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     中央空調(diào)水處理中的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的冷卻水在不斷地循環(huán)運行的過程中，由于水的溫度升高，在冷卻塔降溫過程中，水的蒸發(fā)，各種無機離子和有機物質(zhì)將被濃縮，冷卻塔和冷水池在室外受到陽光照射，風(fēng)吹雨淋，灰塵雜物和微生物的進入，系統(tǒng)設(shè)備和水的相互作用等多種因素的綜合作用，會產(chǎn)生比直流系統(tǒng)更為嚴(yán)重的水垢附著，設(shè)備腐蝕和微生物的大量滋生，并由此引起設(shè)備的腐蝕穿孔和泄漏，冷卻效率的降低致使產(chǎn)量的下降以及粘泥污垢堵塞管道等危害，這些危害會威脅和破壞工廠長周期安全生產(chǎn)，給工廠造成重大的經(jīng)濟損失，為此必須選擇一種經(jīng)濟實用的循環(huán)水處理方案，使上述危害減輕，直至使其不再發(fā)生，事實證明，循環(huán)冷卻水化學(xué)處理是解決上述問題的行之有效的辦法，從而保證生產(chǎn)能長期穩(wěn)定安全地進行。

腐蝕危害

循環(huán)冷卻水造成的腐蝕，通常是指通過電化學(xué)反應(yīng)使金屬被消耗破壞的現(xiàn)象，這種腐蝕除了會造成系統(tǒng)的輸水管線、水冷設(shè)備損壞從而使用壽命減少外，還會造成水冷器泄漏而引起工藝介質(zhì)的污染或計劃外的停車事故。而且腐蝕產(chǎn)生銹瘤、鐵銹片等，會引起換熱效率下降或管線堵塞等危害。

由于金屬表面并不是均勻的，當(dāng)它與水接觸時，會形成許多微小的腐蝕電池（微電池）。其中活潑的部位成為陽極，腐蝕學(xué)上把它稱為陽極區(qū)；而不活潑的部位則成為陰極，腐蝕學(xué)上把它稱為陰極區(qū)。 金屬腐蝕的形式有多種：

由于不同金屬組合在一起而引起的電偶腐蝕

電偶腐蝕又稱雙金屬腐蝕或接觸腐蝕。當(dāng)兩種不同的金屬浸在導(dǎo)電性的水溶液中，兩種金屬之間通常存在著電位差。如果這些金屬互相接觸或用導(dǎo)線連接，則內(nèi)部電位差就會驅(qū)使電子在它們之間流動，從而形成一個腐蝕電池。 如系統(tǒng)銅材質(zhì)和碳鋼材質(zhì)的連接，電極反應(yīng)過程如下：

陽極過程：Fe-2e→Fe2

陰極過程：Cu2 2e→Cu

與不接觸時相比，電位較低的金屬在接觸后腐蝕速度通常會增加。而電位較高的金屬在接觸后腐蝕速度將下降。電偶腐蝕的結(jié)果使得電位較低的金屬如鐵遭受腐蝕。

由溶解氧引起的氧腐蝕及氧濃差梯度腐蝕

由于金屬的電極電位比氧的電極電位低，金屬受水中溶解氧的腐蝕是一種電化學(xué)腐蝕，其中金屬是陽極遭受腐蝕，氧是陽極，進行還原，反應(yīng)式如下：

陽極過程：M→M2 2e-

陰極過程：1/2O2 H2O 2e-→2OH-

在熱交換器等的碳鋼面板上常見到黃褐色或轉(zhuǎn)紅色的鼓包，敲破鼓包后下面是黑色粉末狀物，這些都是腐蝕產(chǎn)物。當(dāng)將這些腐蝕產(chǎn)物清除后，便會出現(xiàn)因腐蝕而造成的陷坑。

出項這種現(xiàn)象的過程如下： 

當(dāng)鐵受腐蝕后生成Fe2 ，它與水中的氧進一步反應(yīng)生成黃褐色的結(jié)構(gòu)疏松的Fe（OH）3二次產(chǎn)物層：

Fe2 2OH-→Fe（OH）2

4Fe（OH） 2H2O O2→4Fe（OH）3

由于腐蝕產(chǎn)物的阻擋，水中的溶解氧到達這個腐蝕點的速度減慢，形成腐蝕點四周的氧濃度大于腐蝕點的氧濃度，這樣，腐蝕點的四周便成為陰極，腐蝕點本身成為陽極，腐蝕繼續(xù)進行（此即為氧濃差梯度腐蝕）。此時，腐蝕產(chǎn)生的Fe2 通入疏松的二次產(chǎn)物層向外擴散，當(dāng)它遇到水中的OH-或O2時，便又產(chǎn)生新的二次產(chǎn)物，積累在原有的二次產(chǎn)物層中。所以二次產(chǎn)物層越積越累，形成鼓包，鼓包下面越腐蝕越深，形成陷坑。

