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[摘 要] 焦化厂的循环冷却水系统是整个生产系统中很重要的组成部分。而金属管道作为承载水循环系统的载体，扮演着极其重要的角色。但是在系统运行过程中，金属管道的腐蚀、阻塞、污垢的产生都影响着整个系统的运作。因此，本文着重从冷却水系统中对水的处理来解决金属管道的防腐、除锈、除污垢的问题。
[关键词] 金属管道 防腐 除锈 冷却水系统 应用
焦化厂为了节约水资源采用了工艺循环水和制冷水作为冷却用水从而形成闭路循环。因此，这些不断循环的冷却水中的杂质及污垢会直接造成系统中管道的腐蚀、生锈及沉积物，从而造成管道破损、穿孔、泄露、严重降低换热器的热交换效率等影响，最终直接关系到回收车间冷却设备是否正常运行，而冷却设备的正常运行又关系到整个焦化厂的生产，关系到焦炉煤气的输送和化学产品的回收。因此，如何解决金属管道的防腐及除锈问题，成为亟待解决的重要问题。
一、冷却水系统中金属管道腐蚀及污垢的形成原因分析
（1）冷却水系统中的金属管道被冷却水中的溶解氧所腐蚀，而生成的低价和高价铁的氧化物或氢氧化物等腐蚀产物，长时间会发生腐蚀穿孔现象，造成管道泄露。
（2）生产过程中的物料，如焦油、苯类等泄漏入冷却水系统中，形成油类的污垢。而这些油类常附在金属管道的表面，起着污垢粘结剂的作用。
（3）由补充水带入的固体悬浮物，如泥沙、尘土、碎片以及冷却水在冷却塔里从空气中洗涤下来的尘埃、矿粉等，在冷却水运行过程中，它们逐渐凝聚成大的颗粒，在流速缓慢处沉积为污垢。
（4）由补充水或者空气中带入的微生物， 还有循环冷却水系统采用的水质稳定剂碱性三聚磷酸钠，使得冷却水系统里细菌、真菌、藻类等微生物利用水中的营养物质大量繁殖，一是以这些微生物为主体，混杂泥沙、无机物和尘土等形成生物粘泥附着与堆积，因而产生粘泥故障；二是大量细菌分泌的黏液附着在换热器表面使得水的流量减少，降低换热器的冷却效率，而且还会形成氧的浓度电池而引起腐蚀，严重时会堵塞管子，迫使停车清洗。
（5）由补充水带入的矿物质和无机盐类产生的污垢。在运行过程中，冷却水被蒸发浓缩，一些溶解度极小的无机盐，例如硫酸钙、硅酸镁等浓度超过其溶解度，在传热表面上析出的无机盐垢；还有补充水带入的Ca(HCO3)2在冷却塔中曝气和在换热器壁上受热时，放出CO2，并分解为溶解度很小的致密碳酸钙水垢；而补充水带入的亚铁离子，在冷却塔中被氧气氧化为高价铁离子，并生成溶解度很小的氢氧化铁垢。
（6）加入的水处理剂由于管理不当也会生成新的污垢，例如Ca3(PO4)2、Zn(OH)2等。
二、冷却水系统中的金属管道如何做好防腐除锈工作
根据我们以上做出的分析，冷却水系统中金属管道的腐蚀和污垢主要是由于冷却水中的所含有的物质经过各种化学反应而造成的，因此，降低冷却水中的有害的化学成分，才是管道防腐除垢的关键所在。
1.缓蚀阻垢剂的选择
（1）缓蚀剂。其作用原理是使用缓蚀剂在金属管道表面形成一层致密的保护膜，用以抑制金属电化学腐蚀的发生。它用量少，不会改变腐蚀介质的性质，不需特殊投加设备，也不需对设备表面进行处理。因此，使用缓蚀剂是一种经济效益较高且适应性较强的金属防护措施。不同的缓蚀剂形成保护膜的方式不同。如聚磷酸盐、有机磷酸就是形成致密的磷酸钙膜，属于沉积缓蚀型；而锌盐则是在电化学腐蚀的阴极和OH结合形成Zn(OH)2膜，属于阴极缓蚀型。因此，在缓蚀剂的选择方面，尽量搭配施用，发挥缓蚀剂的最大效用。
