关于影响循环冷却水结垢腐蚀的因素与控制方法探究

吕雯静 白娜 柳军红

摘要：社会经济的发展促进了工业发展水平的提高，使得工业生产在国民经济发展中逐步占据着越来越重要的地位与作用。工业生产中必须要对生产过程中所产生的余热进行及时的处理，否则会影响生产的正常进行。循环冷却水系统作为热量处理的重要方式，在工业生产中得到了普遍的应用，促进了生产的正常进行。本文从循环冷却水的概念出发，分析了循环冷却水常见的结垢与腐蚀现象发生的原因以及控制措施，有利于提高工业企业的生产效率，实现更大的经济效益。

关键词：循环冷却水；结垢；腐蚀；控制

循环冷却水热量处理方式，基于其对热量的有效处理，得到了广泛的应用，对于工业生产效率与质量都有着积极的促进作用。循环冷却水系统的主要功能是为工业生产中所涉及的发热装置供应冷却水，保证出水的温度、硬度等符合工业生产的基本要求。在实际的工业生产中，受到多方面因素的影响，循环冷却水系统常常面临着结垢、腐蚀等问题，使得整体发热装置的正常运行受到干扰，导致冷却水的供应出现问题，换热能力不足，降低设备的耐久性，影响生产的正常进行。

1循环冷却水的概念

1.1循环冷却水

循环冷却水系统的应用，实现了工业生产中热量的置换，达到了良好的热量交换、分散效果，循环系统更能够保证生产成本的降低，避免了水资源的浪费，保证了生产的正产进行。由于在整个系统中，水是重要的换热介质，借助于冷却塔，可以实现降温，实现了对水资源的合理利用。

1.2水量损失

循环冷却水系统运行中，也存在水量的流失问题，主要表现在以下方面：（1）自然蒸发水分流失。循环水在冷热交替流动中会产生水蒸气，进入大气后产生水量损失。（2）排污产生的水量损失，受到水量蒸发的影响，为确保冷却水的浓度，需要进行必要的人工排污。（3）渗漏损失。循环冷却水系统本身受到设备老化等的影响，管道内部存在漏洞等，使得运行中出现渗漏造成水量损失。

2循环冷却水系统水质常见问题

循环冷却水运行过程较为复杂，由于存在各种反应，如热量的交换、电化反应等，因此其面临的最主要的问题是结垢与腐蚀。

2.1结垢

循环冷却水的结垢现象主要是由于系统中存在大量的微溶物质，一旦系统的水质、水温、流速、换热温差等环境发生些许改变，就会造成微溶物质过度饱和，析出晶核，随着该反应的加大，导致晶核增大附着于换热器表面形成结垢现象。

循环冷却水系统运行时，由于存在大量的热量交换，吸热挥发现象逐步增强，水中微溶物质的浓度随着该现象增大，因而使得结垢发生的概率加大，就需要对补充水的水质进行严格控制，尤其是水质中的盐量、碱度、硬度、PH值越大，也容易造成结垢现象；循环水水垢中富含丰富的碳酸钙、碳酸镁等微溶盐，这些微溶盐分使得随着水的温度的升高，溶解度会越发降低；水垢附着速度与换热器循环水的流速密切相关，一般情况下，水流速度越快，水垢的附着速度反而越慢，主要是过快的水流冲击了水垢等杂质，使其附着受到影响；由于循环冷却水系统存在着大量的热量交换，因此，会带来极大的温降，温降与结垢的发生成正相关，结垢发生的可能性随温降的增大而增大。

2.2腐蚀

循环冷却水还极易发生腐蚀现象，腐蚀一般分为电化学腐蚀与化学腐蚀，循环冷却水腐蚀主要与水质的硬度、碱度、PH值、流速、温度等相关。

腐蚀通常可以分成点蚀、溶解氧腐蚀与微生物腐蚀三种。具体而言，点蚀的形成主要是由于水中腐蚀阴离子氯离子的存在，由于其极性较高，因此具有极强的腐蚀性，该离子又具有极强的穿透特性，可以将金属表面的预制模穿透，造成点腐蚀。点腐蚀主要发生在循环冷却水系统的死角或者是通道变化较大等区域，这些区域由于水流速度会发生变化，从而导致这些区域的氯离子高度聚集，因此点腐蚀现象较为明显。温度作用也加剧了点腐蚀现象，当温度满足一定条件时，会发生腐蚀作用，二者成正相关，腐蚀程度随着温度的升高而加剧。结垢现象的发生也会对腐蚀产生影响，结垢区域极易造成氯离子的集聚而加剧腐蚀发生的可能性。

