影響循環(huán)冷卻水結(jié)垢腐蝕因素及其控制分析

摘 要：工業(yè)生產(chǎn)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中重要的組成部分，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)工業(yè)水平也有了快速提升。工業(yè)生產(chǎn)能力與水平直接決定了產(chǎn)品的質(zhì)量，為了確保產(chǎn)品質(zhì)量合格，就需要對(duì)工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，這樣，才能滿足用戶(hù)日益增長(zhǎng)的需求。在工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)設(shè)備會(huì)產(chǎn)生許多多余的熱量，而產(chǎn)生的熱量如果不能及時(shí)處理，則會(huì)嚴(yán)重地影響到工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和正常的生產(chǎn)運(yùn)行。在工業(yè)生產(chǎn)中，需要使多余的熱量得到分散，冷卻處理是一種常見(jiàn)的方式，在對(duì)設(shè)備進(jìn)行冷卻處理過(guò)程中，需要使用水這種冷卻介質(zhì)，因?yàn)槔盟鼋橘|(zhì)，有許多優(yōu)勢(shì)，水來(lái)源廣、價(jià)格低、熱容量大、穩(wěn)定性好、傳導(dǎo)能力強(qiáng)。文章主要通過(guò)對(duì)工業(yè)冷卻介質(zhì)的分析，全面提出處理措施，以此提高工業(yè)冷卻處理能力。

關(guān)鍵詞：冷卻；結(jié)垢；腐蝕；控制

引言

在各類(lèi)工業(yè)生產(chǎn)中，廣泛使用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，這類(lèi)系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的地位相當(dāng)重要，成為對(duì)工業(yè)熱量處理的主要方式。循環(huán)水處理系統(tǒng)有凈循環(huán)水系統(tǒng)和濁循環(huán)水系統(tǒng)兩種類(lèi)型。不同的類(lèi)型體現(xiàn)不同的功能，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)均能起到促進(jìn)的作用。其中，凈循環(huán)水系統(tǒng)主要是通過(guò)水處理，使出水能夠保證一定的溫度、硬度，合理控制好懸浮物，使各類(lèi)指標(biāo)均能達(dá)到使用的基本要求。在進(jìn)行處理的時(shí)候，多數(shù)會(huì)使用過(guò)濾的方式或者及時(shí)補(bǔ)充新水方式進(jìn)行，這樣就能夠使水的硬度降低，降低懸浮物濃度，在冷卻塔的作用下，使水溫進(jìn)一步冷卻，然后對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)需要可以增設(shè)阻垢劑、殺菌劑等。

1 循環(huán)冷卻水的概念

1.1 循環(huán)冷卻水

為了確保工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本、節(jié)省水資源，就需要在工業(yè)生產(chǎn)中通過(guò)循環(huán)利用的方式，利用先進(jìn)的換熱器或直接接觸方式對(duì)熱量進(jìn)行交換，使多余的熱量得到分散，不影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，也能保證產(chǎn)品質(zhì)量。一般情況下，所使用的換熱介質(zhì)是水，水通過(guò)冷卻塔降溫，然后再進(jìn)行循環(huán)再利用，周而復(fù)始，不斷帶走多余的熱量，大大節(jié)省了成本支出，有效利用了水資源。

1.2 水量損失

冷卻水使用量較大時(shí)，在進(jìn)行冷卻處理過(guò)程中，因?yàn)椴粩嘌h(huán)使用會(huì)出現(xiàn)一些流失，流失的原因較多，主要表現(xiàn)為三種形式的流失。一是水的自然蒸發(fā)損失，也就是說(shuō)水在正常流動(dòng)過(guò)程中，會(huì)通過(guò)冷熱交替，形成部分水蒸氣，那么其中一部分水就會(huì)進(jìn)入大氣，導(dǎo)致冷卻過(guò)程的水量損失；二是水的排污損失，這種形式主要是由于蒸發(fā)影響，而在冷卻過(guò)程中，為了保證水的濃縮，通過(guò)人工進(jìn)行部分排除，使冷卻水保持濃度，確保冷卻質(zhì)量而人為排掉的水量；三是滲漏損失，由于冷卻系統(tǒng)的問(wèn)題，一些設(shè)備出現(xiàn)老化陳舊，在冷卻水循環(huán)利用的過(guò)程中，水會(huì)進(jìn)入到管道和儲(chǔ)水系統(tǒng)，而管道老化出現(xiàn)漏洞，會(huì)導(dǎo)致部分水滲漏形成水量的損失。

