循环冷却水垢的防治

孟志昌

摘要：循环冷却水的使用将大大增加水中各种离子的溶解固体和悬浮液、漂浮物，如 Ca2+、Mg2+、Cr等，同时，空气中的尘 埃、杂质等污染物也随之产生，进入循环冷却水，使腐蚀冷却循环水系统设备和管道出现结垢现象，降低了换热器的传热效 果，减少了截面或出现穿孔等等。也就是说，循环冷却水的腐蚀和结垢问题与微生物繁殖密切相关。因此，必须合理进行水 垢的防治。

关键词：循环冷却水；水垢；防治；水处理剂

中图分类号：TQ085.4 文献标识码：A 文章编号：2095-3178（2018）06-0338-01

前言

目前，冷却水的循环使用作为节水技术之一，已被广泛应用于

各行各业中。它把已用于冷却的水通过冷却塔降温后再用于冷却， 这样可以大大节约用水量。但是由于水分不断地被蒸发，水中的盐 类和其他杂质被浓缩，加上冷却水通过冷却塔时与空气充分地接触，

溶解氧和细菌含量大量增加，从而导致循环冷却水中出现结垢、腐 蚀与微生物滋生的三大弊病，使换热效率大为降低，严重时会威胁 设备的正常运行。

1 循环冷却水的特点

水内游离或溶解的二氧化碳大量逸散，在二氧化碳量较少的情

况，无法确保碳酸盐平衡，进而碳酸钙沉淀问题将产生于给水管道 或用水设备内，导致整个系统碳酸钙结垢。水内电解质（溶解性气 体、腐蚀性盐類等）充分接触金属时，在电解质作用下，Fe2+将由 金属表面析出。不断增加Fe2+含量，将大大降低阻磷酸钙效果。由 此可见，在阻垢分散中必须严格控制循环冷却水内 Fe2+含量，要求 控制在每升 1mg 以下。如循环冷却水内大量进入空气污染物，如灰 尘、杂质等，将滋生大量微生物，进而腐蚀金属。循环利用中因补 充水等存有微生物、有机物等，长期沉积于管道表面，将加快管道 结垢速度。因循环冷却水水质恶化，将严重腐蚀管道、设备，并出 现结垢现象。为此，必须做好循环冷却水处理工作。一般可选取补 充水软化处理法，减小循环水内的碳酸盐硬度，提高系统水质稳定 性。选取水质稳定技术，可通过物理结合化学的方式对水质进行有 效改善，进而解决循环冷却系统腐蚀、结垢问题，达到节约用水的 最终目的。基于经济性原则，在对焦化厂循环冷却水水质判断后， 可采用缓蚀阻垢剂用于解决菌藻危害，要求在 2.0 到 2.5 范围内控 制其浓缩倍数，以此满足阻垢要求。

2 循环冷却水垢的形成与判断

2.1循环冷却水垢形成的机理

水垢根据其形成原因的不同大致可分为硬垢和软垢两种。硬垢

的主要成分是碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐和磷酸盐等。软垢的主要成 分是锈垢、微生物和粘泥灰沙等。先以碳酸盐垢为例介绍硬垢形成 的机理。由于溶解在水中的 Ca（HCO3）2 在加热过程中失去平衡，分 解为CaCO3，CO2和 H2O，而CaCO3的溶解度较低，所以首先在冷却 系统的表面沉积下来：

Ca（HCO3）2=CaCO3↓+CO2↑+H2O

其他硅酸盐和磷酸盐等硬垢形成的原因大致相同。

2.2循环冷却水结垢趋势的判断如果循环冷却水中 Ca2+、SO42-

离子含量（均以CaCO3 计，mg/L）的乘积大于1.5×105 则将会产生 硫酸钙垢。当镁含量大于 40mg/L 时，应控制 Mg2+与 SiO2 的乘积 <15000，Mg2+以 CaCO3计mg/L。

以上判断方法均有一定的参考价值，但只是以单一盐类来考虑 的，而水中的离子是复杂平衡，互有影响，且计算中无法考虑微生 物对腐蚀结垢的影响。因此，上述指标不能作为表示水质的绝对指 标。在使用中还要考虑其它因素予以修正，需要丰富的经验才能科 学地判断。值得注意的是：以上计算是针对未加药的循环水系统。 如果系统加入水质稳定剂后，水质会有所改善。根据我们的经验， 水处理系统一般控制在 LSI-1.0～2.0 范围，水质较为正常。

