制冷空调化学水处理原理和实施条件

摘　要：本文概述了制冷和中央空调设备腐蚀，结垢产生的原因，化学水处理技术是国内外行之有效的水处理方法，在制冷和中央空调水系统推广应用必然会取得良好的经济效益。
　　近十几年来，改革开放为我国经济和国力的发展带来一片生机，国民经济的发展促进了社会生活和生产条件的改善，对中央空调的需求量日益增大，使我国制冷空调业迅速崛起，形成了一个较大的行业和使用群体。
　　然而，多年来实践证明，要确保一台中央空调机象生产厂家所说的“机组使用寿命20年”，在水质方面，说明书只谈到“水质如达不到要求须作相应的处理”，而如何处理，却没有明确的说法。于是多年来，大部分电子水处理器被设计单位选中，作为中央空调水处理设备被安装在制冷和中央空调循环冷却水系统中。实践证明，现在被推广使用的电子水处理器并没有显示出阻垢、缓蚀和杀菌灭藻的作用，而逐步被清理出中央空调水处理市场。那么，在中央空调外循环冷却水系统和冷冻水及采暖水系统的垢和腐蚀现象是如何产生的呢？
一、自然界中水是怎样的？
　　水在自然界中大量的存在，比较容易取得，价格便宜。水的物理化学性质稳定，水的潜热大，这是水成为工业首选作为冷却介质或热载体的重要原因。但自然界中的水并非纯净的物质，因为水是很好的溶剂，当它流过岩石、矿床和土壤时，就会有很多的盐类溶入其中。空气中带入尘埃、有机物及其它们的分解产物，水中生长的物质，都将成为各种各样的杂质，溶入水中。那么，溶入水中的盐类和杂质以离子形态存在的有阳离子：Ca2+、Mg2+、Na+、Fe2+、Zn2+、Cu2+、Mn2+、H+、NH4+等；以阴离子形态存在的有：CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-、NO3-、HSiO3-、F-、H2PO4-、OH-、H2BO3-、HPO42-、HCO3-、NO2-、HS-等；以气态存在于水中的有：CO2、O2、N2、HN3、SO2、H2S、CH4、H2等；以悬浮物形式存在于水中的有粘土、无机的土壤污物、有机污物、有机废水、各种微生物；还有以胶体形式存在于水中的SiO2、Fe2O3、Al2O3、MnO2植物色素、生长在水中的各种细菌和藻类。

　　人类可利用的淡水资源主要来自地表水（江河水、湖水）和地下水（井水），不同水源、不同地区、周围的不同环境和不同季节，自然界水中的各类杂质的品种和量有很大的差别。
二、中央空调中垢是怎样产生的？
　　自然水（地表水）经城市自来水厂处理后，绝大部分的悬浮物、胶体性杂质基本被清出水体，而溶于水中的阳离子和气体，仍存在于水中。这样的水作为补充水加入中央空调外循环冷却水系统中，经热交换器进行热交换后，水温提高，经凉水塔曝气纯水被蒸发出去循环水逐渐被浓缩，水中二氧化碳的含量与碳酸盐硬度之间的平衡关系被破坏：
Ca2+＋2HCO3- CaCO3 ＋CO2 十H2O
Mg2+＋2HCO3- Mg（OH）2 ＋2CO2
而碳酸盐在水中的溶解度随着水温的升高而降低，当水中碳酸盐由水中析出沉积在换热器水侧表面时，这就形成了垢。垢的生成将影响热交换的正常进行，造成中央空调制冷能力下降，电耗量增加。
三、中央空调系统中设备腐蚀的原因
　　前面在介绍自然界中的水中含有的阴离子属于腐蚀性介质。另外，水中的溶解氧的存在，它在水侧金属表面形成氧的浓差，产生电化学腐蚀。如果水中还含有其它阴离子如氯离子、硫酸根离子都会造成金属的腐蚀，如果水系统中有不锈钢材料，水中存有高浓度的氯离子时将造成了不锈钢的局部腐蚀，严重的点蚀可造成设备穿孔。腐蚀过程可表示为：
　　　　　　　　　Fe Fe 2++2e
　　　　　　　　　1/2O2 +H2O+2e 2OH-
　　　　　　　　　Fe2+ +2OH- Fe（OH）2
氢氧化亚铁极易氧化成红棕色的铁锈，这就是冷冻水出现红水的主要原因。
　　在循环水系统中，菌藻的滋生和死亡，与水中机械杂质混合成为粘泥如附着在管道和换热器表面将同垢一样影响热传导，同时给厌氧菌造成了生存的空间，将以铁为营养源加速设备的腐蚀进程。反应如下：
　　　　　　　　　SO42- + 8H+ + 8e S2- + 4H2O + 能量（供细菌生存用）
　　　　　　　　　Fe2- + S2- FeS 黑色带臭味的腐蚀产物
　　　　　　　　　Fe2- 细菌 Fe3+ +能量（供细菌生存用）
在中央空调的冷冻水系统，人们为了防止垢的产生，多采用软化水，但软化水中仍含有溶解氧，而且系统中还会不断溶解入空气这是造成冷冻水系统遭到腐蚀的原因。
四、在中央空调水系统采用化学水处理技术的必要性

　　我国从1974年就开始了循环冷却水处理技术的研究和水处理药剂的开发工作。近三十年来，循环冷却水化学水处理技术广泛应用于化肥、石油化工、冶金、