腐蝕產(chǎn)物中的黑色粉末層是FeO4，它的形成機理是內(nèi)層的兩價鐵產(chǎn)物與外層的三價鐵反應(yīng)而形成的：

Fe（OH）2 2Fe（OH）3→Fe3O4 4H2O

在金屬與金屬之間連接的縫隙處，水垢及微生物泥垢、泥沙等沉積物下的金屬表面，由于水的對流不暢使氧貧化，也會造成類似的腐蝕。特別是水垢等沉積物下的腐蝕，由于腐蝕產(chǎn)物被沉積物覆蓋住，循環(huán)水顯得清澈透明，給人以金屬未遭到腐蝕的假象。當(dāng)腐蝕嚴(yán)重到一定程度時，腐蝕產(chǎn)物連同污垢一起脫落，堵住系統(tǒng)管徑較細(xì)的部位。此時再想采取水處理措施已太晚，因為某些腐蝕嚴(yán)重的部位金屬本體層已很薄，若用化學(xué)清洗或其他方法去除污垢后很可能造成系統(tǒng)漏水。

結(jié)垢危害

結(jié)垢是指水中溶解或懸浮的無機物，由于pH值升高受熱等因素，使原溶解于水中的物質(zhì)析出，而沉積在金屬表面的現(xiàn)象。敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)結(jié)垢的主要成分有碳酸鈣和腐蝕產(chǎn)物二種。垢的產(chǎn)生會引起水冷設(shè)備換熱效率下降，管線的阻力增大，導(dǎo)致循環(huán)水量減少或換熱管的堵塞等。敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中影響結(jié)垢的主要因素是冷卻水pH、Ca2 、總堿度、水溫、換熱器表面溫度、表面狀態(tài)等。冷卻水通過設(shè)備冷卻面時，會發(fā)生如下反應(yīng)：

Ca2 2HCO3-→CaCO3 CO2 H2O

Mg2 2HCO3-→Mg（OH）2 2CO2

同時，冷卻水通過冷卻塔則相當(dāng)于一個曝氣過程，溶解在水中的CO2會逸出，水的pH值會升高，此時重碳酸鹽在堿性條件下會發(fā)生如下的反應(yīng)：

Ca（HCO3）2 2OH-→CaCO3 2H2O CO32-

當(dāng)水中溶有氯化鈣時，還會發(fā)生如下的置換反應(yīng)：

CaCl2 CO32-→CaCO3 2Cl-

如水中溶有適量的磷酸鹽時，磷酸根將與鈣離子生成磷酸鈣，其反應(yīng)為：

2PO43- 3Ca2 →Ca3（PO4）2

上述一系列反應(yīng)中生成的碳酸鈣和磷酸鈣均屬微溶性鹽，它們的溶解度比氯化鈣的重碳酸鈣要小得多。

碳酸鈣等水垢從水中析出的過程，就是微溶性鹽從溶液中結(jié)晶沉淀的一種過程，按結(jié)晶動力學(xué)觀點，認(rèn)為結(jié)晶的過程首先是發(fā)生晶核，形成少量的微晶粒，然后這種微小的晶體在溶液中由于熱運動（布朗運動）不斷地相互碰撞，碰撞的結(jié)果就提供了晶體生長的機會，使小晶體不斷變成了大晶體，也就是說要形成碳酸鈣層垢，碳酸鈣小晶粒在溶液中必須按一種特有的次序集合或排列才能形成。碳酸鈣是鹽類，有離子晶格，只有當(dāng)一分子碳酸鈣小晶粒以所帶正電荷的Ca2 部分向另有分子碳酸鈣小晶粒的帶負(fù)電荷的CO32 部分碰撞，才能彼此互相結(jié)合，形成較大的晶體，若繼續(xù)不斷的按一定的方向碰撞，就形成了覆蓋傳熱表面的垢層。

生物粘泥危害

生物粘泥主要由細(xì)菌及藻類等微生物的分泌產(chǎn)物粘附了水中懸浮雜質(zhì)而形成，生物粘泥沉積到管線或換熱設(shè)備中會導(dǎo)致傳熱效率下降，換熱設(shè)備堵塞，同時產(chǎn)生嚴(yán)重的局部腐蝕等危害。影響粘泥生成的主要因素與水溫、pH、溶解氧、營養(yǎng)等有關(guān)。

其它離子的危害

系統(tǒng)的金屬管線和設(shè)備還會因氯離子和硫酸根離子的存在而引起危害，Cl-和SO42-均屬強腐蝕性離子，特別是氯離子由于其半徑小，容易穿透鈍化膜表面的細(xì)孔而產(chǎn)生點蝕現(xiàn)象，另在有污垢存在時，氯離子可依靠其較強穿透力進入垢下與Fe2 反應(yīng)生成FeCl2，F(xiàn)eCl2進一步水解生成Fe(OH)2和HCl，導(dǎo)致腐蝕區(qū)溶液呈強酸性，使金屬的腐蝕速度加快，氯離子還是造成不銹鋼點蝕及應(yīng)力腐蝕破裂的主要因素，所以冷卻水中氯離子的允許濃度應(yīng)根據(jù)設(shè)備的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)而確定。 SO42-的存在有利于硫酸鹽還原菌的滋生和繁殖，并還原生成硫化氫，促進冷卻水系統(tǒng)金屬的腐蝕。