循環(huán)冷卻水垢的防治

孟志昌

摘要：循環(huán)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(shí)，空氣中的塵 埃、雜質(zhì)等污染物也隨之產(chǎn)生，進(jìn)入循環(huán)冷卻水，使腐蝕冷卻循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備和管道出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，降低了換熱器的傳熱效 果，減少了截面或出現(xiàn)穿孔等等。也就是說，循環(huán)冷卻水的腐蝕和結(jié)垢問題與微生物繁殖密切相關(guān)。因此，必須合理進(jìn)行水 垢的防治。

關(guān)鍵詞：循環(huán)冷卻水；水垢；防治；水處理劑

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

前言

目前，冷卻水的循環(huán)使用作為節(jié)水技術(shù)之一，已被廣泛應(yīng)用于

各行各業(yè)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(jié)約用水量。但是由于水分不斷地被蒸發(fā)，水中的鹽 類和其他雜質(zhì)被濃縮，加上冷卻水通過冷卻塔時(shí)與空氣充分地接觸，

溶解氧和細(xì)菌含量大量增加，從而導(dǎo)致循環(huán)冷卻水中出現(xiàn)結(jié)垢、腐 蝕與微生物滋生的三大弊病，使換熱效率大為降低，嚴(yán)重時(shí)會威脅 設(shè)備的正常運(yùn)行。

1 循環(huán)冷卻水的特點(diǎn)

水內(nèi)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(jìn)而碳酸鈣沉淀問題將產(chǎn)生于給水管道 或用水設(shè)備內(nèi)，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)碳酸鈣結(jié)垢。水內(nèi)電解質(zhì)（溶解性氣 體、腐蝕性鹽類等）充分接觸金屬時(shí)，在電解質(zhì)作用下，F(xiàn)e2+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(yán)格控制循環(huán)冷卻水內(nèi) Fe2+含量，要求 控制在每升 1mg 以下。如循環(huán)冷卻水內(nèi)大量進(jìn)入空氣污染物，如灰 塵、雜質(zhì)等，將滋生大量微生物，進(jìn)而腐蝕金屬。循環(huán)利用中因補(bǔ) 充水等存有微生物、有機(jī)物等，長期沉積于管道表面，將加快管道 結(jié)垢速度。因循環(huán)冷卻水水質(zhì)惡化，將嚴(yán)重腐蝕管道、設(shè)備，并出 現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。為此，必須做好循環(huán)冷卻水處理工作。一般可選取補(bǔ) 充水軟化處理法，減小循環(huán)水內(nèi)的碳酸鹽硬度，提高系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定 性。選取水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)，可通過物理結(jié)合化學(xué)的方式對水質(zhì)進(jìn)行有 效改善，進(jìn)而解決循環(huán)冷卻系統(tǒng)腐蝕、結(jié)垢問題，達(dá)到節(jié)約用水的 最終目的?；诮?jīng)濟(jì)性原則，在對焦化廠循環(huán)冷卻水水質(zhì)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(nèi)控 制其濃縮倍數(shù)，以此滿足阻垢要求。

2 循環(huán)冷卻水垢的形成與判斷

2.1循環(huán)冷卻水垢形成的機(jī)理

水垢根據(jù)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(jī)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(tǒng)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(huán)冷卻水結(jié)垢趨勢的判斷如果循環(huán)冷卻水中 Ca2+、SO42-

離子含量（均以CaCO3 計(jì)，mg/L）的乘積大于1.5×105 則將會產(chǎn)生 硫酸鈣垢。當(dāng)鎂含量大于 40mg/L 時(shí)，應(yīng)控制 Mg2+與 SiO2 的乘積 <15000，Mg2+以 CaCO3計(jì)mg/L。

