循环冷却水系统结垢问题及控制方法

循环冷却水系统结垢问题及控制方法

摘要：本文详细分析了我公司循环冷却水应用中出现的结垢问题及其控制的方法，工业用水采用循环水技术的必要性。

关键词：循环冷却水系统；结垢；控制方法

1 工业用水采用循环水技术的必要性

我国淡水资源并不丰富且分配很不均衡，北方缺雨少水，更显水源紧张，节约用水日益迫切。因此，无论从节约水源还是从经济观点和保护环境的观点出发，推广采用循环冷却水系统是大势所趋。循环用水比起直流水，除节约大量新鲜水、减少排污水量之外，还可以防止热污染。

2 循环冷却水系统结垢问题及控制方法

循环冷却水系统常见问题主要分为三类：结垢、腐蚀、淤积。上述三类问题会导致热交换能力下降；设备寿命缩短；设备运行故障；产能下降；增加维护费用；系统停产。所以应对循环冷却水日常运行中上述三种情况提高重视。

2.1 补充水水质判断

例如补充水水质分析数据为：总硬度（以caco3计）139.94 mg/l；钙硬度（以caco3计）98.78 mg/l；总碱度（以caco3计）187.48mg/l；氯离子（cl-）7.99mg/l；p h值8.07；电导率307μs/cm。

2.1.1 饱和指数（l.s.i）计算：

饱和指数是水中可能产生碳酸钙结垢或产生腐蚀倾向的一种计

算指数。

l.s.i =ph- phs>0 结垢

l.s.i =ph- phs=0 稳定

l.s.i =ph- phs0 结垢型

2.1.2 结垢指数（ p.s.i ）的计算：

帕科拉兹认为用总碱度测定出平衡ph值（pheq）来判断水质则更接近实际。

p.s.i=2phs-pheq>6 腐蚀

p.s.i=2phs-pheq=6 稳定

p.s.i=2phs-pheq<6 结垢

循环水k=2.0时

通过查表pheq=8.3

p.s.i=2×6.78-8.3=5.26<6结垢型

通过计算说明该补充水浓缩运行后结垢性增强。

综合以上指数计算可以看出，公司各系统补充水浓缩后结垢性增强。在该补充水质情况下循环冷却水系统日常运用中应以阻垢为主，兼顾缓蚀。阻垢效果的好坏直接影响循环冷却水系统的正常运行。

3 结垢的主要因素及控制方法

3.1 结垢的主要因素

循环冷却水系统结垢现象是循环水系统中微溶物质在环境条件发生变化导致生成过饱和现象产生晶核析出，随着晶核不断沉积在换热器表面就形成了垢。按垢的种类可分为碳酸垢、磷酸垢、硅酸

垢、硫酸垢等；按金属离子区分可分为钙垢、镁垢、铁垢等。

循环冷却水系统内垢的形成受到水质、水温、流速、换热温差和缓蚀阻垢剂等因素的影响。

3.1.1 循环水和原水的水质

循环冷却水在运行过程中随着水分挥发的消耗，水中各种杂质的浓度就会相应增大，结垢的概率就会同时增加。这时补充水的水质其含盐量、碱度、硬度、ph值等指标就显得尤为重要。这几个指标越高循环水越容易达到饱和而产生结垢。

3.1.2 水温和浓缩倍数

循环水中的碳酸钙、碳酸镁等硬度盐类，其溶解度都是随着温度的升高而减小。因此水温越高越易结垢。

循环水的浓缩倍数较大时，系统中各种离子浓度相应增大，结垢概率也相应增大。

3.1.3 系统中水的流速

水垢的附着速度是随着换热器内的冷却水流速的增大而减小。如果水流速度达到1.0m/s以上时，水垢、悬浮物等杂质易被水流冲走不易沉积。相反如果在换热器中，某些部位流速过小或水流分配不均、死角就容易沉积水垢。

3.1.4 换热温差

循环冷却水和热介质之间的换热温降也和结垢有着直接关系，温差越大换热器的结垢的概率也越大。正是基于这个原因几乎所有换热器的冷热介质的进出流向上都是相反的，也就是说循环冷却水的

升温不会突然间过大而产生局部结垢的现象。

3.2 控制结垢方法

3.2.1 设备回水温度的控制

根据以往的经验循环水回水温度控制在不超过45℃，严格控制设备的回水温度不超过45℃。

3.2.2 浓缩倍数的控制

采用循环冷却水处理技术后，浓缩倍数达到2.0倍时与直流水相比，可节约淡水95%以上，如果将浓缩倍数从2.0提高至5.0倍时，在此基础上又可节约淡水38%左右。浓缩倍数越高节水效果越好，但结垢概率也大大增加。各系统浓缩倍数基本稳定在3.0左右，根据大量实例补充水与系统内水总硬指标对比来看，在药剂使用情况下没有出现明显结垢现象，说明各系统浓缩倍数3.0左右运行，系统阻垢效果较好。如保持原有药剂投加浓度的情况下，在循环冷却水系统日常运行中必须严格将浓缩倍数控制在3.0左右。

3.2.3 缓蚀阻垢剂的管理

缓蚀阻垢剂的投加要根据药剂厂家提供的加药方案严格执行，杜绝在日常运行中出现少加药、不加药的现象，保证系统药剂浓度符合设计投加浓度。同时还要保证现场加药设备运行正常以保持药剂添加量稳定、连续。这样就可以保证水中的药剂成分含量和ph值一定。

3.2.4 除菌灭藻和排污的管理

生物粘泥、藻类、软垢浮渣等物质在循环水系统中的危害是巨大

的，可以造成冷却塔填料、换热设备堵塞。杀菌灭藻剂的投加要根据药剂厂家的方式定时定量进行加药，另外还要经常检查各冷却塔内绿色藻类的滋长情况。为降低系统中菌藻的抗药性，应采用氧化型杀菌灭澡剂与非氧化型杀菌灭藻剂交替投加，同时加杀菌灭藻剂时不排污，运行一定时间后开始排污，这样能保证水质稳定。

3.2.5 水中淤泥的清理

各水系统运行一段时间后，会在冷却塔下沉积一些淤泥等杂质。时间久了会随着水进入冷却设备和冷却塔，造成设备和填料堵塞，影响冷却效果。所以需定期组织人员清理冷却塔下水池和吸水井，最少一年清理两次。

3.2.6 凉水塔的日常管理

凉水塔是给水降温的地方，首先要保证在凉水塔内布水均匀并定期检查清理塔内设备，保证凉水塔的冷却效果。凉水塔风机也要定期检查，保证其运行的稳定性。

4 结论

“三分药剂，七分管理”一个好的循环冷却水系统除了好的药剂以外，还要有好的管理。经过以上分析，若在日常运行中做好以上六项内容，可以将循环冷却水系统的结垢概率降到最低，保证系统运行定，延长换热设备的使用寿命。

参考文献

[1]周本省.工业水处理技术[m].北京：化学工业出版社，2002，168-201.