工业循环水管道结垢和腐蚀分析

工业循环水管道结垢和腐蚀分析

吴建文

山西省工业设备安装集团有限公司山西太原030032

摘要：循环水处理是一个艰巨的系统工程，需要采用高科技、新型材料和新设备，优化循环水管道处理系统，提高循环水管道结构与腐蚀处理技术。结合企业自身存在的问题，进行对症下药，优化管理，加大监察力度，争取做到节能降耗的同时又保证系统安全的运行。

关键词：工业循环水；管道；结垢；腐蚀

1工业循环水概述

在工业生产过程中，循环水的处理过程首先是将合适的药剂加入至循环冷却水池当中，并保持一定浓度。经处理过的循环水通过循环水泵加压后，进入各个生产系统装置，实行热交换处理，经过换热后的循环水带着较高的热量和温度，进入回水系统流经循环水冷却塔流下与抽风而上的空气逆流相接触而进行冷却，从而实现降温处理，最后进入循环水冷却池。在采用循环水时，为了确保水浊度达到有关标准，需要运用过滤器将杂质进行过滤。而在循环水吸水池中也要添加适合的缓释阻垢剂，这样才能够让循环水系统达到沉淀膜的效果，能够有效预防管道中产生污垢以及设备的腐蚀。为了确保循环水冷却池中的环境卫生，需要定期添加杀菌除藻剂，避免滋生菌藻。结垢和腐蚀在工业水循环过程中，属于最为普遍存在的问题，也是整个循环水处理系统的重点关注项目，具有极大的危害性，因此，在工业生产过程中，一般会根据阻垢机理和缓蚀机理两种理论，来指导如何使用药剂有效的解决和处理循环水系统中的结垢和腐蚀问题。

2循环水管道结垢原因

2.1水垢形成原因及特点

（1）形成污垢的原因：①多组份过饱和溶液中盐类的结晶析出；②有机胶状物和矿质胶状物的沉积；③不同分散度的某些物质固体颗粒的粘结；④某些物质的电化学还原过程生成物等。以上混合物沉积总称作污垢。（2）形成水垢的原因。水中溶解盐类产生固相沉淀是构成结垢的主要因素，其产生固相沉淀的条件是：①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；②随着水分的蒸发，水中溶解盐的浓度增高，达到过饱和程度；③在被加热的水中产生化学过程，某些离子形成另一些难溶的盐类离子。具备上述条件的某些盐类，首先在金属表面个别部位沉积出原始的结晶胚，并以此为核心逐渐合并增长。之所以易沉积于金属表面，这是因为金属表面在微观上有一定粗糙度，微观上的凹凸不平成为过饱和溶液中固体结晶核心；同时加热面上的氧化膜对固相物也有很强的吸附力。作为构成水垢的盐类，钙和镁，在过饱和溶液中生成固相结晶胚芽，逐渐变为颗粒，具有无定形或潜晶型结构，接着互相聚附，形成结晶或絮团。固相沉渣的生成与胚芽核心的生成速度有关，即与单位时间内出现的结晶核数量与结晶生长的线速度有关，而这2个因素又与水温、水中含盐浓度及其他杂质的存在有关。

2.2循环水水垢的主要成分及成因特点

在天然水中的钙离子远远大于镁离子，因此镁盐的沉积在数量上影响较微，可以忽略不计。循环水结垢的主要原因是因为水中含有较多的碳酸钙，在加热过程中失去平衡，分解为碳酸钙、二氧化碳和水。碳酸钙溶解度较低，因而首先在冷却设备表面沉积下来。温度、压力等因素也影响结垢的强度与速度。碳酸钙是反溶解度盐类，在超过一定温度时，其饱和浓度将急剧减小。

3循环水管道腐蚀原因分析

3.1电化学腐蚀

这是管道腐蚀最主要的原因之一，电化学腐蚀中会产生原电池，因此有电流的存在。众所周知循环水管道为钢材质，管道自身有大量的铁元素与矿物杂质。铁元素与其他杂质有着不同的电位，在NaCl、HCl、SO2、CO2以及灰尘进入水中后，便会出现不同浓度电解质溶液。当电解质溶液与管道接触后，就会出现原电池发生电化学反应。

