水冷式冷凝器循環水系統腐蝕結垢問題及處理

蘇 超

(朝陽光達化工有限公司， 遼寧 朝陽 122000)

水冷式冷凝器循環水系統腐蝕結垢問題及處理

蘇 超

(朝陽光達化工有限公司， 遼寧 朝陽 122000)

介紹了現階段水冷式冷凝器循環水系統中存在的金屬腐蝕，水垢沉淀等問題，對其形成原因進行深入分析，并提出這些問題的處理方法及防護措施。

水冷式冷凝器 循環水系統 腐蝕 結垢

冷凝器是制冷系統四大主要部件之一，它的任務是將壓縮機排出的高溫高壓制冷劑蒸氣，通過向環境介質放出熱量冷凝成液體。按照冷凝器使用冷卻介質和冷卻方式的不同，一般分為三種類型：水冷式冷凝器、空冷式冷凝器和蒸發式冷凝器。水冷式冷凝器主要特點是傳熱系數高，技術成熟，結構緊湊，使用方便，性能基本穩定，廣泛應用于制冷量較大的氨系統[1]。水冷式冷凝器需配置泵、冷水塔、蓄水池等循環水系統。因冷卻水中含有鈣、鎂、氯等離子，當冷凝器運行一段時間后,不可避免地在冷凝器水側結垢,水垢的存在,導致傳熱系數降低[2]。此外，冷凝器冷卻水為敞開式循環，暴露在大氣中，由于水溫升高，水分的蒸發，各種無機離子和有機物質濃縮、溶解氧的增多，將會腐蝕設備,縮短設備使用壽命。如何解決水冷式冷凝器循環水系統緩蝕阻垢問題，是多年以來許多工程師一直研究的課題。

1循環冷卻水系統腐蝕結垢原因分析

1.1 金屬腐蝕

冷凝器及相關管道的主要材質為碳鋼和銅。循環水系統的冷水塔和蓄水池都與大氣相通，屬于敞開系統，水中溶解了大量的氧。由于金屬表面的不均一性和水中溶解的其他雜質具有導電性，在金屬表面水膜中形成大量的微電池，從而發生了電化學腐蝕。由此可以確定，金屬在循環水中的腐蝕主要為氧的去極化腐蝕。

陰極去極化劑是水中溶解的氧，隨著腐蝕的進行，氧不斷消耗，來自空氣中的氧不斷溶解補充。由于反應的不斷進行，陽極區的金屬不斷溶解被腐蝕。

1.2 微生物及有害離子腐蝕

循環水中的微生物也會對金屬產生腐蝕。這是由于微生物中的細菌和真菌分泌的酸、酶和多聚物與其他雜質等形成的污泥沉積在金屬表面，形成微氧原電池，促使金屬溶解腐蝕。此外，在循環過程中，水溫升高，循環水中的氯化物和硫酸鹽的濃度會濃縮增加，它們也會加速碳鋼和銅的腐蝕。

1.3 水垢沉淀

在循環水系統中，各種鹽類的濃度隨著循環水的循環、蒸發濃縮而增加，當其濃度達到飽和狀態，再經過水溫較高的冷凝器傳熱表面時，有些難溶性Ca2+、Mg2+就會析出。此外，循環水中的重碳酸鹽很不穩定，在高溫下極易分解生成難溶性物質。

循環水流經冷水塔向下噴淋時，水中溶解的 CO2氣體逸出，促使碳酸鈣、碳酸鎂進一步生成，溫度較高的循環系統，上述反應更為嚴重。因此，在冷凝器的換熱面上，沉淀物會越積越多形成水垢，沉積的水垢導熱系數一般不超過 1.16 W/m2K，遠遠小于碳鋼和銅的導熱系數，很大程度的降低了冷凝器換熱面的傳熱效率。嚴重時，必須停產檢修，甚至更換冷凝器。