（2）阻垢剂。 循环水系统中最易生成的水垢是碳酸钙垢，水垢控制即是防止碳酸钙的析出，因此阻垢剂的作用原理是吸附于碳酸钙结晶体的活性增长点上与Ca2+ 螯合，抑制了晶格向一定方向成长，使晶格扭曲错位，从而起到阻垢作用。具有阻垢性能的物质有聚磷酸盐，如六偏磷酸钠、三聚磷酸钠；有机磷酸，如HEDP，ATMP、PBTCA等；聚羧酸，如PAA，AA／AMPS等。这些阻垢剂都有各自的特性和适用水质，因此需要根据水质指标按一定比例选取不同的阻垢剂配合使用，才能取得较好的阻垢效果。
虽然我们按照它们的功能作用将它们分成了缓蚀剂和阻垢剂，而实际应用过程中，缓蚀阻垢剂均为复合型多功能水处理剂，具有稳锌、防碳酸钙、磷酸钙沉积的能力，并有效分散污垢、腐蚀产物，可应用于严重结垢或腐蚀性水质，可满足不同生产工艺要求，药剂降低磷含量，不会引发因磷的富营养而引起的菌藻的大量滋生，可相应降低杀生剂的用量。
2.杀菌灭藻的处理
在循环水中，由于养分的浓缩，水温升高和日光照射，给细菌和藻类的迅速繁殖创造了条件。细菌分泌的黏液使水中漂浮的灰尘杂质和化学沉淀物等黏附在一起，形成沉积物附着在传热表面，即生物粘泥或软垢。为了杀灭水中的菌类和藻类，多采用投放杀菌剂的方法，可以稳定高效地杀灭水中的微生物，防止污垢和腐蚀的发生；还有选用耐蚀材料设备；控制循环水中的氧含量、PH值、悬浮物和微生物的养料等水质指标；在防腐涂料中添加杀生剂，抑制微生物的生长；采取在冷却水水池加盖、冷却塔的进风口加装百叶窗等措施，防止阳光照射；设置旁流过滤设备；对补充水进行混凝沉淀预处理以及颇有前途的噬菌体法等。
3.缓蚀阻垢剂和杀菌剂的施用方法
在循环冷却水运行过程中，各种离子均按倍数增加。由于水中添加缓蚀阻垢剂，钙离子在规定的浓缩倍数下一般不会发生沉积，可作为计算浓缩倍数的依据。另外，当水中不投加含有氧化物的药剂时，以CL-作为计算浓缩倍数的依据是恰当的。在计算好缓蚀阻垢剂浓度后，每天按时按量投入。循环水设备在平稳状态下进行时，蒸发水量和散发水量的值是一定的，可通过变化排污量来控制浓缩倍数。根据多年的实践经验，在浓缩倍数3-5的情况下，可以保整整个循环水系统的水质。为保证系统的水量平衡稳定，必须定期向系统中补充一定量的新水。交替使用氧化杀菌剂（每周一次）和非氧化杀菌剂（每月一次），可以较好地控制系统中的菌类和藻类。
4.提高循环水的PH值
提高循环水的PH值，使金属管道的表面生成氧化性保护膜的倾向增大，易于钝化，从而有利于防止金属管道的腐蚀。敞开式循环冷却水系统通常通过在冷却塔内的曝气提高PH值，当水中和空气中的CO2达到平衡时，水的PH为8.5左右。提高循环水的PH值后，不可避免的带来一些问题：循环水结垢倾向增大；设备腐蚀速度下降，但还不能满足要求；某些常用缓蚀剂失效。目前可通过添 加专门为碱性冷却水处理开发的复合缓蚀剂来解决，例如：聚磷酸盐-锌盐-膦酸盐-分散剂、聚磷酸盐-正磷酸盐-膦酸盐-三元共聚物、有机多元膦酸-聚合物 分散剂-唑类、多元醇磷酸酯-丙烯酸系聚合物、HEDP-PMA等。这些水处理剂的复合配方可发挥出除垢和防腐的综合作用，由于协同或增效作用，效果更显著，这也是缓蚀剂的发展趋势。
5.用防腐涂料涂覆
通过防腐涂料的屏蔽、缓蚀、阴极保护及PH缓冲作用来保护金属管道不受腐蚀。
三、防治效果分析
增加水处理剂和杀菌剂后，循环冷却水中的的钙、镁离子浓度会得到较好的控制，使管道系统水垢、锈垢和污泥垢等会大大减少，换热设备的传热效率就会相应提高15％至25％，同时管壁的平均腐蚀率在钙、镁离子浓度控制得当的情况下可以下降0.08mm／a。循环水系统经过水质稳定处理后，可以彻底解决金属管道的结垢、腐蚀及菌藻滋生问题，每年不但可以节约大量用于设备及管道的清洗检修的人力、物力，而且延长了设备及金属管道的使用寿命，减少了对生产的直接或间接影响，从另一个方面来说也是给焦化厂带来一定的经济效益，对稳定整个焦化厂生产起到了非常积极作用。
