冷卻水系統阻垢劑詳解

冷卻水系統（如冷卻塔、換熱器、循環水系統）長期運行中，易因水分蒸發導致鹽類濃縮，形成碳酸鈣、硫酸鈣、硅酸鹽等硬垢，同時可能伴隨微生物滋生和金屬腐蝕。阻垢劑是解決這一問題的核心化學品，通過化學作用抑制結垢、分散雜質，并延緩腐蝕。以下是關鍵內容：

一、冷卻水系統的核心挑戰

1. 結垢風險

• 水分蒸發導致鈣鎂離子（Ca2?、Mg2?）和碳酸根（CO?2?）、硫酸根（SO?2?）濃度升高，生成難溶性鹽類（如碳酸鈣、硫酸鈣）。

• 高溫環境加速化學反應，加劇結垢。

2. 微生物污染

• 冷卻水溫度適宜（通常25-45℃），易滋生藻類、細菌和真菌，形成黏泥，進一步引發腐蝕和堵塞。

3. 腐蝕問題

• 溶解氧、電解質和微生物代謝產物（如酸性物質）會加速金屬管道和設備的腐蝕。

二、阻垢劑的核心功能

1. 抑制結垢

• 螯合作用：與成垢離子（如Ca2?、Mg2?）形成可溶性絡合物，阻止晶體生長。

• 晶格畸變：吸附在微小晶核表面，干擾晶體正常排列，使垢層疏松易被水流沖刷。

• 分散作用：將已形成的小顆粒包裹并懸浮于水中，避免沉積。

2. 輔助防腐

• 部分阻垢劑（如有機膦酸類）可在金屬表面形成鈍化膜，減緩腐蝕速率。

• 復配緩蝕劑（如鉬酸鹽、鋅鹽）可增強防腐效果。

3. 協同殺菌滅藻

• 部分配方含殺菌成分（如異噻唑啉酮），或與專用殺菌劑配合使用，抑制微生物黏泥。

三、常用阻垢劑類型及特點

1. 有機膦酸類

• 代表成分：HEDP（羥基亞乙基二膦酸）、ATMP（氨基三亞甲基膦酸）。

• 特點：

• 耐高溫（適用于80℃以上系統），緩蝕性能優異。

• 對碳酸鈣垢抑制效著，但對硫酸鈣垢需復配其他藥劑。

• 局限性：含磷，可能促進藻類生長，需配合殺菌劑使用。

2. 聚羧酸類

• 代表成分：聚丙烯酸（PAAS）、AA/AMPS共聚物（丙烯酸/氨基甲基丙磺酸共聚物）。

• 特點：

• 可生物降解，環保性優于含磷產品。

• 分散能力強，適合高堿度或高硬水系統。

• 對硫酸鈣、硅酸鹽垢抑制效果較好。

3. 無磷/低磷型

• 代表成分：聚環氧琥珀酸（PESA）、聚天冬氨酸（PASP）、改性聚羧酸。

• 特點：

• 無磷，避免富營養化，適合環保要求高的場景（如反滲透預處理、生態敏感區域）。

• 對多種垢類（包括硫酸鈣、鋇）有效，但單價較高。

4. 復合配方

• 組成：有機膦酸 + 聚羧酸 + 緩蝕劑 + 殺菌劑。

• 特點：

• 協同增效，適應復雜水質（高硬水、高氯離子、高濁度）。

• 兼顧阻垢、防腐、抑菌多功能。

四、選型與使用建議

1. 水質分析

• 關鍵指標：硬度（Ca2?、Mg2?）、堿度、pH、氯離子、溫度、濃縮倍數。

• 示例：

• 高硬水（Ca2? > 200 mg/L）：優先選用螯合能力強的有機膦酸或復合配方。

• 高硫酸根水質（SO?2? > 500 mg/L）：選擇PESA、PASP或聚羧酸類。

2. 加藥控制

• 劑量：通常為5-50 mg/L，具體根據水質和產品說明書調整。

• 投加方式：在循環水泵入口或集水池均勻投加，避免局部過量。

3. 系統維護

• 定期清洗：每年至少一次物理或化學清洗，去除已形成的頑固垢層。

• 監測指標：

• 結垢率（通過掛片實驗或監測換熱效率判斷）。

• 腐蝕速率（碳鋼材質應控制<0.1 mm/a）。

• 微生物含量（如異養菌數<5×10? CFU/mL）。

4. 配套措施

• 殺菌滅藻：每周或每月沖擊投加非氧化性殺菌劑（如戊二醛、異噻唑啉酮）。

• 過濾預處理：安裝砂濾器或精密過濾器，降低濁度，減少懸浮物結垢風險。

• pH調節：控制循環水pH在7.5-8.5，避免酸性或堿性過強導致腐蝕或結垢。

五、常見問題與解決方案

1. 阻垢劑效果下降

• 原因：水質波動（如硬度突增）、投加量不足、微生物黏泥覆蓋管道。

• 對策：重新評估水質，增加劑量或更換阻垢劑類型，加強殺菌和清洗。

2. 腐蝕加劇

• 原因：阻垢劑與緩蝕劑不兼容，或系統氧含量過高。

• 對策：選擇含緩蝕功能的復合配方，或補充緩蝕劑（如鋅鹽、鉬酸鹽）。

3. 微生物失控

• 原因：殺菌劑投加頻率不足或抗藥性菌株滋生。

• 對策：交替使用不同類型殺菌劑（如溴類、臭氧），定期清理黏泥。

六、總結

冷卻水系統阻垢劑需根據水質特點、設備材質和環保要求綜合選型，并通過科學加藥、定期監測和系統維護實現優良效果。未來趨勢傾向于無磷/可生物降解配方和智能化自動加藥系統，以平衡結垢控制、腐蝕防護、微生物管理及環保需求。