循环冷却水结垢原理及处理方法

循环冷却水结垢原理及处理方法

一、循环冷却水系统为什么会结垢

1.一般解释 冷却水中溶解有各种盐类，如碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐和氯化物等，它们的一价金属盐的溶解度很大，一般难以从冷却水中结晶析出，但它们的两价金属盐（氯化物除外）的溶解度很小，并且是负的温度系数，随浓度和温度的升高很容易形成难溶性结晶从水中析出，附着在水冷器传热面上成为水垢。如冷却水中的碳酸氢根离子浓度较高，当冷却水经过水冷器的换热面时，受热发生分解，发生如下反应：

Ca(HCO 3)2 CaCO 3 + H 2O + CO 2

当冷却水通过冷却塔时，溶解于水中的二氧化碳溢出，水的pH 值升高，碳酸氢钙在碱性条件下发生如下反应：

Ca(HCO3)2 + 2OH- CaCO 3 + 2H 2O + CO 32-

难溶性碳酸钙可以是无定型碳酸钙、六水碳酸钙、一水碳酸钙、六方碳酸钙、文石和方解石。方解石属三方晶系，是热力学最稳定的碳酸钙晶型，也是各种碳酸钙晶型在水中转变的终态产物。

2.碳酸钙的溶解沉淀平衡。

碳酸钙的溶解度虽然很小，但还是有少量溶解在水里，而溶解的部分是完全电离的。所以在溶液里也出现这样的平衡：

Ｃａ2++ＣＯ3 2- CACO 3(固)

在一定条件下达到平衡状态时〔Ｃａ2+〕与〔ＣＯ

3

2-〕的乘积为碳酸钙在此条件下的溶度

积K

SP

，为一定值。

若此条件下〔Ｃａ2+〕×〔ＣＯ

32-〕＞ K

SP

时，平衡向右移，有晶体析出。

若此条件下〔Ｃａ2+〕×〔ＣＯ

32-〕＜ K

SP

时，平衡向左移，晶体溶解。

注：实际情况下〔Ｃａ2+〕×〔ＣＯ

32-〕值称为K

CP

二、抑制为结垢的方法

(一) 化学方法

1. 加酸:

目的:降低水的PH值,使水的碳酸盐硬度硬度转化重碳酸盐硬度.

优点:费用较小，效果比较明显

缺点:加酸量不易控制、过量会产生腐蚀的危险、投加过量有产生硫酸钙垢的危险.

2. 软化

目的:降低水中至垢阳离子的含量

优点:防止结垢效果好

缺点:操作复杂、软化后水腐蚀性增强.

3. 加阻垢剂:

目的:使碳酸钙的过饱和溶液保持稳定。

优点:防垢效果好、具有缓蚀作用、针对性强.

缺点:药剂一般含磷,对环境保护造成压力.

(二) 物理方法（电子防垢）

电子水处理仪中有静电水处理器（带电极），和电子感应水处理器（非接触）两大类。

静电水处理器通过法兰连接在供水管道上，通过释能器内阳极发射高压静电场来改变水垢的结晶形式，其电磁场频率单一，在常温下作用有效时间~2个小时。它的实际防垢率跟水质关系很大，当用在高硬度水或高浊度水时，其防垢率明显降低。早期产品的金属电极没有涂层，水中的悬浮物会吸附在电极表面，干扰了静电场的发射，防垢率随之降低，电极污染严重时防垢性能完全丧失，所以3个月到半年必须擦洗一次电极。为减少维护电极的频率，现在的产品在电极表面覆有泰氟隆涂层，表面光滑，抗污染能力有所提高，但泰氟隆涂层耐磨性能差，水中杂质的冲刷会破坏泰氟隆涂层，一旦涂层破损，电极很快被污染，防垢率随之降低，若使用者不能及时知道，就会引起设备结垢严重，造成生产隐患。

静电水处理器则是一根稀有金属棒为阳极，亮体为阴极，由镀锌钢管制成。被处理的水通过芯棒与亮体之间的环状空间流入用水设备。静电场发生器，是向静电水处理器提供高频电场能量与控制的设备，静电场电压高达为 8500V 以上。

静电水处理器安装的数量及位置不合理时，会对系统产生腐蚀。静电水处理器是利用电化学原理使水分子极化(磁化)，极化的水分子具有极强的电负性，来吸引钙、镁离子，从而延缓其结垢时间，达到其防垢的目的。具有极强的电负性的水分子也能侵蚀水垢和锈垢。但是．如果电子水处理器的安装数量及位置不合理时，它会对水系统产生严重的腐蚀，它的这种负面作用远大于正面作用。会对冷却器、水泵系统及设备造成严重的危害。以蓝星化工的已二醇为例说明．在清理泵人口的时发现有成团成团的红色铁锈随水涌出，可见

水系统的腐蚀已经相当的严重。为了解决腐蚀问题．操作人员将水系统的所有静电水处理器全部关掉．经过一段时间的观察，发现在清理泵入口过滤器时，水质明显变清．当再使用静电水处理器时，发现循环水系统的水质又开始变的浑浊，并经过反复的实验，发现使用静电水处理器是严重腐蚀水系统管道的根源，最后拆除了所有的静电水处理器。

最新一代广谱感应水理器：广谱感应水处理器的主机产生强度和频率都按一定规律变化的脉冲电流，通过缠绕在管道外壁的信号线形成感应电磁场作用到水中，使水中的钙镁离子与酸根离子结合生成大量的文石晶核，在水中的矿物质超过饱和溶解度时，钙镁离子与酸根离子在文石晶核上形成大量的文石晶体，该文石晶体呈惰性，粘附力弱，很容易被水流冲走。

广谱感应水处理器产生的感应电磁场其变频范围宽，可适用于多种水质，这就解决了以前多种电子水处理器频率单一只适合某种特定水质的问题，在油田原油集输系统的油水混合物防垢方面也有很好的应用效果。

广谱感应水处理器在常温下的作用有效时间是可达12小时。在一般流速下作用距离可达几公里至十几公里，同一工况可减少设备的安装数量。

广谱感应水处理器没有任何与水接触的部件，不用担心电极被污染或磨损。其实际防垢率高，可达90%以上，效果稳定，可用在高硬度水或高浊度水广谱感应水处理器能根据水质情况和水的流速调整对输出电流进行补偿，可适用于高流速系统，水质变化大的系统。该产品免维护，是当今世界最先进的物理防垢技术。

- 中国门户发表于：2009-07-03 09:44:26