1、冷却塔吸垢处理技术概述

国家“十三五”规划纲要明确提出“实行最严格的水资源管理制度，以水定

产、以水定城，建设节水型社会”等要求。必须准确把握节水型社会建设的新内

涵、新要求，增强忧患意识、责任意识，尊重规律、尊重实际，强化城市建设管

理，集中力量着力调整用水结构、提高用水效率，促进经济发展方式加快转变，

推动绿色发展，破解水资源水环境制约问题，保障国家水安全，推进生态文明建

设。对于钢铁行业的要求主要包括：钢铁制定钢铁水效标准和炼铁、炼钢、轧钢

等工序用水定额；开展节水优化技术改造，推动水质优化集成技术、高效循环用

水集成技术、综合污水脱盐深度处理和高盐废水资源化利用集成技术、焦化酚氰

废水和冷轧废水再生回用集成技术、雨水利用技术、蒸汽系统优化、水系统智能

管理专家系统的应用。到 2020年，重点统计钢铁企业吨钢取水量降至 3.2m³/t，

水重复利用率提高到 98%以上，外排废水总量下降 10%（吨钢排水量降至 1.2m³/t）。

对于钢铁和化工等高温行业，其中水是*的消耗能源之一。为了提高水资

源的利用效率，适当提高水循环的浓缩倍数是降低水资源消耗成本的有效手段，

也是生产企业努力追求的技术发展方向。限值水循环浓缩倍数的因数主要包括

Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-和细菌数量等元素，其中 Ca²⁺和 Mg²⁺的浓度是关键影响因子，系 Ca

2+

和 Mg²⁺在冷却过程中比较容易形成“垢层”，会直接影响循环水的冷却效果，最

终会对正常生产过程产生负面影响。

提高浓缩倍数就意味着新水补充水量的节约，传统的化学药剂法就是通过化

学药剂的络合等作用将冷却循环水系统中的盐类予以分散，降低其结垢、腐蚀的

倾向，若循环水中含盐量太高引起设备腐蚀或结垢造成的损失，将远大于节水带

来的效益。为保证一定的浓缩倍数，冷却循环水系统不得不根据设备对盐类浓度

的要求，将系统中的水强制排放。传统化学药剂方式处理水，仅仅只能是延缓腐

蚀延缓结垢，自身并不能改善水质，（比如说检测循环水的总硬度为 500mg/L，投

缓蚀阻垢剂后，硬度还是 500mg/L，没有任何变化），投加药剂循环水的排放还会

污染水体，导致循环水中的 COD、浊度、总磷等数据升高，磷是藻类生长的营养

物，夏季会加快藻类的繁殖，COD值超标使循环水排放达不到标准。

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目前钢铁企业的循环冷却水浓缩倍数约为 2~3，而采用循环冷却水的绿色环

保处理技术后不仅可以提高循环水浓缩倍数到 5~6，而且也能避免添加缓蚀阻垢

剂以及大量减少杀菌剂的使用量，为企业的绿色生产提供动力。

2、冷却塔吸垢处理的工作机理

冷却塔吸垢处理技术是采用电化学原理实现钙和镁离子的快速

定向析出，并不会新增其它元素的影响，最终可以完全替代传统化学药剂法的绿

色环保处理新技术。冷却塔吸垢处理技术主要具有的功能有：吸垢器、

阻垢器、除垢器、防腐除锈、杀菌灭藻等功能，主要机理包括：

吸垢：收集器中带有负电荷的集垢外网将带有正电荷的钙镁铁等导致生垢、

锈的金属离子吸附到网体上，3-5天即可以肉眼可见吸附捕捉到乳黄色水垢，并

将循环水中的钙硬度、电导率等水质数据大幅度改善；

阻垢：收集器中的电极通过荷塘*的扫频及混频的专利技术，能够有效阻

止钙镁离子析出饱和结晶，防止水垢的生成，大幅改善换热器的换热效率，避免

影响正常的生产。

除垢：通过荷塘环保*的结构设计，使自然状态下的水分子团被打散成单

一的水分子，并能够产生适量的氢离子，这种单一的水分子渗透力和溶解力极强，

而氢离子还原性很强，能够将已经结晶的碳酸钙，三氧化二铁等水垢（锈）进行

很好的清理。

节水：电化学设备可以使循环水中的硬度、钙镁离子含量、等水质数据大幅

改善，从而可以实现循环水的浓缩倍数提高，带来的直接受益是循环水排污量大

幅减少，为企业带来了可观的经济效益，这种既可以改善水质，又可以提高浓缩

倍数的效果是其他物理产品所不具备的。

防腐：

（1）双正极架构在产生小分子还原水时，会有 H+ 、OH^- 、O₃ 、O₂ 产生，

同时水体中也有 Cl₂、CL^- 。铁在水中会发生电解，产生 Fe²⁺和 Fe³⁺，正负相吸使

管壁表面的局部也会积聚大量的 OH^-及其它负离子,局部的 PH 值大于或会等于

10，为 Fe₃O₄ 的形成创造了条件。

（2）管壁表面的铁盐溶液迅速饱和或过饱和之后会析出沉淀在管壁表面形

成一层薄薄的保护膜，随着长期运行，这层钝化保护膜完全覆盖后，就不会再有

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管道的腐蚀了。

(3) 形成 Fe₃O₄ 的化学原理：Fe+2Fe+8OH→Fe₃O₄+4H₂O

详细的化学反应式如下：将二价铁盐（Fe²⁺）和三价铁盐（Fe³⁺）按一定比例

混合，加入沉淀剂（OH-),搅拌反应即得超微磁性 Fe₃O₄ 粒子，反应式为：Fe²⁺ +

Fe³⁺ + OH- → Fe(OH)₂ + Fe(OH)₃ / 形成共沉淀 Fe(OH)₂ + Fe(OH)₃ → FeOOH +

Fe₃O₄ (PH<7.5)、FeOOH + Fe²⁺ → Fe₃O₄ + H+ (PH>9.2)

总反应式： Fe²⁺ + 2Fe³⁺ + 8OH → Fe₃O₄ + 4H₂O

3、冷却塔吸垢处理的特点

（1）冷却塔吸垢处理设备是一种融合了吸垢（肉眼可见）、阻垢

（*的混合频率区间）溶垢（*的双正极架构）改善水质、减少排污 1/3-

1/2以上于一身的一体化设备。

（2）与传统的化学药剂法相比有如下优点（如下图表格）：

 

以10000m3/h净循环水为例