工业冷却水系统问题预测
来源：本站整理 | 点击： | 录入时间：2019-12-17
1. 结垢
一般冷却系统补充水中都溶解有Ca2+、Mg2+、HCO3- SO42-、SiO32-等，其中最容易引起换热部位结垢的因素是水中存在的硬度和碱度。在循环冷却水系统中，重碳酸盐的浓度随着蒸发浓缩而增加，当其浓度达到过饱和状态时，或者在经过传热表面使水温升高时会发生如下反应：
Ca（HCO3）2 △ CaCO3↓+CO2↑+H2O
冷却水经过冷却塔向下喷淋时，溶解在水中的游离的CO2要溢出，这就促使反应向右方进行。CaCO3沉积在传热表面，形成致密的碳酸钙水垢，它的导热性能很差。不同的水垢导热系数不同，碳酸盐垢约是钢材导热系统的1/200。可见，水垢的形成必然会影响换热器的传热效率。水垢容易沉积在换热器出口高温端以及波纹管低凹部位；水中悬浮物、粘泥等也易在低凹低流速处沉积，造成不良结果：系统热量降不下来，同时可能需要增加给水泵的流量和压力，使能耗上升，严重时则管道被堵，给企业造成明显的经济损失。
另外，循环冷却系统给细菌和藻类创造了迅速繁殖的条件，大量的细菌分泌物像粘合剂一样，能使水中飘浮的灰尘杂质和化学沉淀物等粘附在一起，形成粘糊的沉积物粘附在换热器传热面上，这除了会引起腐蚀外，还会使冷却水的流量减少，从而降低换热器的冷却效率，严重时，这些生物粘泥会将管子堵死，迫使停产清洗。
2 .腐蚀
在发电企业冷却水系统中，大量的设备是金属制造的。对于金属制造的换热器，长期使用循环水，容易发生腐蚀现象，其腐蚀的原因是多种因素综合造成的。
2.1 冷却水中溶解氧引起的电化学腐蚀。
敞开式循环冷却水系统中，水与空气能充分地接触，因此水中溶解的O2可达饱和状态。当碳钢与溶有O2的冷却水接触时，由于金属表面的不均一性和冷却水的导电性，在碳钢表面会形成许多腐蚀微电池，微电池中作为阳极的金属不断溶解而被腐蚀。
其反应机理如下：
阴极反应： 1/2O2 + H2O + 2e → 2OH-
阳极反应： Fe → Fe2++ 2e
2.2 有害离子引起的腐蚀。
循环冷却水在浓缩过程中，除重碳酸盐浓度随浓缩倍数增长而增加外，其他的盐类如氯化物、硫酸盐等的浓度也会增加。Cl-和SO42-会使金属上保护膜的保护性能降低，尤其是Cl-属于强腐蚀性离子，对于不锈钢换热器，Cl-是引起应力腐蚀的主要原因，它离子半径小，Cl-会破坏换热器不锈钢表面钝化膜，穿过膜孔而产生点蚀。在点蚀孔中，Cl-可以富集，而腐蚀产生的氯化物又能水解产生HCl，从而使腐蚀小孔中溶液不断酸化，产生独特的自催化酸化作用，加速阳极过程的进行，使腐蚀加速。因此冷却水中Cl-的含量过高，尤其使设备上应力集中的部分，如换热器花板上胀管的边缘迅速受到腐蚀破坏。冷却水系统中有不锈钢设备时，一般要求Cl-的含量不超过300mg/L。
点蚀可造成换热器换热管的穿孔泄漏，导致冷却水泄漏到工艺介质中，工艺介质混入杂质影响产品质量或能耗。
5.2.3 微生物引起的腐蚀。
微生物排出的粘液与无机垢和泥砂杂物等形成的沉积物附着在金属表面，形成氧浓差电池，促使金属腐蚀。此外在金属表面与沉积物之间缺乏氧，一些厌氧菌得以繁殖，当温度在25~30℃时，繁殖更快。它分解水中的硫酸盐，产生H2S引起碳钢腐蚀。铁细菌是钢锈瘤产生的主要原因，它能使Fe2+氧化为Fe3+，释放的能量供细菌生存需要。
上述各种因素对碳钢引起的腐蚀常使换热器管壁被腐蚀穿孔，形成渗漏，或工艺介质泄漏入冷却水中，损失物料，污染水体；或冷却水渗入工艺介质中，使热介质受到影响。当穿孔的管子过多时，热介质受到严重影响，不能正常运行，此时只有停产更换。
3. 生物粘泥
微生物可分为细菌、真菌及藻类，由于其散布在自然界的各个角落，而冷却水的温度、PH值均在适合微生物繁衍的范围，若不能加以控制，微生物不断繁殖，其分泌物粘合悬浮物形成粘泥，粘附管壁、填料、池壁之上，导致换热效果下降，影响生产效率。严重时，粘泥甚至将堵塞管束，引起故障，且在粘泥沉积地方造成沉积物下腐蚀，导致设备损坏。
微生物排出的粘液与无机垢和泥砂杂物等形成的沉积物附着在金属表面，形成氧浓差电池，促使金属腐蚀。此外在金属表面与沉积物之间缺乏氧，一些厌氧菌得以繁殖，当温度在25~30℃时，繁殖更快。它分解水中的硫酸盐，产生H2S引起碳钢腐蚀。铁细菌是钢锈瘤产生的主要原因，它能使Fe2+氧化为Fe3+，释放的能量供细菌生存需要。
粘泥附着在换热器管壁，因高温脱水也能转化成泥垢。在高温季节，菌藻的迅速繁殖经常会造成粘泥的爆发，在短时间内大量堆积而严重影响换热效果。
