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摘 要：在采油作业过程中，循环水系统存在着结垢、影响着整个循环水冷却系统的运行效果，同时伴有腐蚀现象发生，制约着设备及工艺管线长周期运行的可靠性。本文介绍了循环水冷却系统结垢机理、危害与影响及控垢方法与策略。
关键词：循环冷却水、结垢、危害与影响
引言：
工业冷却水作为工业用水的主要组成部分之一，是指以天然水（井水、湖水等）作为水源，经过必要的处理的冷却用水，它是火力发电、冶金、石油等行业进行生产运行必不可少的工艺条件。工业冷却水系统按运行可分为两大类：直流冷却水系统和循环冷却水系统，在直流冷却水系统中，冷却水仅仅通过换热设备一次，然后就被排掉。而循环冷却水系统具有可节约大量新鲜水，减少排污量，防止热污染，且系统相对较为简单，运行中热流量较大等特点，故在工业企业中的到了极为广泛的应用。
一、循环水结垢机理
在在循环水系统中，由于补充水采用天然水，天然水中含有大量的盐类如重碳酸钙、硫酸盐、氯化物、硅酸盐和其他矿物质，在循环冷却水经换热后进冷却系统进行冷却，部分水通过冷水系统时不断被蒸发损失掉，水中矿物质和离子含量也不断被浓缩，部分离子和矿物质由于浓度增大而析出粘附在设备表面而结垢。在冷却水和冷却系统换热过程中，溶解在冷却水中的二氧化碳会不断逸出，水的PH值会升高，冷却水中的重碳酸盐会发生如下反应：
Ca（HCO3）2=CaCO3+2H2O+CO2↑
Ca（HCO3）2+2OH-=CaCO3+2H2O+CO32-
故由于二氧化碳的不断逸出，PH值的不断上升，结垢趋势加快，可在换热设备表面形成碳酸钙垢层。
在循环水使用过程中由于水温呈现周期性升降状态，当温度升高时具有负的溶解度温度系数的盐类苏硫酸钙等由于温度升高溶解度降低而析出形成水垢；而当温度降低时具有正的溶解度温度系数的盐类如二氯化钙由于溶解度降低而析出成垢。在系统运行中，由于冷却水与空气充分接触，空气中的灰尘、杂物碎屑及冷却水系统中的泥沙、油污、腐蚀产物和微生物的尸体及粘性分泌物等组成软垢，粘附在管壁的内表面。
二、结垢危害与影响
由于循环水系统补充水一般为地下新鲜水，水中含盐量、矿物质含量较高，属于硬度偏高、碱度偏高类水型，当浓缩倍数达到2.0以上时，循环水质类型为结垢型水质，结垢对采油作业过程用水可产生以下不良影响：当碳酸钙、磷酸钙、硫酸钙及腐蚀产物在换热器管束表面形成硬垢后，牢固附着在运行设备、工艺管线内表面，不容易被冲走，形成垢层，大大降低了换热冷却水路的换热效果。
软垢的存在，当冷却水中含油过多，微生物滋生繁殖较快时，与空气中的灰尘等形成体积较大，质地疏松稀软的大量不连续多孔状沉积物及软垢，由于其松散稀软，在沉积层的内外氧浓度存在差异，从而形成样浓度差电池而导致金属发生垢下腐蚀。这种腐蚀心态腐蚀速度很大，危险性和破坏力都较强。软垢沉积降低了冷却水流量。此外软够还是某些微生物如厌氧菌生存和繁殖的温床，增大了微生物滋生和繁殖的趋势，加速和微生物的腐蚀。
无论是硬垢还是软垢的存在，都极大的降低了换热设备的换热效率，加速了换热设备垢下腐蚀的速度，同时还造成了换热效果不理想，新鲜水用量增大，增加了生产运行成本，造成了企业成本增加。更为危险的是垢层下腐蚀造成了设备长周期运行的安全隐患。
三、控垢方法与策略
控制循环冷却水系统的方法大致可有以下几种
3.1、从冷却水中除去成垢的钙离子等。水中Ca2+是冷却水形成CaCO3垢的主要原因，可以采用离子交换树脂发货石灰软化法去除水中成垢离子，用离子交换树脂法软化补充水，运行成本较高，一班很少采用。石灰软化法即对补充水在进入冷却水系统前投加适量的石灰进行预处理，先生成CaCO3析出，从而降低Ca2+含量。此法对暂时硬度大的结垢型原水较适用。
