影响工业循环冷却水结垢和腐蚀的因素及其控

1 循环冷却水的概念

1.1 循环冷却水

工业循环冷却水是指在工业生产过程中，通过换热器或直接接触等方式进行热交换，换热介质经冷却塔降温后循环利用，以节约水资源。

1.2 水量损失

在循环使用过程中，有以下三种途径造成水量损失。

1）蒸发损失，即在冷却过程中，水以水蒸气的形式进入大气，造成损失；

2）排污损失，即为了控制因蒸发损失引起的浓缩而人为的排掉的水量；

3）渗漏损失，即在循环水循环利用过程中，在管道和储水系统中因渗漏而损失的水量。

2   影响循环冷却水结垢因素及其控制

2.1 水垢的形成

在循环冷却水系统中，水垢是由溶解在水中的各种盐类发生一系列化学反应，生成碳酸钙、磷酸钙等难溶性盐类，这些难溶性盐类达到过饱和状态从水中结晶析出，沉积在换热器表面，形成水垢。

2.2 影响水垢生成的因素

2.2.1补充水水质的影响

由于水量的损失，循环水在利用过程中需要补充新水进去，补充水的硬度、碱度、PH值、浊度等都影响水垢的形成。

硬度、碱度越大，成垢离子越多，经浓缩后越易达到过饱和产生水垢。在冷却水中，悬浮物起到晶核作用，浊度越大，悬浮物越多，越易促成污垢沉积生成。

2.2.2水温的影响

在循环水中形成的硬度盐类随水温升高溶解度减小，水温越高，越容易结垢，同时水温高是，水垢附着速度也加快，因此，应控制循环水温度。

2.2.3流速的影响

水流速度越大，水垢附着速度越小，一般在水流速度达到1.0m/s以上，水垢不易沉积。

2.3 影响结垢因素的控制

根据影响结垢的不同因素及实际生产操作可行，有以下几种方法控制结垢。

2.3.1降低补充水成垢离子

循环水补充水中成垢离子或碱度较高时，可以预先通过离子交换法或石灰软化法去除补充水中的部分硬度和碱度，将软化后的水作为补充水，从源头上有效控制水垢生成。现代工业生产中，对循环水水质要求较严格、补充水量较小的工艺流程中，一般采用离子交换树脂法软化补充水。

2.3.2循环水过滤处理

在循环水处理系统中，增加旁滤设备，使循环水在进行冷却作用的同时经过滤器过滤，降低循环水悬浮物含量，减少使水垢附着生成的晶核杂质，从而减少水垢生成。现今工业生产中多采用纤维球过滤器或砂滤器对循环冷却水进行过滤处理。

2.3.3投加药剂

在大型的工业生产循环水系统中，多采用增加缓释阻垢剂对循环水进行水垢生成控制。添加的药剂通过改变循环水中碳酸钙等微溶物质的生长过程和形态，不同的药剂通过不同的方式阻止成垢离子相互结合形成水垢，进而降低水垢生成。阻垢剂不仅能控制水垢，也能控制金属腐蚀物、黏泥等，所以应用较为广泛。

3   影响循环冷却水腐蚀因素及其控制

在循环冷却水系统中，循环水在冷却塔内与空气充分接触，水中的溶解氧不断得到补充，在运行中，常用的碳钢、不锈钢等金属在循环水作用下，发生一系列化学反应、电化学反应或物理反应，使金属受到破坏，形成腐蚀。同时由于循环水浓缩后含盐量增加，电导率增加，又加快了金属腐蚀倾向。所以，在循环冷却水系统中，必须控制腐蚀现象。

3.1 影响腐蚀的因素

3.1.1金属材质的影响

由于腐蚀是金属在周围环境的影响下发生的一系列反应造成的，所以金属本身的材质及内部组织结构对腐蚀起着很重要的影响，在一定的循环水系统中，金属的选材及设计是影响整个循环水系统腐蚀的首要因素。

3.1.2水质的影响

1）pH值：pH值对金属腐蚀速率的影响，主要取决于该金属氧化物在不同的pH值下的溶解度。如该金属氧化物易溶于酸性溶液，不易溶于碱性溶液，则该金属在pH较低的情况下腐蚀较快，但一些两性金属，其氧化物即溶于酸性溶液也溶于碱性溶液，则pH呈中性时腐蚀较慢。在实际生产运行中，pH值4.3～9.0之间时，腐蚀速度变化很小，pH值小于4.3时，由于发生酸性腐蚀，金属腐蚀加快，pH值大于9时，在金属表面形成钝化膜，阻止了金属腐蚀，腐蚀速度减小。

2）硬度：再添加有阻垢剂的循环水系统中，由于换热设备管壁不形成垢层，水中的钙、镁离子浓度过高易于水中酸根离子作用，生成多种垢，不均匀沉积在金属表面，可以引起够下腐蚀。

3.1.3流速的影响

水流速度越大，水中溶解氧越易扩散至金属表面，加速腐蚀，同时水流增大，可以冲去沉积在金属表面的腐蚀、结垢生成物，使溶解氧在金属表面扩散量增加，加剧腐蚀。

3.1.4水温的影响

温度升高，水中物质扩散速度增加，金属的腐蚀随温度升高而加重。

3.2 影响结垢因素的控制

3.2.1选择耐腐蚀材料

在实际应用中，循环水系统金属设备首先需要选择耐腐蚀材料，同时还要注意选择外形简单，表面平整光滑等的结构设计。在平衡资金的情况下，可以选择新型耐腐蚀材料。

3.2.2 PH的控制

根据PH值对循环水金属腐蚀的影响，在实际的运行中，偏碱性循环水可以抑制循环水腐蚀，一般采用pH值在9～10的循环水。

3.2.3防腐涂料的应用

在循环水传热表面涂抹防腐涂料，在换热表面形成一层保护膜。隔离属表面与循环水，防止金属放生腐蚀。

3.2.4投加缓蚀剂

缓蚀剂是抑制不稳定水腐蚀过程的药剂。在实际工业生产运行中，一般采用投加缓蚀剂缓解循环水腐蚀，通过投加缓蚀剂，可以在金属阳极或阴极形成保护膜，进而阻止金属腐蚀，由于缓释剂使用浓度很低，且不需要对金属设备或构件进行处理，是一种经济效益较高且方面有效的防腐措施，应用最广。

随着工业的发展，循环冷却水系统用水量逐渐增大，循环水处理过程中的结垢、腐蚀等影响因素也不是独立存在的，而是相互影响，相互依存，我们期待低耗能高效益的解决方法应运而生，为缓解我国水资源短缺问题带来福音。