3.2化学腐蚀

这种腐蚀为非电解质与金属直接产生了化学作用，进而出现了腐蚀现象。也就是说化学腐蚀为纯氧化还原反应，化学反应下并不会出现电流。化学腐蚀又可以分为非电解质与气体两种腐蚀。非电解质腐蚀是因为一些油气含有大量CO2、SO2以及H2S等化学物质，当这些物质与水接触后，就会在管道内壁造成破坏。气体反应是指当金属接触空气如Cl2、SO2、H2S、O2等时，金属表面会出现许多的氧化物比如Fe3O4、Fe2O3等。在高温条件下氧化膜生成速度很快，并伴随脱碳现象。如果空气中有大量水分，那么腐蚀速度也会加快。

4控制工业循环水管道结垢和腐蚀的措施

4.1控制循环水垢

要想控制水垢，一方面可以降低结垢离子的浓度，保证结垢离子可以在允许范围内。第二方面可以稳定结垢离子的平衡性，第三方面需要破坏结垢离子的结晶，避免它长大。以碳酸钙为例，提出碳酸钙水垢的控制方法：有很多方法都可以降低循环水中的玻酸盐硬度，例如通过技术经济比较，决定循环水量的大小，如果对于循环水提出了较高的要求，可以利用除盐、离子交换等方法，也可以利用化学方法将水中的钙离子去除，例如可以在水中投入石灰。在水中析出加阻垢剂水垢，实现盐类的结晶沉淀。在实际结晶的过程中，首先需要产生晶核，再逐渐产生少量的微晶粒，不同的微晶粒不断碰撞和接触，就会逐渐形成水垢，可以添加阻垢剂，使结构过程得到破坏或者控制，这样就很难形成水垢。常用的阻垢剂包括分散剂和整合剂。其中，分散剂包括如聚磷酸钠和磷酸酯等，而整合剂包括亚氨基二乙酸盐等。

4.2联合控制循环水垢和腐蚀

联合控制措施就是将某种药剂加入到循环水中，不仅可以除垢，同时也可以避免发生腐蚀。例如利用这些药剂主要是为了处理用水设备，对于存在水垢的设备采取除垢措施，如果设备并没有水垢，就可以在设备表面增添保护膜。这种膜可以做到防垢，同时也可以防腐蚀，这种膜比较薄，不会影响到热的传递。这种药剂对于水质没有特殊的要求，在任何用水设备当中都可以利用，因此在工业循环用水当中利用也可以获得显著的效果。

4.3控制腐蚀

控制循环水的腐蚀，一方面可以利用热力除氧的措施，一方面也可以在循环水当中投入缓蚀剂，生成保护膜，也可以通过涂料覆盖的方式，避免水接触到金属。在水循环的给水当中实现热力除氧。利用热力除氧将水中的氧去除，减少氧腐蚀问题的发生。而不同的缓蚀剂则负责控制不同的电化学腐蚀部位，主要包括阳极缓蚀剂和阴极缓蚀剂以及混合型缓蚀剂。涂料可以隔绝金属和循环水，有效地控制腐蚀，此外涂料具备耐高温的优势，同时也不会影响热的传递，经常采取的涂料就是氧氨基树脂涂料。

4.4使用现代化的技术

在进行循环水处理前，应当对处理系统的整体情况进行深入了解，掌握好每个环节的系统操作原理，正确调制循环水的浓缩比例，严格把控循环水的浓缩数字在规定的范围内。如今的计算机技术已经很先进很发达，能够精准地计算出循环水各个阶段的浓缩比例，相关工作人员应该谨慎认真地使用计算机技术对循环水各个阶段进行严格、深入的实时监控，预防控制后期循环水结垢的产生。

5结语：随着工业的发展和生活的需求，水的需求量越来越大。节约用水、环保用水已成为当务之急，我国循环水处理技术随着时代的发展，已逐步得到了优化，但是想要提高社会的经济效益，真正实现企业的可持续发展，必须重视循环水管道结构与防腐蚀处理工作。要求工业循环水结合现代化科技合理的处理，对相关技术人员进行培训学习，要求技术人员充分熟悉循环水处理技术操作，不断改进、提升自身，确保循环水系统安全、有效、稳定、高速的进行工作，才能提高设备的使用率，使生产正常运行。使我国工业生产走上可持续发展道路。

参考文献：

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