[关键词] 金属管道 防腐 除锈 冷却水系统 应用
焦化厂为了节约水资源采用了工艺循环水和制冷水作为冷却用水从而形成闭路循环。因此，这些不断循环的冷却水中的杂质及污垢会直接造成系统中管道的腐蚀、生锈及沉积物，从而造成管道破损、穿孔、泄露、严重降低换热器的热交换效率等影响，最终直接关系到回收车间冷却设备是否正常运行，而冷却设备的正常运行又关系到整个焦化厂的生产，关系到焦炉煤气的输送和化学产品的回收。因此，如何解决金属管道的防腐及除锈问题，成为亟待解决的重要问题。
一、冷却水系统中金属管道腐蚀及污垢的形成原因分析
（1）冷却水系统中的金属管道被冷却水中的溶解氧所腐蚀，而生成的低价和高价铁的氧化物或氢氧化物等腐蚀产物，长时间会发生腐蚀穿孔现象，造成管道泄露。
（2）生产过程中的物料，如焦油、苯类等泄漏入冷却水系统中，形成油类的污垢。而这些油类常附在金属管道的表面，起着污垢粘结剂的作用。
（3）由补充水带入的固体悬浮物，如泥沙、尘土、碎片以及冷却水在冷却塔里从空气中洗涤下来的尘埃、矿粉等，在冷却水运行过程中，它们逐渐凝聚成大的颗粒，在流速缓慢处沉积为污垢。
（4）由补充水或者空气中带入的微生物， 还有循环冷却水系统采用的水质稳定剂碱性三聚磷酸钠，使得冷却水系统里细菌、真菌、藻类等微生物利用水中的营养物质大量繁殖，一是以这些微生物为主体，混杂泥沙、无机物和尘土等形成生物粘泥附着与堆积，因而产生粘泥故障；二是大量细菌分泌的黏液附着在换热器表面使得水的流量减少，降低换热器的冷却效率，而且还会形成氧的浓度电池而引起腐蚀，严重时会堵塞管子，迫使停车清洗。
（5）由补充水带入的矿物质和无机盐类产生的污垢。在运行过程中，冷却水被蒸发浓缩，一些溶解度极小的无机盐，例如硫酸钙、硅酸镁等浓度超过其溶解度，在传热表面上析出的无机盐垢；还有补充水带入的Ca(HCO3)2在冷却塔中曝气和在换热器壁上受热时，放出CO2，并分解为溶解度很小的致密碳酸钙水垢；而补充水带入的亚铁离子，在冷却塔中被氧气氧化为高价铁离子，并生成溶解度很小的氢氧化铁垢。
（6）加入的水处理剂由于管理不当也会生成新的污垢，例如Ca3(PO4)2、Zn(OH)2等。
二、冷却水系统中的金属管道如何做好防腐除锈工作
根据我们以上做出的分析，冷却水系统中金属管道的腐蚀和污垢主要是由于冷却水中的所含有的物质经过各种化学反应而造成的，因此，降低冷却水中的有害的化学成分，才是管道防腐除垢的关键所在。
1.缓蚀阻垢剂的选择
（1）缓蚀剂。其作用原理是使用缓蚀剂在金属管道表面形成一层致密的保护膜，用以抑制金属电化学腐蚀的发生。它用量少，不会改变腐蚀介质的性质，不需特殊投加设备，也不需对设备表面进行处理。因此，使用缓蚀剂是一种经济效益较高且适应性较强的金属防护措施。不同的缓蚀剂形成保护膜的方式不同。如聚磷酸盐、有机磷酸就是形成致密的磷酸钙膜，属于沉积缓蚀型；而锌盐则是在电化学腐蚀的阴极和OH结合形成Zn(OH)2膜，属于阴极缓蚀型。因此，在缓蚀剂的选择方面，尽量搭配施用，发挥缓蚀剂的最大效用。
（2）阻垢剂。 循环水系统中最易生成的水垢是碳酸钙垢，水垢控制即是防止碳酸钙的析出，因此阻垢剂的作用原理是吸附于碳酸钙结晶体的活性增长点上与Ca2+ 螯合，抑制了晶格向一定方向成长，使晶格扭曲错位，从而起到阻垢作用。具有阻垢性能的物质有聚磷酸盐，如六偏磷酸钠、三聚磷酸钠；有机磷酸，如HEDP，ATMP、PBTCA等；聚羧酸，如PAA，AA／AMPS等。这些阻垢剂都有各自的特性和适用水质，因此需要根据水质指标按一定比例选取不同的阻垢剂配合使用，才能取得较好的阻垢效果。
