冷卻水塔與水垢的關係

冷卻水塔的運作原理

水垢是機械設備在冷卻時常會遇到的問題,情況嚴重時還會造成冷卻水路堵塞及設備停機。因此常有客戶問我們應如何去改變水質,或加裝什麼樣的設備才可讓水中的碳酸鈣及水垢消失? 但實際上設備會產生碳酸鈣水垢,除了水質問題外,最重要的原因還是來自於冷卻水塔! (了解密閉冷卻水塔原理)

冷卻水塔利用水及大氣蒸發原理,靠著風機運轉將機械設備所產生之熱能帶至大氣中釋出,使機台得以冷卻降溫。但同時也會產生大量的蒸發及飛濺水量,為此冷卻水塔的泵浦會抽水補進其所損失的相同水量來維持運作。這種看似平衡的原理,卻帶來很多衍生問題,而最常出現及令人感覺棘手的就是碳酸鈣所產生的水垢 !


冷卻水塔為何造成水垢累積 ?

我們先來談談碳酸鈣是甚麼東西,碳酸鈣學名為CaCO3,是一種鈣和碳酸根離子,存在於地下水與自來水體中,當濃度超過一定量時遇熱會產生化學反應,最後形成片狀的不可逆型態,稱作碳酸鈣水垢。而冷卻水塔在進行散熱的同時,其實就是不斷重覆這個水垢形成過程:

冷卻水塔運行 ► 幫助機械設備散熱 ► 熱能蒸發了大量冷卻水 ► 水中礦物質濃度提升 ► 水塔補進新的冷卻水 ► 水中礦物質濃度再次提高 ► 進入機械設備再次散熱 ► 水垢形成


水垢生成時間表 (碳酸鈣濃度依地區及機台設備而變)

冷卻水塔循環時間 生產設備冷卻水路 機台設備效率 冷碳酸鈣濃度
第一天 鈣離子狀態,未鈣化 良好 正常值
第一周  鈣離子狀態,未鈣化 良好 正常值
第一月 鈣離子鈣化 良好  高於100 ppm,飽和
第三月 碳酸鈣附著於熱交換器 中  過飽和,遇熱結垢
第一年 熱交換堵塞,需藥劑清洗 過飽和,遇熱結垢

冷卻水塔運作時,其實不斷補進新的碳酸鈣水,最後使冷卻系統中的碳酸鈣離子濃度上升,當帶有高濃度碳酸鈣之冷卻水進入機械設備的熱交換器時,就會遇熱然後快速產生水垢,並附著在熱交換器或水管上,最後造成換熱效率降低並使機台過熱跳機。


如何杜絕水垢進入製程設備 ?

常常我們在解決水垢問題時,都想從改變水質著手,但不管如何改變水質,水中雜質和濃度也會因時間慢慢累積在冷卻系統中並進入到製程設備,最後發生管路堵塞情況。因此想要解決水垢問題,應要先思考如何不讓碳酸鈣直接進入製程設備。

晉惠公司所研發的密閉式冷卻水塔可以有效解決以上問題,在台灣已普遍被各產業使用,透過獨特的內、外水分開設計原理,讓帶有碳酸鈣的水(外水)跟製程設備使用之冷卻水(內水)分開,使設備不因冷卻水遇熱而產生結垢問題 (密閉系統與開放系統比較表)


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