2 影響循環(huán)冷卻水結(jié)垢因素及其控制

雖然冷卻水是循環(huán)使用，但是依然會(huì)出現(xiàn)水垢，使管道或者換熱設(shè)備被堵，水流不暢通。水垢的形成主要是溶解在水中的各類(lèi)鹽類(lèi)在空氣的作用下，自身出現(xiàn)了質(zhì)的變化，發(fā)生了電解化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生碳酸鈣和磷酸鈣等難溶性鹽類(lèi)物質(zhì)，如果長(zhǎng)期得不到清理與排除，難溶性鹽類(lèi)就會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)，在水中就會(huì)產(chǎn)生大量的結(jié)晶析出，通過(guò)沉積使換熱設(shè)備表面出現(xiàn)大量的硬質(zhì)水垢。

2.1 影響水垢生成的因素

產(chǎn)生水垢的原因較多，無(wú)論何種原因引起的水垢，均會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱設(shè)備冷卻效果不理想。長(zhǎng)期使用的水如果經(jīng)過(guò)軟化處理，較難形成水垢，而在水冷卻循環(huán)過(guò)程中，特別是水量會(huì)出現(xiàn)大量的損失時(shí)，為了保證冷卻的效果，就會(huì)在原有循環(huán)水中不斷注入新水，以補(bǔ)充水量損失造成的不足。新補(bǔ)充的水由于硬度、堿度、pH值、濁度等與循環(huán)水化學(xué)性質(zhì)不一致，這樣會(huì)快速形成新的水垢，如果水的硬度和堿度偏大，那么可以成垢的離子則會(huì)越多，水經(jīng)過(guò)濃縮就極容易出現(xiàn)過(guò)飽和，這時(shí)水垢就會(huì)出現(xiàn)。冷卻水中的懸浮物為水垢的形成提供了晶核，如果循環(huán)水的濁度高，則表明懸浮物多，這種情況下極易促成水垢生成。循環(huán)水會(huì)隨著時(shí)間的變化，不斷反復(fù)出現(xiàn)高硬度鹽類(lèi)，一旦水的溫度增高，會(huì)導(dǎo)致溶解度降低，使水垢附著速度變快，溫度越高，則水垢產(chǎn)生的越多，堵塞越嚴(yán)重。在管道內(nèi)，需要掌握好水流速度，如果流速較低，水垢容易產(chǎn)生沉積，附著在換熱設(shè)備上增多，而流速較高時(shí)，又要結(jié)合不同材質(zhì)考慮防止沖刷侵蝕，因此水流速度控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是水流速度1.0m/s左右，且不低于0.9m/s。

2.2 影響結(jié)垢因素的控制

明確了結(jié)垢成因，就需要對(duì)水垢進(jìn)行嚴(yán)格控制，在各類(lèi)生產(chǎn)過(guò)程中，需要按照科學(xué)的方法，合理控制好水垢，避免出現(xiàn)水垢導(dǎo)致的設(shè)備損壞與產(chǎn)品質(zhì)量下降。控制水垢可以通過(guò)以下三種方式進(jìn)行：一是嚴(yán)格控制補(bǔ)充水，降低補(bǔ)充水成垢離子數(shù)量，日常要做好水質(zhì)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充水中成垢離子或堿度較高的時(shí)候，一定要通過(guò)科學(xué)措施減少硬度，對(duì)水質(zhì)做好軟化處理，可以預(yù)先利用離子交換法或者是石灰軟化法使補(bǔ)充水硬度和堿度軟化，經(jīng)過(guò)軟化的水注入循環(huán)水系統(tǒng)，可以從補(bǔ)充水的源頭上做到全面控制，避免生成水垢。隨著現(xiàn)代工藝的發(fā)展，新工藝、新技術(shù)不斷出現(xiàn)，當(dāng)前已經(jīng)出現(xiàn)使用離子交換樹(shù)脂法對(duì)補(bǔ)充水進(jìn)行處理，這種方式對(duì)補(bǔ)充水的軟化效果更好，應(yīng)用也較為廣泛，但投入運(yùn)行成本較高。二是通過(guò)過(guò)濾處理，使循環(huán)水能夠多次過(guò)濾。以往的循環(huán)水處理系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)的過(guò)濾質(zhì)量不高，通過(guò)改良，可以在原有設(shè)備外加一個(gè)旁濾設(shè)備，當(dāng)水進(jìn)行循環(huán)時(shí)，能夠同時(shí)經(jīng)過(guò)過(guò)濾器達(dá)到過(guò)濾目的，降低循環(huán)水中的懸浮物濃度，減少使水垢生成的晶核，進(jìn)一步保證水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。三是為了強(qiáng)化水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可以進(jìn)行藥劑投加。對(duì)一些生產(chǎn)規(guī)模大、產(chǎn)品數(shù)量多的工業(yè)生產(chǎn)，就需要在生產(chǎn)用的循環(huán)水系統(tǒng)中，適當(dāng)增加緩釋阻垢劑，這樣能夠保證循環(huán)水內(nèi)水垢生成速率放緩，使水垢得到有效控制。