2處理方法

2.1 高壓水射流清洗冷凝器

高壓水射流清洗技術作為物理清洗法之一，是近年來廣泛應用于工業界的一種高科技清洗技術。高壓水射流清洗技術具有清洗率高、速度快、成本低、不污染環境等優點。采用高壓水射流清洗技術，可在不停機狀態下，利用高壓水射流清洗機噴射出的高壓水流，清除冷凝器傳熱管內壁上的污垢和鐵銹。鄭州某冷凍食品公司采用高壓水射流清洗冷凝器，取得了良好的效果。數據顯示，傳熱管內壁除垢率>95%。清洗后的傳熱管基體無損傷、無腐蝕，無漏制冷劑現象發生[3]。

2.2 臭氧凈化循環水

歐美等發達國家均大力推廣使用環保型強力殺菌劑臭氧，臭氧以氧原子的氧化作用破壞微生物膜的結構，以實現殺菌作用。臭氧作為水處理劑，具有操作簡單，排污量少，既能節水節能，又不存在二次污染等優點，對循環水的緩蝕、阻垢、殺菌等方面均有良好的效果[4]。但該方法初投資較大，在實際的循環水應用中較少。

2.3 循環水的硬水軟化

硬水軟化的方法包括離子交換法，膜分離法，石灰法，電磁法等。其中，離子交換法是最常用的方法，是以鈉離子將水中的難溶性鈣鎂離子置換出來，因為鈉鹽的溶解度很高，所以避免了隨溫度的升高而造成水垢的生成。該方法工藝成熟，效果穩定準確，已經在循環水的前處理得到了廣泛應用[5]。吉林某石化公司應用離子交換法進行硬水軟化，取得了很好的效果。

2.4 添加高效綠色緩蝕阻垢劑

循環水中添加高效綠色緩蝕阻垢劑也是現代工業主要的處理方法之一[6]，其機理是緩蝕阻垢劑通過螯合與分散作用達到緩蝕阻垢的目的[7]。冰河冷媒科技有限公司研發的LMT緩蝕阻垢劑，能夠有效控制循環水化學腐蝕，具有良好的殺菌、滅藻、阻垢功效，在制冷等行業的循環水系統中得到了廣泛的應用。

3結 語

討論了現階段水冷式冷凝器循環水系統中存在的金屬腐蝕，水垢沉淀等問題，對其形成原因進行深入分析，并提出這些問題的處理方法及防護措施。

[1] 江沿源，鐘桂龍.風冷、水冷和蒸發式冷凝器制冷系統經濟性研究[J]. 廣東化工.2008，10(35):31～34.

[2] 樊雙新，邵軍，韓志勇 等.水冷式冷凝器膠球在線清洗效果及運行評估[J]. 化工設計通訊.2014，40(1):22～23.

[3] 張敏，徐會武，劉榮江 等.立式殼管式氨冷凝器的高壓水射流清洗[J]. 清洗世界.2011，27(11):10～14.

[4] 于玲紅，賈翠芹，李衛平 等.臭氧對中溫循環冷卻水系統的緩蝕性能研究[J]. 環境工程.2015，5(1):37～41.

[5] 宋榮娜，賀桃.離子交換樹脂在分析分離中的應用[J].化工管理.2015，16(1):181～181.

[6] Patnaik S R，Volay abhanu G， Rawat N S. Evaluation of molybdate-polyvinyl alcohol mixtures as inhibitors for mild steel corrosion in synthetic seawater[J]. Bull Electro Chem.1993，9(23):66～68.

[7] 巨敏，李宏偉，劉軍海.緩蝕阻垢劑制備及其應用的研究進展[J]. 化學工業與工程技術. 2011，32(4):45～47.

TheProblemsandTreatmentofCorrosionandIncrustationintheCirculatingWaterSystemofWater-CooledCondenser

Su Chao

(Chaoyang Guangda Chemicals Co.,Ltd.，Liaoning Chaoyang 122000)

The problems of metal corrosion and incrustation in the circulating water system of water-cooled condenser at present were introduced. The causes of the formation were analyzed. At last， the treatment methods and protective measures of these problems were put forward.

Water-cooled condenser Circulating water system Corrosion Incrustation

10.16597/j.cnki.issn.1002-154x.2017.11.000

2017-09-01

蘇超(1987～) ，女，工程師，碩士，研究方向為制冷。