循环水系统结垢原因分析及对策

【摘 要】在人类生活生产用水中，要从各种天然水体中取用大量的水，其中工业用水占了很大比重，约占城市用水量的80%，其中冷却用水量约占2/3。钢铁联合企业更是消耗工业水的大户，因此处理好工业循环水对于节约水资源具有重要的意义。本文主要从循环水的水温、浓缩倍数、系统运行管理等方面对循环水使用中常见的结垢问题进行了分析，提出了建议，对于循环水的正常运行具有一定指导意义。

【关键词】循环水冷却水；结垢；水温；浓缩倍数；运行管理 Cause analysis and countermeasures of circulating water system Ma Songjie 1, Wei Xiangling 2

1. Guangxi Liugang Environmental Protection Co., Ltd., Liuzhou, Guangxi, 545002

2. Guangxi Zhongsheng Testing Technology Co., LTD., Liuzhou, Guangxi, 545002

[Abstract] In the water used for human life and production, a large amount of water should be taken from various natural water bodies, among which the industrial water consumption accounts for a large proportion, accounting for about 80% of the urban water

consumption, of which the cooling water consumption accounts for about 2 / 3. Iron and steel joint enterprises are large users of industrial water, so it is of great significance to deal with industrial circulating water to save water resources.This paper mainly analyzes the common scaling problems in the use of circulating water from the aspects of water temperature, concentration multiple, system operation

and management of circulating water, and puts forward some suggestions, which has some guiding significance for the normal operation of

circulating water.[Key words] circulating water cooling water; scaling; water temperature; concentration multiple; operation management 一、垢样成分

循环水中常常溶有各种杂质，如重碳酸盐、碳酸盐、硫酸盐、氯化物、硅酸盐、磷酸盐等。在系统运行中由于各种因素的影响会沉淀析出大量的不溶解盐类并附着在设备和管道的壁上，这种沉析物称之为水垢。水垢大量沉析严重影响换热设备的换热效率、造成管道腐蚀、堵塞、泄露等情况出现，因此严重影响了系统的正常运行。

二、循环水系统结垢原因 2.1 温度

循环冷却水中随着温度的升高，某些盐类的溶解度降低，如Ca(HCO3)2、CaCO3、Ca(OH)2、CaSO4、MgCO3、Mg(OH)2等，因此水温越高越易析出，同时分子活动也随温度的上升越加活泼，水垢的附着速度也越快。

2.2 浓缩倍数

循环水系统运行浓缩倍数偏低，系统补排水量大不利于水体稳定和药剂浓度的稳定，由于水体需要冷却的热量较高，水体的温度变化大，系统内各种离子都会在温度的变化时做出调整，以适应温度的改变，达到一个调整后的相对稳定的状态。系统结垢的总量取决于热量、温度、新水的补入量，系统大排大补可以在一定程度上疏散热量和调节温度，但未必能缓解水体在散热面上的结垢问题。新水的大量补入，系统反复大幅度调整，水处理剂浓度波动大，药剂性能受到影响，系统根本无法稳定下来，循环过的水被排掉，刚建立的平衡被打破，此现象反映在水质日常监测中TP存在一直偏低的现象。

浓缩倍数过高，会加大药剂的使用量，金属离子浓度增加，系统内水处理剂的停留时间超过其有效时段，没有明显的节水意义倾向同时会增加水质结垢、腐

蚀等倾向。

2.3、药剂的影响

目前循环水系统使用的缓蚀阻垢剂主要由有机膦酸、磺羧酸共聚物、铜缓蚀剂、碳钢缓蚀剂等物质组成。其作用通过有机磷与金属离子络合后形成缓蚀膜，通过增溶金属离子和引起晶体畸变达到阻垢的目的。其作用受到药剂用量、系统运行浓缩倍数、浊度、pH值、水温、系统内部沉积物的影响。

三、系统运行管理建议

3.1 降低循环水中碳酸盐硬度

对于主要由碳酸盐硬度形成的水垢，降低水中碳酸盐硬度的方法很多，要视循环水量大小，并通过技术经济来比较决定。对于要求高的循环水，多数采用除盐、离子交换的方法，亦可用化学方法（如投加石灰）来出去水中钙离子。

3.2 加阻垢剂

水垢从水中析出是盐类结晶沉淀的结果。结晶的过程首先要产生晶核，再形成少量微晶粒，晶粒通过互相碰撞接触，按一定方式排列形成水垢。可投加阻垢剂破坏或控制结晶过程中的某一要素，使水垢难以形成。阻垢剂的类型有：分散剂，如磷酸钠盐、磷酸酯、聚丙烯酰胺等；螯合剂，如羟基乙叉二磷酸二钠、亚氨基二乙酸盐等。

3.3 pH值的控制

加酸调节 pH值是帮助循环水系统有效阻垢的辅助措施，就钙离子而言当系统pH值小于4时所有钙离子都不结垢，而pH值达到10以上时钙离子结晶析出的概率达到80%以上，因此在循环水系统因大量补排或漏水造成系统加阻垢药剂难以达到理想的效果时，保持适当浓缩倍数的基础上应相应的控制循环水pH值。目前循环水的pH值控制多由有机酸来实现的。 3.4 浓缩倍数的控制

适当提高系统的运行浓缩倍数，增加系统的缓冲容量，减小大排大补对系统造成的冲击，以稳定系统中缓蚀阻垢剂的浓度。系统运行浓缩倍数稳定与控制是

系统能否稳定运行的重要因素，在水处理剂共存的前提下，系统会在运行过程中自我调整以达到一个相对平衡的状态，此时的运行浓缩倍数就是系统运行的窗口，在该运行窗口附近，系统进行有规律的排补水或浓缩，系统受到的冲击较小，且容易通过微调整达到平衡。

3.5 水温控制

加大系统的循环量，适当加快高温高热端冷却水流速，减少冷却水热量聚集，防止局部温度过高，水体内离子调整幅度过大。

3.6 加大旁滤系统工作效率

通过旁滤可以降低系统的悬浮物，减少水池淤泥的沉积量，改善水质，同时避免造成循环水和药剂的损失。

3.7 加大排补水的管理

排补水过大，容易引起系统动荡，不利于控制药剂的投加和系统的稳定，建议通过合理控制补排水的关系，达到控制合理浓缩倍数的要求。

四、结论

循环冷却水系统结垢原因主要是因为在系统运行中由于各种因素的影响，从而沉淀析出大量的各类不溶性水垢并附着在设备和管道的壁上。水垢大量沉析严重影响换热设备降低换热效率、造成管道设、管道的腐蚀、堵塞、泄露等情况出现，因此严重影响了系统的正常运行。通过药剂投加、浓缩倍数控制、pH值控制等系统运行管理手段，可确保循环水系统的正常运行，进而保证生产的连续性和稳定性。

参考文献

[1] 赵明,李艳荣.循环水结垢和腐蚀的机理及控制[J].《油气储运》，1998.17(2)：25-28．

[2] 常舒.工业循环水管道结垢和腐蚀分析[J].《技术探讨》，2014.4(17)

作者简介：马松杰，本科学历，工程师，从事现场管理工作，技术员。