虽然我们按照它们的功能作用将它们分成了缓蚀剂和阻垢剂，而实际应用过程中，缓蚀阻垢剂均为复合型多功能水处理剂，具有稳锌、防碳酸钙、磷酸钙沉积的能力，并有效分散污垢、腐蚀产物，可应用于严重结垢或腐蚀性水质，可满足不同生产工艺要求，药剂降低磷含量，不会引发因磷的富营养而引起的菌藻的大量滋生，可相应降低杀生剂的用量。
2.杀菌灭藻的处理
在循环水中，由于养分的浓缩，水温升高和日光照射，给细菌和藻类的迅速繁殖创造了条件。细菌分泌的黏液使水中漂浮的灰尘杂质和化学沉淀物等黏附在一起，形成沉积物附着在传热表面，即生物粘泥或软垢。为了杀灭水中的菌类和藻类，多采用投放杀菌剂的方法，可以稳定高效地杀灭水中的微生物，防止污垢和腐蚀的发生；还有选用耐蚀材料设备；控制循环水中的氧含量、PH值、悬浮物和微生物的养料等水质指标；在防腐涂料中添加杀生剂，抑制微生物的生长；采取在冷却水水池加盖、冷却塔的进风口加装百叶窗等措施，防止阳光照射；设置旁流过滤设备；对补充水进行混凝沉淀预处理以及颇有前途的噬菌体法等。
3.缓蚀阻垢剂和杀菌剂的施用方法
在循环冷却水运行过程中，各种离子均按倍数增加。由于水中添加缓蚀阻垢剂，钙离子在规定的浓缩倍数下一般不会发生沉积，可作为计算浓缩倍数的依据。另外，当水中不投加含有氧化物的药剂时，以CL-作为计算浓缩倍数的依据是恰当的。在计算好缓蚀阻垢剂浓度后，每天按时按量投入。循环水设备在平稳状态下进行时，蒸发水量和散发水量的值是一定的，可通过变化排污量来控制浓缩倍数。根据多年的实践经验，在浓缩倍数3-5的情况下，可以保整整个循环水系统的水质。为保证系统的水量平衡稳定，必须定期向系统中补充一定量的新水。交替使用氧化杀菌剂（每周一次）和非氧化杀菌剂（每月一次），可以较好地控制系统中的菌类和藻类。
4.提高循环水的PH值
提高循环水的PH值，使金属管道的表面生成氧化性保护膜的倾向增大，易于钝化，从而有利于防止金属管道的腐蚀。敞开式循环冷却水系统通常通过在冷却塔内的曝气提高PH值，当水中和空气中的CO2达到平衡时，水的PH为8.5左右。提高循环水的PH值后，不可避免的带来一些问题：循环水结垢倾向增大；设备腐蚀速度下降，但还不能满足要求；某些常用缓蚀剂失效。目前可通过添 加专门为碱性冷却水处理开发的复合缓蚀剂来解决，例如：聚磷酸盐-锌盐-膦酸盐-分散剂、聚磷酸盐-正磷酸盐-膦酸盐-三元共聚物、有机多元膦酸-聚合物 分散剂-唑类、多元醇磷酸酯-丙烯酸系聚合物、HEDP-PMA等。这些水处理剂的复合配方可发挥出除垢和防腐的综合作用，由于协同或增效作用，效果更显著，这也是缓蚀剂的发展趋势。
5.用防腐涂料涂覆
通过防腐涂料的屏蔽、缓蚀、阴极保护及PH缓冲作用来保护金属管道不受腐蚀。
三、防治效果分析
增加水处理剂和杀菌剂后，循环冷却水中的的钙、镁离子浓度会得到较好的控制，使管道系统水垢、锈垢和污泥垢等会大大减少，换热设备的传热效率就会相应提高15％至25％，同时管壁的平均腐蚀率在钙、镁离子浓度控制得当的情况下可以下降0.08mm／a。循环水系统经过水质稳定处理后，可以彻底解决金属管道的结垢、腐蚀及菌藻滋生问题，每年不但可以节约大量用于设备及管道的清洗检修的人力、物力，而且延长了设备及金属管道的使用寿命，减少了对生产的直接或间接影响，从另一个方面来说也是给焦化厂带来一定的经济效益，对稳定整个焦化厂生产起到了非常积极作用。