3.2、通过CO2降低PH值。在循环冷却水系统运行中可以采取通入CO2或加入浓H2SO4，降低冷却水系统的PH值，可促进重碳酸盐在水中反应向左进行，Ca（HCO3）2=Ca2++2H++2CO32-从而便重碳酸盐稳定。
3.3、投加阻垢分散剂进行化学处理。阻垢分散剂是指在很低浓度下能够抑制冷却水中难溶解物析出或悬浮物成绩层水垢的物资。结垢是水中难溶盐结晶沉积的结果，阻垢剂能破坏和控制结晶沉淀的某一过程，从而抑制水垢形成。常用阻垢分析剂有聚磷酸盐、有机磷酸盐等。通常在循环冷却水中加入几十毫克每升，就可控制结垢的形成。
3.4、在原油开采过程中，由于开采系统等各种原因累加，工艺介质如油类、化学添加剂等经常会渗漏进入循环冷却水系统，其与水中杂质，空气的灰尘，微生物分泌形成软垢，对采油过程设备运行造成了极大安全威胁，故也应该控制，目前污垢的控制主要有减低补充水浊度、投加分散剂、增大过滤设施过滤能力等。
3.5、冷却水系统中金属腐蚀的控制方法主要可以采取投加缓蚀剂等进行化学处理；选用耐腐蚀材料冷换设备；冷换设备表面涂层保护，如防腐涂料，管束表面渗铝，管束化学钝化等方式实现防护。另外严格控制整个过程的乱排放、泄露等现象发生，保证冷却系统的防护。
四、结束语
本文通篇以采油作业过程中循环冷却水系统为例分析了循环冷却水系统运行水质的好坏对设备及工艺管线运行产生的危害和影响。总之，循环冷却水系统的良好运行时确保采油作业安全、稳定、效益生产的一项重要的辅助工程，只有抓好水质管理水平才能为采油生产做好服务工作。
参考文献
1、《中小型热电厂循环水结垢和腐蚀的机理及控制》郭苗著，科学技术，2013年11月；
2、《低温循环水结构问题的处理》孙藐著，医药工程设计，2012年5月；
3、《高硬度循环水结构机理的实验研究》陈小砖等合著，工业水处理，2008年7月。
关键词：循环冷却水、结垢、危害与影响
引言：
工业冷却水作为工业用水的主要组成部分之一，是指以天然水（井水、湖水等）作为水源，经过必要的处理的冷却用水，它是火力发电、冶金、石油等行业进行生产运行必不可少的工艺条件。工业冷却水系统按运行可分为两大类：直流冷却水系统和循环冷却水系统，在直流冷却水系统中，冷却水仅仅通过换热设备一次，然后就被排掉。而循环冷却水系统具有可节约大量新鲜水，减少排污量，防止热污染，且系统相对较为简单，运行中热流量较大等特点，故在工业企业中的到了极为广泛的应用。
一、循环水结垢机理
在在循环水系统中，由于补充水采用天然水，天然水中含有大量的盐类如重碳酸钙、硫酸盐、氯化物、硅酸盐和其他矿物质，在循环冷却水经换热后进冷却系统进行冷却，部分水通过冷水系统时不断被蒸发损失掉，水中矿物质和离子含量也不断被浓缩，部分离子和矿物质由于浓度增大而析出粘附在设备表面而结垢。在冷却水和冷却系统换热过程中，溶解在冷却水中的二氧化碳会不断逸出，水的PH值会升高，冷却水中的重碳酸盐会发生如下反应：
Ca（HCO3）2=CaCO3+2H2O+CO2↑
Ca（HCO3）2+2OH-=CaCO3+2H2O+CO32-
故由于二氧化碳的不断逸出，PH值的不断上升，结垢趋势加快，可在换热设备表面形成碳酸钙垢层。
在循环水使用过程中由于水温呈现周期性升降状态，当温度升高时具有负的溶解度温度系数的盐类苏硫酸钙等由于温度升高溶解度降低而析出形成水垢；而当温度降低时具有正的溶解度温度系数的盐类如二氯化钙由于溶解度降低而析出成垢。在系统运行中，由于冷却水与空气充分接触，空气中的灰尘、杂物碎屑及冷却水系统中的泥沙、油污、腐蚀产物和微生物的尸体及粘性分泌物等组成软垢，粘附在管壁的内表面。
