冷卻水中污垢的來源
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)經(jīng)常遇到的嚴重問題是污垢沉積，污垢主要來源于以下五個方面:
（1）來自補充水
來自補充水，未經(jīng)預處理或預處理不良的補充水會將泥砂、懸浮物、微生物帶入冷卻水系統(tǒng)，即使澄清、過濾、消毒良好的補充水也會有一定的渾濁度并帶有少量微生物。
澄清過程中還可能將混凝劑的水解產(chǎn)物、鋁或鐵離子留在水中，也會帶入一定量的難溶或微溶鹽類。
（2）來自空氣
泥砂、粉塵、昆蟲、微生物及孢子會隨空氣進入系統(tǒng)。當冷卻設備周圍大氣污染時，硫化氫、二氧化硫、氨等腐蝕性氣體會隨空氣進入循環(huán)水中造成腐蝕產(chǎn)物沉積。
（3）來自泄漏物
某些工藝介質(zhì)的泄漏會導致污泥沉積。
（4）來自水處理藥劑
如含磷藥劑可能形成磷酸鹽水垢，鋅鹽在缺乏阻垢劑的水中可能結(jié)鋅垢。
（5）來自系統(tǒng)腐蝕所形成的腐蝕產(chǎn)物。
冷卻水中污垢的種類
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運行的過程中，會有各種物質(zhì)沉積在換熱器的換熱管表面，主要是由水垢、淤泥、腐蝕產(chǎn)物和生物沉積物構(gòu)成，通稱為污垢。
按照形成的物理化學機制不同，污垢又可劃分為析晶污垢、顆粒污垢、化學反應污垢、腐蝕污垢、凝固污垢和生物污垢六類。實際過程中常是幾類污垢混雜在一起，在換熱器表面多以析晶污垢和顆粒污垢的形式出現(xiàn)。
析晶污垢主要是由碳酸鈣、磷酸鈣、硫酸鈣、硅酸鈣（鎂）等微溶鹽組成。這些鹽的溶解度很小，如在0℃時，碳酸鈣的溶解度約為20mg/L，磷酸鈣的溶解度只有0.1mg/L，且它們的溶解度隨pH和水溫的升高而降低，特別容易在溫度高的凝汽器部位達到過飽和狀態(tài)而結(jié)晶析出，當水流速度較小或傳熱面較粗糙時，這些結(jié)晶就會沉積在傳熱表面上形成水垢。
冷卻塔填料內(nèi)結(jié)垢情況
a、碳酸鹽水垢
碳酸鹽水垢是受熱面與傳熱表面上最常見的水垢。外觀為白色或灰白色，質(zhì)硬而脆，附著牢固難以剝離刮除。一般天然水中都含有重碳酸鹽，它在水中與二氧化碳存在平衡。
在一定溫度下，冷卻水中碳酸鹽含量不超過溶解極限時，不會發(fā)生結(jié)垢。但在循環(huán)冷卻的過程中，水與工藝介質(zhì)進行換熱后，水溫上升，水分不斷蒸發(fā)，水質(zhì)會發(fā)生變化。二氧化碳在熱循環(huán)水中隨著上升的空氣從冷卻塔中逸出，二氧化碳減少，水的pH升高；由于循環(huán)水的不斷濃縮，水中的鈣離子和碳酸根離子濃度也相應的增加，另外，水溫上升，碳酸鈣的溶解度下降。這些都使反應向右進行，使得循環(huán)水的結(jié)垢趨勢增大，當碳酸鈣的濃度達到過飽和時，就會結(jié)晶析出形成水垢。
碳酸鹽水垢中80％以上含碳酸鈣，如果水中的硅酸鹽及硫酸鹽含量低且設備不存在腐蝕時，碳酸鈣的含量可以達到95％左右。碳酸鹽水垢中常含有少量的鎂鹽，它以氫氧化鎂形式存在。含有少量的二氧化硅和氧化鐵的碳酸鹽水垢呈灰白色或粉紅色。氧化鐵的含量反應系統(tǒng)腐蝕的程度；二氧化硅的含量反應泥沙懸浮物沉積和水質(zhì)預處理情況。
換熱器內(nèi)結(jié)垢情況
b、磷酸鹽水垢
