工业空调系统设计中，冷却水系统的结垢问题是一个常见且需要重视的技术难题。为了确保冷却水系统的高效运行，延长设备寿命并降低维护成本，科学的水处理方案至关重要。以下将从冷却水系统结垢的原因、危害以及预防措施等方面进行详细探讨。

一、冷却水系统结垢的原因

冷却水系统在运行过程中，由于水中溶解的矿物质（如钙离子、镁离子）和碳酸盐等物质在高温或压力变化条件下析出，容易形成水垢。这些水垢主要由碳酸钙、硫酸钙和磷酸钙等组成，其生成的主要原因包括：

• 水温升高：随着水温的上升，水中溶解的二氧化碳会逸出，导致碳酸钙沉淀。
• 浓缩倍数增加：冷却塔通过蒸发带走水分，使循环水中矿物质浓度逐渐升高，从而增加结垢风险。
• pH值变化：当循环水的pH值过高时，碳酸钙更容易析出。
• 水流速度不均：低流速区域会导致矿物质沉积，加速结垢过程。

二、结垢对冷却水系统的影响

冷却水系统中的结垢会对整个工业空调系统的性能产生显著负面影响，具体表现在以下几个方面：

1. 热传导效率下降：水垢是一种热的不良导体，附着在换热器表面会显著降低热交换效率，导致能耗增加。
2. 设备腐蚀加剧：水垢的存在改变了水与金属表面的接触环境，可能引发局部腐蚀。
3. 流量减少：管道内壁结垢会缩小流通截面积，增加水流阻力，影响系统的正常运行。
4. 维护成本增加：频繁的清洗和维修不仅耗费人力物力，还可能导致生产中断。

因此，采取有效的水处理措施来预防结垢是必要的。

三、冷却水系统的水处理方案

针对冷却水系统的结垢问题，可以采用以下几种水处理方案：

1. 物理方法

• 旁流过滤：通过安装旁流过滤器去除循环水中的悬浮颗粒和杂质，减少结垢前驱物。
• 磁化处理：利用磁场改变水中矿物质的结晶形态，使其不易附着在管道或设备表面。

2. 化学方法

• 阻垢剂投加：向循环水中加入专用的阻垢剂（如聚磷酸盐、有机膦酸等），抑制碳酸钙和其他矿物质的结晶生长。
• 酸洗处理：定期使用稀酸（如柠檬酸或盐酸）清洗系统，溶解已形成的水垢。
• pH调节：通过添加碱性或酸性物质控制循环水的pH值，避免过高或过低的情况。

3. 软化处理

• 离子交换法：通过离子交换树脂去除水中的钙、镁离子，从根本上降低结垢的可能性。
• 反渗透技术：利用膜分离技术对水源进行深度净化，适用于对水质要求较高的场合。

4. 综合管理

• 水质监测：建立完善的水质监控体系，实时检测循环水的硬度、pH值、电导率等参数。
• 合理补水：根据系统需求调整补水量，避免因浓度过高而引发结垢。
• 优化运行条件：通过控制水温、流速和压力等参数，创造不利于结垢的环境。

四、案例分析与实践建议

某化工厂在其工业空调冷却水系统中采用了“阻垢剂+旁流过滤”的组合方案。具体实施步骤如下：

1. 安装一台旁流过滤器，去除循环水中的悬浮物。
2. 每日按比例投加阻垢剂，确保药剂浓度维持在有效范围内。
3. 每月进行一次全面水质检测，并根据结果调整药剂用量。

经过一年的运行观察，该系统的换热效率提升了约15%，同时减少了80%的清洗频率，显著降低了运营成本。

五、总结

冷却水系统的结垢问题是工业空调系统设计中不可忽视的重要环节。通过深入分析结垢成因及其危害，结合实际应用中的物理、化学及综合管理手段，可以有效预防和控制结垢现象的发生。科学合理的水处理方案不仅能提高系统的运行效率，还能延长设备使用寿命，为企业带来显著的经济效益和社会效益。