循环冷却水的处理方法及其重要性

【摘要】本文介绍了循环冷却水的物理处理方法和化学处理方法，并阐述了循环冷却水处理技术的作用及其重要性。

【关键词】水质 循环冷却 处理方法

中图分类号：TV文献标识码： A

一、循环冷却水的基本概念及降温原理

1、循环冷却水的概念

（一）、循环冷却水的概念

以水作为冷却介质，并循环使用的一种水系统称为循环冷却水系统。循环冷却水通过换热器交换热量或直接接触换热方式来交换介质热量并经冷却塔凉水后，循环使用，以节约水资源。一般情况下，循环水是中性和弱碱性的，ph值控制在7-9.5之间；在与介质直接接触的循环冷却水的有酸性或碱性（ph值大于10.0）的情况一般较少。

2、循环水的降温原理

（一）、蒸发散热

水在冷却设备中形成大大小小的水滴或极薄的水膜，扩大其与空气的接触面积和延长接触时间加强水的蒸发，使水汽从水中带走气化所需的热量从而使水冷却。

（二）、接触散热

水与较低温度的空气接触，由于温差使热水中的热量传到空气中，水温得到降低。

（三）、辐射散热

不需要传热介质的作用，而是由一种电磁波的形式来传播热能的现象。这3种散热过程在谁冷却中所起的作用，随空气的物理性质不同而异。春、夏、秋三季，室外气温较高，表面蒸发起主要作用，最炎热夏季的蒸发热量可达总散热量的90%以上，故水的蒸发损失量最大，需要的补充水量也最多。在冬季，由于气温降低，接触散热的作用增大，从夏季的10%～20%增加到40%～50%，严寒天气甚至可增加到70%左右，故在寒秋季节水的蒸发损失量减少，补充水量也就随之降低。

二、循环冷却水处理存在的问题

冷却水在系统中不断循环重复使用，由于各种无机离子、有机物质、水不溶物等，不断随补充水及冷却塔洗涤进入，随水温的升高（冷却），水份不断蒸发浓缩，以及设备结构和材料等多种因素的综合作用，使循环水系统在短时间内会出现：严重的沉积物（水垢）附着、设备腐蚀（锈垢）和微生物的大量滋生（生物粘泥、软垢附着），以及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等问题。它们会威胁和破坏工厂设备长周期地安全生产，甚至造成较大的经济损失。其直观表现如下：

1、主要水冷换热器传热效率快速降低（换热管壁结水垢）

多数换热器用碳钢或不锈钢、铜制成，碳钢的导热系数为46.4～52.2W/(m・k)，但碳酸垢的导热系数为0.464～0.697W/(m・k)，只有碳钢的1%左右，由此可见，水垢或其他沉积物的导热系数比金属低得的多，因此当水垢或其他沉积物有少量覆盖在换热器的换热管表面时，就会大大降低换热器的传热效率。

2、换热管内循环水流量减少（甚至逐渐堵塞换热管），换热效果降低

沉积物或微生物粘泥覆盖在换热器的换热管壁甚至堵塞换热管，使得循环水通道的截面积和通量变小，从而使换热效率进一步降低。

3、设备加速腐蚀（主要表现为垢下腐蚀）

沉积物和微生物的产生，促使了浓差腐蚀电池的形成及垢下腐蚀的产生，从而使金属的腐蚀速度加剧。

4、设备的使用寿命成倍缩短

一方面，沉积物和微生物粘泥等覆盖在换热管表面，阻止设备的有效换热，使换热表面（介质侧）的金属长期处于高温热负荷状态，导致金属疲劳；另一方面，腐蚀严重导致换热管管壁加速变薄，尤其是垢下腐蚀和浓差腐蚀还会导致设备穿孔泄漏。这些情况的发生，使得设备的使用寿命被成倍缩短，且严重影响生产的正常进行。

5、增加生产运行成本

为使设备保持足够的换热效率，必须采取增加循环量（启动备用泵）、大幅加补新鲜水等措施，使运行费用成倍增加，但效果却很差；致使单位时间负荷下降、产量降低，而成本上升；还有维修费用也会增加，等等增大产品的生产成本。