有些冷卻水處理配方中，常投加聚磷酸鹽或其他含磷藥劑。由于受溫度、停留時間、微生物、氧化性物質(zhì)的影響，這些含磷藥劑部分水解成正磷酸鹽，水中有磷酸根離子存在，磷酸根離子分解率隨冷卻水的停留時間而異，一般為10％-40％。當水的pH較高，水中的鈣離子濃度較大時，磷酸根離子與鈣離子可生成溶解度很小的磷酸鈣，附著在傳熱表面形成磷酸鈣水垢。因此，在投加含有聚磷藥劑的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，必須注意磷酸鈣水垢的生成問題。
磷酸鹽水垢外觀為灰白色，質(zhì)地較為疏松，水垢附著能力差，容易用刷、刮、磨等方法除去。不受熱部分的磷酸鹽垢松軟，呈堆積狀，隨著受熱面的熱流強度和金屬溫度升高，結(jié)垢加重，垢質(zhì)也變的堅硬難除。
c、硅酸鹽水垢
硅酸鹽水垢產(chǎn)生于原水中二氧化硅含量高的鍋爐或循環(huán)冷卻水中，有的水處理配方使用水玻璃作為分散劑和緩蝕劑，二氧化硅含量很高，如果水的硬度較大時，二氧化硅很容易與水中的鈣離子或鎂離子生成傳熱系數(shù)很小的硅酸鈣或硅酸鎂水垢。這類水垢外觀呈白色，有雜質(zhì)時為灰白色或粉紅色，不能用一般的化學酸洗法除去，要用酸堿交替清洗。如果硅酸鈣（或鎂）垢中含有鋁離子或鐵離子等金屬離子時，清洗更困難。為避免生成硅酸鹽垢，通常限制冷卻水中二氧化硅含量不超過150-175mg/L為宜。當鎂的含量大于40mg/L，與濃度極高的鈣共存時，即使二氧化硅含量低于150mg/L，仍會生成硅酸鎂水垢。
硅酸的溶解度隨溫度和pH升高而增大。當pH＞9時，溶解度增大，當所含硅酸在溶解度之上時，硅酸縮聚，以聚合體存在。若聚合體的分子質(zhì)量增大，析出成為堅硬的硅垢。
d、硫酸鹽水垢
在天然水的強酸陰離子中，硫酸根的含量最高，通常為100mg/L以上，有的達300mg/L以上，在高濃縮倍率下會結(jié)成硫酸鈣水垢。硫酸鈣在98℃以下是穩(wěn)定的二水化合物，溶解度比碳酸鈣大40倍以上。在37℃以下，溶解度隨溫度升高而增大，在37℃以上則相反，溶解度隨溫度升高而減小。在98-107℃是穩(wěn)定的半水化合物，在170℃以上是穩(wěn)定的無水化合物。無水硫酸鈣和半水硫酸鈣的溶解度隨水溫升高迅速減小。一般冷卻水系統(tǒng)中不會析出硫酸鈣垢，但如水溫較高，硫酸根離子和鈣離子含量（均已碳酸鈣計，mg/L）的乘積大時，仍會產(chǎn)生硫酸鈣水垢。硫酸鈣垢非常硬，難以用化學清洗除去，也不易采用常規(guī)的機械方法清除。
e、鎂垢
鎂在水中的含量比鈣少。在鎂的化合物中，氫氧化鎂的溶解度最小。碳酸鎂只能在二氧化碳含量高的水中存在，如果將碳酸鎂放進暴露在空氣中的水中，它也分解放出二氧化碳，產(chǎn)生氫氧化鎂，所以，冷卻水中只能析出氫氧化鎂。
結(jié)晶態(tài)氫氧化鎂的溶解度最小。剛從水中析出的粉末狀的氫氧化鎂的溶解度稍大。當水中的鎂含量較高，pH也較高時，有可能析出鎂垢。僅析出氫氧化鎂垢時，大多為粉末狀。在冷卻水系統(tǒng)，鎂和鈣的化合物以及硅酸鹽等以混合垢的形式析出。
大多數(shù)情況下，換熱器表面形成的是碳酸鈣水垢，這是由于地表天然水質(zhì)大部分為碳酸鹽型水質(zhì)，水垢中含80％以上碳酸鈣，而硫酸鈣等其他水垢含量較少，且硫酸鈣的溶解度比碳酸鈣大許多，例如，在0℃時，硫酸鈣的溶解度是1800mg/L，比碳酸鈣約大90倍，所以碳酸鈣比硫酸鈣更容易析出，同時天然水中溶解的磷酸鹽較少。因此，除非向水中投加過量的磷酸鹽，否則磷酸鈣水垢也出現(xiàn)的較少。所以各種阻垢處理方法的重點是解決碳酸鈣的結(jié)垢問題。
供稿：張繼忻 編輯：劉麗娟
拍攝：呂濤 校對：周磊
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