP的部位進行沖洗，避 免對人身安全造成危害。ATMP 的固體呈結晶粉末的形式，很容易吸 收空氣中的水分受潮，所以要存放在室內的陰涼、通風地帶，不能 放在室外接受陽光曝曬的部位。

結束語

循環冷卻水的處理技術經歷了漫長的發展階段，在節省工業生

產成本、保護環境方面做出了巨大的貢獻。水處理藥劑是該項技術 中的重要組成部分。新時期的工業企業應該進一步加強對水處理藥 劑的研發、生產和應用，以滿足現代工業的生產需求和環境保護需 求。

參考文獻

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