3 水垢控制

量子水技术波频场发生器通过智能模块产生复合交变电流，由

波频场能量交换器发射到循环水中并形成波频场，水在波频场的作 用下发生物理性能和结构的变化。通常情况下，水中的水分子是由 氢键缔合成水分子团的形式。在波频场的作用下，水分子团（链）增 大，水分子的偶极子极性增强，从而增加了水对盐的溶解度，偶极子的负极与水中的Ca2+、Mg2+等阳离子亲和，偶极子的正极与水中 的 CO32-等阴离子亲和。大量的偶极子分别包围在 Ca2+、Mg2+和 CO32-周围，使 Ca2+、Mg2+和 CO32-相互隔开，运动速度大大降低，

碰撞结合的机率减小，有效阻止了 CaCO3 的形成，达到阻垢目的。 另外，经过波频场处理后，在较高能量状态下，可改变 CaCO3 的结 晶形成过程，使其生成松散泡沫状的文石，抑制了致密的方解石硬 垢生成，而粉末状水垢会随着水流带走。

4 几种水处理剂的实际应用 4.1 1227

1227 又叫做苯扎氯铵，是一种非氧化性的杀菌剂，具有强烈的 杀菌灭藻的能力，同时还具有一定的除臭作用和去油作用，是常见 的水处理药剂。1227 应用范围极为广泛，无论是石油、化工，还是 电力、纺织等行业，都可以在冷却水循环系统中加入1227，控制菌 类和藻类的生长。如果冷却循环水当中的1227含量越大，冷却循环 水的 COD 值也会越高。COD 值又叫做化学需氧量，也就是水体当中 需要被氧化的还原性物质的具体含量。通常情况下，COD 值越高， 则表示水体受到的污染越严重。这是因为水体中需要被氧化的还原 性物质大多数是对水体有害的有机化合物。所以，在对冷却循环水 进行处理的过程中，要注意 1227 的投放使用量，最好控制在 10 毫 克每升左右。

4.2异噻唑啉酮

异噻唑啉酮，中文别名也可以叫做卡松防腐剂，对细菌、真菌

等微生物具有很强的杀灭作用。由于冷却循环水当中往往含有大量 的细菌类和真菌类微生物，所以要投入异噻唑啉酮来起到杀菌的作 用。异噻唑啉酮与微生物发生接触之后，能够切断微生物蛋白质之 间的键，导致微生物的死亡。这种水处理药剂的优点是具有良好的 降解性能，杀菌效率高，而且对人体没有什么危害，大规模使用能 够降低冷却循环水的处理成本。在油田、造纸、皮革、染料等行业 当中被广泛使用。

4.3 ATMP

ATMP常用于火力发电厂、炼油厂、油田的冷却水循环系统当中，

具有很好的水溶性，通常呈无色或者淡黄色的液体形式。冷却循环 水当中许多盐类容易凝聚成固态，形成水垢。而 ATMP 可以对这一过 程进行组织，起到减少水垢的作用，适用于碱性冷却水的处理。虽 然 ATMP 本身没有什么毒性，但是整体呈现酸性特质，一旦与人体的 眼睛、皮肤等部位发生接触，很容易对人体造成伤害。如果发生这 种情况，工作人员要迅速用大量水对沾染ATMP的部位进行冲洗，避 免对人身安全造成危害。ATMP 的固体呈结晶粉末的形式，很容易吸 收空气中的水分受潮，所以要存放在室内的阴凉、通风地带，不能 放在室外接受阳光曝晒的部位。

结束语

循环冷却水的处理技术经历了漫长的发展阶段，在节省工业生

产成本、保护环境方面做出了巨大的贡献。水处理药剂是该项技术 中的重要组成部分。新时期的工业企业应该进一步加强对水处理药 剂的研发、生产和应用，以满足现代工业的生产需求和环境保护需 求。

参考文献

[1]薛瑞.工业循环冷却水处理技术优化探讨[J].工业用水

与废水，2014（05）：62-64.

[2]刘霞，李鹏飞，王东海，任真，周靖仁，赵开源.新型绿色环 保缓蚀阻垢剂的开发与应用研究[A].2014 中国水处理技术 研讨会暨第 34届年会论文集[C].2014