循环冷却水系统中垢生成原理

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1、前言：对循环冷却水系统，冷却水在不断循环使用过程中，由于水的温度升高，水流速度的变化，水的蒸发，各种无机离子和有机物质的浓缩，冷却塔和冷水池在室外受到阳光照射、风冷、雨淋、灰尘杂物的飘落，以及设备结构和材料等多种因素的综合作用，会产生比直流系统更为严重的结垢、设备腐蚀和菌藻微生物的大量滋生，以及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等危害，这些危害会威胁和破坏工厂长期、稳定、安全生产。本次我们重点讨论结垢的过程、危害及治理措施。一、循环水系统中垢的形成原因1、结垢的原因：一般天然水中都溶解有重碳酸盐，这种盐是冷却水发生结垢的主要成分。在直流冷却水系统中，重碳酸盐

2、的浓度较低。在循环冷却水系统中因冷却塔的蒸发冷却作用，使一部分循环冷却水被空气带走，系统中损失了一部分水。这部分水没有带走所溶解的固体，而将它原来溶解的固体留在循环系统中，使循环水中的溶解固体物浓度增加，这就是浓缩现象。当重碳酸盐的浓度达到过饱和状态时，或者在经过换热器传热表面使水温升高时，会发生下列反应：Ca(HCO3)2CaCO3＋CO2＋H2O在冷却塔中，水在与空气的接触过程中还会失去一部分游离二氧化碳。由于二氧化碳的逸出，使水中碳酸氢钙容易转化成碳酸钙沉积在换热设备上，同样促使上述反应向右方进行。CaCO3沉积在换热器传热表面，形成致密的碳酸

3、钙水垢，它的导热性能很差，导热系数一般不超过1千卡/（小时·㎡·℃），而钢材的导热系数为38.7千卡/（小时·㎡·℃），可见水垢形成，必然影响换热器的传热效率。2、碳酸氢钙介绍2.1定义：碳酸氢钙是一种无机酸式盐。易溶于水，化学式Ca(HCO3)2，相对分子质量162.06。碳酸氢钙在0摄氏度以下比较稳定；常温则分解得到碳酸钙固体。2.2理化性质化学式Ca(HCO3)2式相对分子质量162.06，碳酸钙溶于碳酸而成碳酸氢钙。将碳酸氢钙溶液蒸发则得到碳酸钙固体。加热分解[Ca(HCO3)2==△==CaCO3↓+CO2↑+H2O]岩溶地貌就是天然水中碳

4、酸氢钙于洞穴中重新析出碳酸钙而成的。水中溶有较多碳酸氢钙等时就成为硬水。30亿年前地球上空原始大气的组成是CO，CO2，N2，CH4等气体，但没有氧气。海洋中有海藻，在阳光照射下进行光合作用而消耗大气中的CO2，从而导致了溶解在水中CO2逸出补充到大气中，这一变化引起溶解在水中的碳酸氢钙[Ca(HCO3)2]的分解生成碳酸钙[CaCO3]，〈Ca(HCO3)2==△==CaCO3↓+CO2↑+H2O〉形成地球上的石灰岩．而石灰岩中的碳酸钙[CaCO3]受到CO2和水的侵蚀而慢慢形成石灰岩洞．在洞穴形成的同时，洞内堆积地貌也在形成，由于裂缝渗入地下水中

5、含有饱和的碳酸氢钙，当在洞顶露头之后立刻分解。洞内的碳酸氢钙[Ca(HCO3)2]受到热的作用又分解．在漫长的岁月中不断重复着上面的变化，形成了今天令人叹为观止的溶洞奇观。2.3产生原因当碳酸钙遇到二氧化碳和水时，发生化学侵蚀，生成可溶的碳酸氢钙，日久产生“水滴石穿”的现象，方程式：CaCO3＋CO2＋H2OCa(HCO3)2当碳酸氢钙溶于水时，它的水溶液也被称为“硬水”。地下水都是“硬水”。而江河湖海中的水不是“硬水”(硬水是指有钙离子和镁离子等金属阳离子，他们的碳酸盐是不可溶解于水的。硬水检验方法：将肥皂水倒入，振荡，若产生白色垢状物，则原来的水

6、为硬水）。3、碳酸钙介绍3.1定义：碳酸钙是一种无机化合物，CaCO₃俗称：灰石、石灰石、石粉、大理石等。主要成分：方解石，是一种化合物，化学式是CaCO₃，呈中性，基本上不溶于水，溶于盐酸。它是地球上常见物质，存在于霰石、方解石、白垩、石灰岩、大理石、石灰华等岩石内，亦为动物骨骼或外壳的主要成分。碳酸钙是重要的建筑材料，工业上用途甚广。碳酸钙是由钙离子和碳酸根离子结合生成的，所以既是钙盐也是碳酸盐。3.2理化性质白色固体状，无味、无臭。有无定型和结晶型两种形态。结晶型中又可分为斜方晶系和六方晶系，呈柱状或菱形。相对密度2.71。825～896.6℃

7、分解，在约825℃时分解为氧化钙和二氧化碳。熔点1339℃，10.7MPa下熔点为1289℃。难溶于水（水中溶解度0.00015mol/L）和醇。溶于稀酸，同时放出二氧化碳，呈放热反应。也溶于氯化铵溶液。混有CaCO3的水通入过量二氧化碳，会生成碳酸氢钙溶液。碳酸钙和碳酸溶液（雨水）反应，生成碳酸氢钙。往变浑浊的石灰水中通入CO2，沉淀消失。这些现象的原理是：或 4、硬水4.1定义所谓"硬水"是指含有较多可溶性、钙镁化合物的水。当水在大气中凝聚时，它与空气中的二氧化碳反应，形成了叫做碳酸的弱酸。该酸最终随雨落到地上，然后流过土壤上部到达岩石层，碳酸溶

8、解了石灰（碳酸钙和碳酸镁），中和，并同时变硬。一些地区的溶洞和溶洞附近的硬水就是这样形成的。硬水有暂时性及永