以上判斷方法均有一定的參考價(jià)值，但只是以單一鹽類來考慮 的，而水中的離子是復(fù)雜平衡，互有影響，且計(jì)算中無法考慮微生 物對腐蝕結(jié)垢的影響。因此，上述指標(biāo)不能作為表示水質(zhì)的絕對指 標(biāo)。在使用中還要考慮其它因素予以修正，需要豐富的經(jīng)驗(yàn)才能科 學(xué)地判斷。值得注意的是：以上計(jì)算是針對未加藥的循環(huán)水系統(tǒng)。 如果系統(tǒng)加入水質(zhì)穩(wěn)定劑后，水質(zhì)會有所改善。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)， 水處理系統(tǒng)一般控制在 LSI-1.0～2.0 范圍，水質(zhì)較為正常。

3 水垢控制

量子水技術(shù)波頻場發(fā)生器通過智能模塊產(chǎn)生復(fù)合交變電流，由

波頻場能量交換器發(fā)射到循環(huán)水中并形成波頻場，水在波頻場的作 用下發(fā)生物理性能和結(jié)構(gòu)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(tuán)的形式。在波頻場的作用下，水分子團(tuán)（鏈）增 大，水分子的偶極子極性增強(qiáng)，從而增加了水對鹽的溶解度，偶極子的負(fù)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(yùn)動速度大大降低，

碰撞結(jié)合的機(jī)率減小，有效阻止了 CaCO3 的形成，達(dá)到阻垢目的。 另外，經(jīng)過波頻場處理后，在較高能量狀態(tài)下，可改變 CaCO3 的結(jié) 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(shí)際應(yīng)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(qiáng)烈的 殺菌滅藻的能力，同時(shí)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(yīng)用范圍極為廣泛，無論是石油、化工，還是 電力、紡織等行業(yè)，都可以在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中加入1227，控制菌 類和藻類的生長。如果冷卻循環(huán)水當(dāng)中的1227含量越大，冷卻循環(huán) 水的 COD 值也會越高。COD 值又叫做化學(xué)需氧量，也就是水體當(dāng)中 需要被氧化的還原性物質(zhì)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(yán)重。這是因?yàn)樗w中需要被氧化的還原 性物質(zhì)大多數(shù)是對水體有害的有機(jī)化合物。所以，在對冷卻循環(huán)水 進(jìn)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(xì)菌、真菌

等微生物具有很強(qiáng)的殺滅作用。由于冷卻循環(huán)水當(dāng)中往往含有大量 的細(xì)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(fā)生接觸之后，能夠切斷微生物蛋白質(zhì)之 間的鍵，導(dǎo)致微生物的死亡。這種水處理藥劑的優(yōu)點(diǎn)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(guī)模使用能 夠降低冷卻循環(huán)水的處理成本。在油田、造紙、皮革、染料等行業(yè) 當(dāng)中被廣泛使用。

4.3 ATMP

ATMP常用于火力發(fā)電廠、煉油廠、油田的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)當(dāng)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(huán) 水當(dāng)中許多鹽類容易凝聚成固態(tài)，形成水垢。而 ATMP 可以對這一過 程進(jìn)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(xiàn)酸性特質(zhì)，一旦與人體的 眼睛、皮膚等部位發(fā)生接觸，很容易對人體造成傷害。如果發(fā)生這 種情況，工作人員要迅速用大量水對沾染ATMP的部位進(jìn)行沖洗，避 免對人身安全造成危害。ATMP 的固體呈結(jié)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(nèi)的陰涼、通風(fēng)地帶，不能 放在室外接受陽光曝曬的部位。

結(jié)束語

循環(huán)冷卻水的處理技術(shù)經(jīng)歷了漫長的發(fā)展階段，在節(jié)省工業(yè)生

產(chǎn)成本、保護(hù)環(huán)境方面做出了巨大的貢獻(xiàn)。水處理藥劑是該項(xiàng)技術(shù) 中的重要組成部分。新時(shí)期的工業(yè)企業(yè)應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)對水處理藥 劑的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用，以滿足現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)需求和環(huán)境保護(hù)需 求。

參考文獻(xiàn)

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