以上循环水冷却水系统存在问题是可以通过水质稳定处理很好解决的。对循环水系统进行科学的、稳定的水处理和管理是很必要的，能实现较小投入带来极大产出。

三、处理方法

1、采用耐腐蚀的金属和合金

例如采用黄铜、不锈钢材料作为换热器的管子。某些大楼的采暖系统采用铜管作循环水管道。

2、用耐腐蚀的材料涂覆在系统内与水接触的一侧。

在蒸发器等热交换器水侧有采用树脂涂覆的报道，这种树酯不但耐蚀性能好，热阻低，同时因为表面光滑，能有效地防止沉积物、垢类在换热管表面沉积。有些树酯还具有杀生作用，可防止细菌在其表面繁殖。

3、提高循环水的PH

铁、铜等金属氧化物易溶于酸性溶液中，而在碱性条件下溶解较慢，因此提高PH值可以减缓阳极此类金属的溶解的速率，同时由于循环水中〔OH-〕浓度的提高，也可以抑制阴极溶解氧的反应过程。从而使金属腐蚀速率大大降低。但PH值不可无限制地提高，因为碱性太强时，某些两性金属，例如铝、镀锌管表面的锌能与碱反应生成盐，特别是采暖系统，由于温度较高，当PH很高时，除了锌、铝等两性金属，铁也能溶解生成铁酸盐。另外，PH提高后，一些行之有效的缓蚀剂将失去缓蚀能力。例如聚磷酸盐，其缓蚀PH范围在PH=5-7，锌盐的缓蚀PH范围不超过PH=8。

4、电子处理

电子处理的原理是利用电场的作用产生自由基离子，利用这些自由基离子的强氧化作用在金属表面产生一层致密的氧化物保护膜。但电子处理须保证金属表面彻底干净，否则由于杂质与金属氧化物形成疏松的垢层，反而加速腐蚀，所以

利用电子处理的方式在实际应用中很难收到预期的效果。当循环水泵关闭后或者断电时,电子水处理器也就失去作用。

5、添加缓蚀剂

这是一种行之有效的方法，只要缓蚀剂选用得当，能把腐蚀率控制在允许的范围内，并且还能与阻垢结合起来选用药剂，既达到缓蚀的目的，又达阻垢的目的。

6、做好水质清洁工作

做好水质清洁工作的目的是去除水中的油、悬浮物等微生物的营养物。对于在含尘量较大的环境中的冷却水系统，最好加装旁滤设备。

7、采用杀生涂料

用添加有能抑制微生物生长的杀生剂（如偏硼酸钡、氧化亚铜、氧化锌、三丁基氧化锡等）的特种涂料涂刷换热器的冷却水一侧，既能保护金属不受腐蚀，又能防止微生物粘泥的沉积，并且对水垢的沉积也有一定的预防作用。这种涂料的热阻较小，对换热效果影响不大。用由酸性水玻璃、氧化亚铜、氧化锌和填料等组成的无机防藻涂料涂刷在冷却塔和水池内壁上，可有效地控制藻类的生长。

8、阴极保护

采用外加电流保护法或牺牲阳极保护法，可控制阴极金属上硫酸盐还原菌的繁殖。

9、清洗

用物理或化学清洗的方法去除微生物粘泥，可去除大部分的微生物，并破坏了微生物赖以生存的环境，微生物繁殖的速度受挫。清洗后剩下来的微生物暴露在外，更易于被杀生剂杀死。对于一个已经被微生物严重污染的冷却水系统来说，清洗是一个十分有效的措施。

10、噬菌体法

噬菌体法也叫细菌病毒，是一种能吃掉细菌的微生物，是一种生物杀菌方法。噬菌体靠寄生在叫做“宿主”的细菌里繁殖，繁殖的结果是将“宿主”吃掉，这种过程叫溶菌作用。噬菌体繁殖的后代又寄生到其它的细菌里，其数量成百上千地增长，因此用噬菌体法杀菌只须加少量噬菌体即可，靠它的自我繁殖可达到杀菌的目的，因此费用较低。

据报道，噬菌体法杀菌对控制滨海火力发电站冷却水系统及造纸厂冷却水系统微生物繁殖十分有效。但在其它系统中应用效果未见类似的报告。5.8添加杀生剂往冷却水系统中添加杀生剂（也称杀菌灭藻剂）是控制微生物繁殖的最有效、最常用的方法之一。只要选药得当，方法合适，添加杀生剂能有效控制微生物的繁殖。

四、结束语

随着我国工业的发展，淡水耗量急速增加，许多地区面临严重的水危机。采用清洁生产工艺，发展新型的节水技术，是缓解淡水不足的一个重大举措。因此，节约工业冷却水，使有限的水源得到最大限度的利用，是工业领域节水工作的重中之重。采用循环冷却水技术是工业领域节水的主要方法。

参考文献

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