二、结垢危害与影响
由于循环水系统补充水一般为地下新鲜水，水中含盐量、矿物质含量较高，属于硬度偏高、碱度偏高类水型，当浓缩倍数达到2.0以上时，循环水质类型为结垢型水质，结垢对采油作业过程用水可产生以下不良影响：当碳酸钙、磷酸钙、硫酸钙及腐蚀产物在换热器管束表面形成硬垢后，牢固附着在运行设备、工艺管线内表面，不容易被冲走，形成垢层，大大降低了换热冷却水路的换热效果。
软垢的存在，当冷却水中含油过多，微生物滋生繁殖较快时，与空气中的灰尘等形成体积较大，质地疏松稀软的大量不连续多孔状沉积物及软垢，由于其松散稀软，在沉积层的内外氧浓度存在差异，从而形成样浓度差电池而导致金属发生垢下腐蚀。这种腐蚀心态腐蚀速度很大，危险性和破坏力都较强。软垢沉积降低了冷却水流量。此外软够还是某些微生物如厌氧菌生存和繁殖的温床，增大了微生物滋生和繁殖的趋势，加速和微生物的腐蚀。
无论是硬垢还是软垢的存在，都极大的降低了换热设备的换热效率，加速了换热设备垢下腐蚀的速度，同时还造成了换热效果不理想，新鲜水用量增大，增加了生产运行成本，造成了企业成本增加。更为危险的是垢层下腐蚀造成了设备长周期运行的安全隐患。
三、控垢方法与策略
控制循环冷却水系统的方法大致可有以下几种
3.1、从冷却水中除去成垢的钙离子等。水中Ca2+是冷却水形成CaCO3垢的主要原因，可以采用离子交换树脂发货石灰软化法去除水中成垢离子，用离子交换树脂法软化补充水，运行成本较高，一班很少采用。石灰软化法即对补充水在进入冷却水系统前投加适量的石灰进行预处理，先生成CaCO3析出，从而降低Ca2+含量。此法对暂时硬度大的结垢型原水较适用。
3.2、通过CO2降低PH值。在循环冷却水系统运行中可以采取通入CO2或加入浓H2SO4，降低冷却水系统的PH值，可促进重碳酸盐在水中反应向左进行，Ca（HCO3）2=Ca2++2H++2CO32-从而便重碳酸盐稳定。
3.3、投加阻垢分散剂进行化学处理。阻垢分散剂是指在很低浓度下能够抑制冷却水中难溶解物析出或悬浮物成绩层水垢的物资。结垢是水中难溶盐结晶沉积的结果，阻垢剂能破坏和控制结晶沉淀的某一过程，从而抑制水垢形成。常用阻垢分析剂有聚磷酸盐、有机磷酸盐等。通常在循环冷却水中加入几十毫克每升，就可控制结垢的形成。
3.4、在原油开采过程中，由于开采系统等各种原因累加，工艺介质如油类、化学添加剂等经常会渗漏进入循环冷却水系统，其与水中杂质，空气的灰尘，微生物分泌形成软垢，对采油过程设备运行造成了极大安全威胁，故也应该控制，目前污垢的控制主要有减低补充水浊度、投加分散剂、增大过滤设施过滤能力等。
3.5、冷却水系统中金属腐蚀的控制方法主要可以采取投加缓蚀剂等进行化学处理；选用耐腐蚀材料冷换设备；冷换设备表面涂层保护，如防腐涂料，管束表面渗铝，管束化学钝化等方式实现防护。另外严格控制整个过程的乱排放、泄露等现象发生，保证冷却系统的防护。
四、结束语
本文通篇以采油作业过程中循环冷却水系统为例分析了循环冷却水系统运行水质的好坏对设备及工艺管线运行产生的危害和影响。总之，循环冷却水系统的良好运行时确保采油作业安全、稳定、效益生产的一项重要的辅助工程，只有抓好水质管理水平才能为采油生产做好服务工作。
参考文献
1、《中小型热电厂循环水结垢和腐蚀的机理及控制》郭苗著，科学技术，2013年11月；
2、《低温循环水结构问题的处理》孙藐著，医药工程设计，2012年5月；
3、《高硬度循环水结构机理的实验研究》陈小砖等合著，工业水处理，2008年7月。