很多循环冷却水系统的敞开式结构，使得其冷却塔为露天开放式，水在塔内喷赛曝气，加大了水中溶解氧的含量，进而使得腐蚀现象加剧，该种腐蚀现象是一种电化学腐蚀，因为金属电极电位远远低于氧的电极电位，使得金属阳极遭受加大的腐蚀，而溶解氧是阴极，可以进行还原作用。很多情况下，热交换器的碳钢面板上多有黄褐色、砖红色的鼓包，鼓包下方为黑色粉末，这些就是溶解氧腐蚀后的腐蚀产物，当清除该产物后，面板表面会有陷坑等，造成表面的不平整。该腐蚀作用的发生是由于溶解氧与铁发生腐蚀作用后，产生亚铁离子，该离子稳定性极差，常与水中其他离子在此发生腐蚀作用。

微生物腐蚀对系统的影响极大，作为一种局部腐蚀现象，容易与水垢、电化学腐蚀等相互作用，加剧腐蚀程度，主要是由水中细菌、真菌、藻类等引发的腐蚀。

3循环冷却水系统控制方法

3.1结垢的控制方法

对于循环冷却水结垢的控制，主要从以下方面来进行：严格控制并降低循环冷却水补充水的蚀度，避免补充水的各种问题对系统内水质的影响；严格控制循环水旁流量，多数情况下，要在整个系统增加旁滤装置，将旁流量控制在循环水水量的1%5%；合理控制循环水的水流速度，一般流速为0.8-1.2m/s为最佳，可以使水的冲刷作用减弱水垢等的沉积；在冷却水中加入酸性物质或通二氧化碳气体，降低水的PH，降低结垢发生的可能；在水中加入阻垢剂等减弱结垢现象。

3.2腐蚀的控制方法

根据腐蚀现象的发生，可以从对水质PH值、氯离子、氧含量、微生物等的控制来降低腐蚀发生的概率。从水的源头控制水质PH值，PH值越大，腐蚀速度越慢，但是结垢现象越严重，由于存在热量的交换，因此，水质的PH值会随热量损失而加大，从而结垢发生的概率加大，与此同时，可以通过自动加酸装置，来对水质的PH值进行严格控制。

冷却塔内部，水喷洒曝气，溶解氧含量上升，使得温度与压力下达到氧的饱和浓度，造成腐蚀现象。为了降低循环水冷却塔水的噴洒曝气，降低其中的氧含量，可以在整个系统中，使循环水越过冷却塔，走旁通管道，控制该种腐蚀现象。

对于循环冷却水系统，可以定期在水中投放氧化性杀菌剂、或非氧化性杀菌剂，控制冷却水中地微生物，但由于杀菌剂添加时，会产生大量的氯离子，造成点蚀加剧，因此，杀菌剂投放过程中要密切关注氯离子含量，一旦超过限度要及时进行排污补水。

减弱腐蚀现象还可以在水中添加缓蚀剂，主要有聚磷酸盐与锌盐等，前者成本较低，既可以抑制腐蚀，还可以在一定程度上阻垢，但是如果添加量过大，也还会造成磷酸钙垢进而引发垢下腐蚀现象，磷酸离子还可以促进微生物的繁殖代谢。锌盐主要有氧化锌、硫酸锌，单独使用锌盐抗腐蚀效果不佳，主要与缓蚀剂结合使用才能起到良好的抗腐蚀效果，但锌作为有毒重金属，对生物生长不利，因此排污是需要特别处理。

结束语：

经济社会的发展使得循环冷却水系统得到了更为普遍的应用，但是对于其极易发生的结垢、腐蚀现象等虽然进行了必要的控制，但依然是制约该系统运行效率的重要因素，因此，未来还需加强结垢、腐蚀的控制与处理，提高系统的运行效率。