循環冷卻水系統結垢問題及控制方法

摘 要：本文詳細分析了我公司循環冷卻水應用中出現的結垢問題及其控制的方法，工業用水采用循環水技術的必要性。

關鍵詞：循環冷卻水系統；結垢；控制方法

1 工業用水采用循環水技術的必要性

我國淡水資源并不豐富且分配很不均衡，北方缺雨少水，更顯水源緊張，節約用水日益迫切。因此，無論從節約水源還是從經濟觀點和保護環境的觀點出發，推廣采用循環冷卻水系統是大勢所趨。循環用水比起直流水，除節約大量新鮮水、減少排污水量之外，還可以防止熱污染。

2 循環冷卻水系統結垢問題及控制方法

循環冷卻水系統常見問題主要分為三類：結垢、腐蝕、淤積。上述三類問題會導致熱交換能力下降；設備壽命縮短；設備運行故障；產能下降；增加維護費用；系統停產。所以應對循環冷卻水日常運行中上述三種情況提高重視。

2.1 補充水水質判斷

例如補充水水質分析數據為：總硬度（以CaCO3計）139.94 mg/L；鈣硬度（以CaCO3計）98.78 mg/L；總堿度（以CaCO3計）187.48mg/L；氯離子（Cl-）7.99mg/L；p H值8.07；電導率307μs/cm。

2.1.1 飽和指數（L.S.I）計算：

飽和指數是水中可能產生碳酸鈣結垢或產生腐蝕傾向的一種計算指數。

L.S.I =pH- pHS>0 結垢

L.S.I =pH- pHS=0 穩定

L.S.I =pH- pHS<0 腐蝕

飽和PH值pHS按下式計算：（以水質平均值計算）

pHS=（9.70+A+B）-（C+D）查表將系數代入

循環水K=2.0時

pHS=（9.70+0.16+1.79）-（2.3+2.57）=6.78

L.S.I=pH-pHS=9.05-6.78=2.27>0 結垢型

2.1.2 結垢指數（ P.S.I ）的計算：

帕科拉茲認為用總堿度測定出平衡PH值（pHeq）來判斷水質則更接近實際。

P.S.I=2pHS-pHeq>6 腐蝕

P.S.I=2pHS-pHeq=6 穩定

P.S.I=2pHS-pHeq<6 結垢

循環水K=2.0時

通過查表pHeq=8.3

P.S.I=2×6.78-8.3=5.26<6結垢型

通過計算說明該補充水濃縮運行后結垢性增強。

綜合以上指數計算可以看出，公司各系統補充水濃縮后結垢性增強。在該補充水質情況下循環冷卻水系統日常運用中應以阻垢為主，兼顧緩蝕。阻垢效果的好壞直接影響循環冷卻水系統的正常運行。

3 結垢的主要因素及控制方法

3.1 結垢的主要因素

循環冷卻水系統結垢現象是循環水系統中微溶物質在環境條件發生變化導致生成過飽和現象產生晶核析出，隨著晶核不斷沉積在換熱器表面就形成了垢。按垢的種類可分為碳酸垢、磷酸垢、硅酸垢、硫酸垢等；按金屬離子區分可分為鈣垢、鎂垢、鐵垢等。

循環冷卻水系統內垢的形成受到水質、水溫、流速、換熱溫差和緩蝕阻垢劑等因素的影響。

3.1.1 循環水和原水的水質

循環冷卻水在運行過程中隨著水分揮發的消耗，水中各種雜質的濃度就會相應增大，結垢的概率就會同時增加。這時補充水的水質其含鹽量、堿度、硬度、pH值等指標就顯得尤為重要。這幾個指標越高循環水越容易達到飽和而產生結垢。

3.1.2 水溫和濃縮倍數

循環水中的碳酸鈣、碳酸鎂等硬度鹽類，其溶解度都是隨著溫度的升高而減小。因此水溫越高越易結垢。

循環水的濃縮倍數較大時，系統中各種離子濃度相應增大，結垢概率也相應增大。

3.1.3 系統中水的流速

水垢的附著速度是隨著換熱器內的冷卻水流速的增大而減小。如果水流速度達到1.0m/s以上時，水垢、懸浮物等雜質易被水流沖走不易沉積。相反如果在換熱器中，某些部位流速過小或水流分配不均、死角就容易沉積水垢。

3.1.4 換熱溫差

循環冷卻水和熱介質之間的換熱溫降也和結垢有著直接關系，溫差越大換熱器的結垢的概率也越大。正是基于這個原因幾乎所有換熱器的冷熱介質的進出流向上都是相反的，也就是說循環冷卻水的升溫不會突然間過大而產生局部結垢的現象。

3.2 控制結垢方法

3.2.1 設備回水溫度的控制

根據以往的經驗循環水回水溫度控制在不超過45℃，嚴格控制設備的回水溫度不超過45℃。

3.2.2 濃縮倍數的控制

采用循環冷卻水處理技術后，濃縮倍數達到2.0倍時與直流水相比，可節約淡水95%以上，如果將濃縮倍數從2.0提高至5.0倍時，在此基礎上又可節約淡水38%左右。濃縮倍數越高節水效果越好，但結垢概率也大大增加。各系統濃縮倍數基本穩定在3.0左右，根據大量實例補充水與系統內水總硬指標對比來看，在藥劑使用情況下沒有出現明顯結垢現象，說明各系統濃縮倍數3.0左右運行，系統阻垢效果較好。如保持原有藥劑投加濃度的情況下，在循環冷卻水系統日常運行中必須嚴格將濃縮倍數控制在3.0左右。

3.2.3 緩蝕阻垢劑的管理

緩蝕阻垢劑的投加要根據藥劑廠家提供的加藥方案嚴格執行，杜絕在日常運行中出現少加藥、不加藥的現象，保證系統藥劑濃度符合設計投加濃度。同時還要保證現場加藥設備運行正常以保持藥劑添加量穩定、連續。這樣就可以保證水中的藥劑成分含量和PH值一定。

3.2.4 除菌滅藻和排污的管理

生物粘泥、藻類、軟垢浮渣等物質在循環水系統中的危害是巨大的，可以造成冷卻塔填料、換熱設備堵塞。殺菌滅藻劑的投加要根據藥劑廠家的方式定時定量進行加藥，另外還要經常檢查各冷卻塔內綠色藻類的滋長情況。為降低系統中菌藻的抗藥性，應采用氧化型殺菌滅澡劑與非氧化型殺菌滅藻劑交替投加，同時加殺菌滅藻劑時不排污，運行一定時間后開始排污，這樣能保證水質穩定。

3.2.5 水中淤泥的清理

各水系統運行一段時間后，會在冷卻塔下沉積一些淤泥等雜質。時間久了會隨著水進入冷卻設備和冷卻塔，造成設備和填料堵塞，影響冷卻效果。所以需定期組織人員清理冷卻塔下水池和吸水井，最少一年清理兩次。

3.2.6 涼水塔的日常管理

涼水塔是給水降溫的地方，首先要保證在涼水塔內布水均勻并定期檢查清理塔內設備，保證涼水塔的冷卻效果。涼水塔風機也要定期檢查，保證其運行的穩定性。

4 結論

“三分藥劑，七分管理”一個好的循環冷卻水系統除了好的藥劑以外，還要有好的管理。經過以上分析，若在日常運行中做好以上六項內容，可以將循環冷卻水系統的結垢概率降到最低，保證系統運行定，延長換熱設備的使用壽命。

參考文獻

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