水冷式冷凝器循环水系统腐蚀结垢问题及处理

苏 超

(朝阳光达化工有限公司， 辽宁 朝阳 122000)

水冷式冷凝器循环水系统腐蚀结垢问题及处理

苏 超

(朝阳光达化工有限公司， 辽宁 朝阳 122000)

介绍了现阶段水冷式冷凝器循环水系统中存在的金属腐蚀，水垢沉淀等问题，对其形成原因进行深入分析，并提出这些问题的处理方法及防护措施。

水冷式冷凝器 循环水系统 腐蚀 结垢

冷凝器是制冷系统四大主要部件之一，它的任务是将压缩机排出的高温高压制冷剂蒸气，通过向环境介质放出热量冷凝成液体。按照冷凝器使用冷却介质和冷却方式的不同，一般分为三种类型：水冷式冷凝器、空冷式冷凝器和蒸发式冷凝器。水冷式冷凝器主要特点是传热系数高，技术成熟，结构紧凑，使用方便，性能基本稳定，广泛应用于制冷量较大的氨系统[1]。水冷式冷凝器需配置泵、冷水塔、蓄水池等循环水系统。因冷却水中含有钙、镁、氯等离子，当冷凝器运行一段时间后,不可避免地在冷凝器水侧结垢,水垢的存在,导致传热系数降低[2]。此外，冷凝器冷却水为敞开式循环，暴露在大气中，由于水温升高，水分的蒸发，各种无机离子和有机物质浓缩、溶解氧的增多，将会腐蚀设备,缩短设备使用寿命。如何解决水冷式冷凝器循环水系统缓蚀阻垢问题，是多年以来许多工程师一直研究的课题。

1循环冷却水系统腐蚀结垢原因分析

1.1 金属腐蚀

冷凝器及相关管道的主要材质为碳钢和铜。循环水系统的冷水塔和蓄水池都与大气相通，属于敞开系统，水中溶解了大量的氧。由于金属表面的不均一性和水中溶解的其他杂质具有导电性，在金属表面水膜中形成大量的微电池，从而发生了电化学腐蚀。由此可以确定，金属在循环水中的腐蚀主要为氧的去极化腐蚀。

阴极去极化剂是水中溶解的氧，随着腐蚀的进行，氧不断消耗，来自空气中的氧不断溶解补充。由于反应的不断进行，阳极区的金属不断溶解被腐蚀。

1.2 微生物及有害离子腐蚀

循环水中的微生物也会对金属产生腐蚀。这是由于微生物中的细菌和真菌分泌的酸、酶和多聚物与其他杂质等形成的污泥沉积在金属表面，形成微氧原电池，促使金属溶解腐蚀。此外，在循环过程中，水温升高，循环水中的氯化物和硫酸盐的浓度会浓缩增加，它们也会加速碳钢和铜的腐蚀。

1.3 水垢沉淀

在循环水系统中，各种盐类的浓度随着循环水的循环、蒸发浓缩而增加，当其浓度达到饱和状态，再经过水温较高的冷凝器传热表面时，有些难溶性Ca2+、Mg2+就会析出。此外，循环水中的重碳酸盐很不稳定，在高温下极易分解生成难溶性物质。

循环水流经冷水塔向下喷淋时，水中溶解的 CO2气体逸出，促使碳酸钙、碳酸镁进一步生成，温度较高的循环系统，上述反应更为严重。因此，在冷凝器的换热面上，沉淀物会越积越多形成水垢，沉积的水垢导热系数一般不超过 1.16 W/m2K，远远小于碳钢和铜的导热系数，很大程度的降低了冷凝器换热面的传热效率。严重时，必须停产检修，甚至更换冷凝器。

2处理方法

2.1 高压水射流清洗冷凝器

高压水射流清洗技术作为物理清洗法之一，是近年来广泛应用于工业界的一种高科技清洗技术。高压水射流清洗技术具有清洗率高、速度快、成本低、不污染环境等优点。采用高压水射流清洗技术，可在不停机状态下，利用高压水射流清洗机喷射出的高压水流，清除冷凝器传热管内壁上的污垢和铁锈。郑州某冷冻食品公司采用高压水射流清洗冷凝器，取得了良好的效果。数据显示，传热管内壁除垢率>95%。清洗后的传热管基体无损伤、无腐蚀，无漏制冷剂现象发生[3]。

2.2 臭氧净化循环水

欧美等发达国家均大力推广使用环保型强力杀菌剂臭氧，臭氧以氧原子的氧化作用破坏微生物膜的结构，以实现杀菌作用。臭氧作为水处理剂，具有操作简单，排污量少，既能节水节能，又不存在二次污染等优点，对循环水的缓蚀、阻垢、杀菌等方面均有良好的效果[4]。但该方法初投资较大，在实际的循环水应用中较少。

2.3 循环水的硬水软化

硬水软化的方法包括离子交换法，膜分离法，石灰法，电磁法等。其中，离子交换法是最常用的方法，是以钠离子将水中的难溶性钙镁离子置换出来，因为钠盐的溶解度很高，所以避免了随温度的升高而造成水垢的生成。该方法工艺成熟，效果稳定准确，已经在循环水的前处理得到了广泛应用[5]。吉林某石化公司应用离子交换法进行硬水软化，取得了很好的效果。

2.4 添加高效绿色缓蚀阻垢剂

循环水中添加高效绿色缓蚀阻垢剂也是现代工业主要的处理方法之一[6]，其机理是缓蚀阻垢剂通过螯合与分散作用达到缓蚀阻垢的目的[7]。冰河冷媒科技有限公司研发的LMT缓蚀阻垢剂，能够有效控制循环水化学腐蚀，具有良好的杀菌、灭藻、阻垢功效，在制冷等行业的循环水系统中得到了广泛的应用。

3结 语

讨论了现阶段水冷式冷凝器循环水系统中存在的金属腐蚀，水垢沉淀等问题，对其形成原因进行深入分析，并提出这些问题的处理方法及防护措施。

[1] 江沿源，钟桂龙.风冷、水冷和蒸发式冷凝器制冷系统经济性研究[J]. 广东化工.2008，10(35):31～34.

[2] 樊双新，邵军，韩志勇 等.水冷式冷凝器胶球在线清洗效果及运行评估[J]. 化工设计通讯.2014，40(1):22～23.

[3] 张敏，徐会武，刘荣江 等.立式壳管式氨冷凝器的高压水射流清洗[J]. 清洗世界.2011，27(11):10～14.

[4] 于玲红，贾翠芹，李卫平 等.臭氧对中温循环冷却水系统的缓蚀性能研究[J]. 环境工程.2015，5(1):37～41.

[5] 宋荣娜，贺桃.离子交换树脂在分析分离中的应用[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，李宏伟，刘军海.缓蚀阻垢剂制备及其应用的研究进展[J]. 化学工业与工程技术. 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

苏超(1987～) ，女，工程师，硕士，研究方向为制冷。