3 影響循環(huán)冷卻水腐蝕因素及其控制

循環(huán)水在冷卻塔內(nèi)與空氣直接接觸，會(huì)增加水中的溶解氧，這樣就會(huì)導(dǎo)致碳鋼和不銹鋼等金屬物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，出現(xiàn)質(zhì)的變化，造成設(shè)備部分金屬構(gòu)件出現(xiàn)腐蝕與破壞。當(dāng)循環(huán)水濃縮后，水中的含鹽濃度增加，產(chǎn)生敏感度極強(qiáng)的電導(dǎo)，進(jìn)一步促進(jìn)了金屬物質(zhì)腐蝕。只有全面對(duì)冷卻水系統(tǒng)腐蝕現(xiàn)象的嚴(yán)格控制，才能保證運(yùn)行質(zhì)量。

3.1 影響腐蝕的因素

能夠產(chǎn)生腐蝕的因素較多，多數(shù)情況下是金屬材質(zhì)的問(wèn)題。腐蝕主要由金屬周邊產(chǎn)生，漸漸擴(kuò)大形成一定的范圍，金屬本身的材質(zhì)及內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的變化，使腐蝕加劇出現(xiàn)，只有全面做好循環(huán)水系統(tǒng)金屬材料的選擇與使用，才是控制腐蝕的前提。不同的材質(zhì)需要用在不同的區(qū)域，防止出現(xiàn)選材不當(dāng)、設(shè)計(jì)不精導(dǎo)致的金屬腐蝕，影響到整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)的使用。要想合理控制好腐蝕的出現(xiàn)，需要嚴(yán)格控制好水質(zhì)內(nèi)的pH值，pH值多少對(duì)金屬腐蝕速率影響較大，不同的金屬在pH值下溶解度不同，如果使用的金屬，其氧化物是易溶酸的，那么金屬在pH低的情況下腐蝕就會(huì)加快。添加阻垢劑的循環(huán)水系統(tǒng)，由于換熱設(shè)備管壁不能自成垢層，其水中鈣、鎂離子濃度高時(shí)，會(huì)生成不同品質(zhì)的水垢，日積月累沉積在金屬表面引起腐蝕。如果水流速度加快，會(huì)導(dǎo)致水中溶解氧擴(kuò)散，一旦溶解氧在金屬表面出現(xiàn)大面積的擴(kuò)散，會(huì)造成金屬腐蝕加劇。值得注意的是，金屬腐蝕也會(huì)隨溫度升高而不斷加重，造成腐蝕面積增加。

3.2 影響腐蝕因素的控制

使用耐腐蝕材料能夠有效解決腐蝕問(wèn)題。使用偏堿性循環(huán)水，使pH值在8～9之間，降低循環(huán)水腐蝕。傳熱表面涂抹防腐涂料也能有效避免出現(xiàn)金屬腐蝕。使用緩釋劑，更是有效的防止腐蝕的辦法。

4 結(jié)束語(yǔ)

工業(yè)不斷發(fā)展，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)普遍得到應(yīng)用，那么在對(duì)結(jié)垢、腐蝕等問(wèn)題處理時(shí)，一定要全面考慮，進(jìn)行綜合治理，這樣才能從根本上提高企業(yè)效益，形成低耗能高效益的良好發(fā)展局面。

參考文獻(xiàn)

[1]唐受印，戴友芝，等.工業(yè)循環(huán)冷卻水處理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[2]李本高.現(xiàn)代工業(yè)水處理技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：中國(guó)石化出版社.