中央空调循环水腐蚀分析与现场水处理对策研究

杜燕

摘要：随着社会的不断发展，空调技术研究不断进步，人们对于办公环境、生活环境、休闲环境及娱乐环境有了更高的舒适性追求，挂式空调机和柜式空调机已逐渐被中央空调系统所替代。中央空调系统不仅带给人们舒适的环境，同时满足一些重点工业企业生产所需工作环境温度和湿度的要求，成为当下工业发展中不可或缺的一部分。

关键词：中央空调；腐蚀；循环系统；缓蚀剂

1中央空调循环水腐蚀成因

1.1金属引起的腐蚀

金属在水中的腐蚀是一种电化学过程，由于金属表面凹凸不平，当与水接触时，会在金属表面形成大量的微小腐蚀电池。在中央空调循环系统中所采用的管道主要材质主要是铜和钢质材料等，钢中的铁元素形成微阳极，而铜的电位高于铁元素进而会构成微阴极，两者通过电化学生成腐蚀现象，其整个反应如下：

阳极反应：Fe-2e-→Fe2+

阴极反应：Cu2++2e-→Cu

1.2溶解氧引起的腐蚀

中央空调系统中的冷却水系统由水、气进行热交换，水中的溶解氧浓度始终处于饱和的状态，冷（热）媒水系统由于其管道较为复杂，当进行整体清洗时需将管路中的水进行全部清空，导致外部的空气进入到管路内，当再次进行补水时管路内空气不一定会完全排出。当系统开始工作后，这些存在于管路中的空气，会在水流中形成气泡在水循环系统中高速运转，尽管该系统中安装有排气系统，但很难将这些微小的气泡排出，因此使得在进水管路入口仍有大量气体进入，并且管路排气阀在运行过程中仍存在不排气仅吸气的情况。

以上种种因素造成了冷（热）媒水系统中的溶解氧长期处于饱和状态，在中央空调系统循环系统中，金属管路与含有溶解氧的水接触后，一些微小的腐蚀电池会在金属表面形成，其主要氧化还原反应如下：

阳极反应：Fe→Fe2++2e；

阴极反应：O2+2H2O+4e→4OH-；

循环水中：Fe2++2OH-→Fe(OH)2。

以上反应中，大量沉淀物的生成会造成阴极的快速反应，在溶解氧充足的情况下，Fe(OH)2极易生产Fe2O3形成红色沉淀物，即铁锈。同时，水质中的溶解氧在阴极表面聚集，降低金属保护膜的防腐蚀能力，加快了金属的腐蚀进程；在金属缝隙间容易有水垢、泥沙等沉积物附着在金属表面，易引起腐蚀情况。尤其是在某些情况下，当腐蚀物被覆盖后，在循环过程中不易发现腐蚀情况，未引起人们的重视，当腐蚀严重至一定程度后，这些部位很难进行清理，因而导致管路破损。

1.3氯离子引起的腐蚀

氯离子引发的腐蚀主要体现在缝隙中的腐蚀，在这些缝隙中对金属进行腐蚀，从而引发周围的溶液产生过多正电荷，吸引周围的氯离子集中至缝隙腐蚀电周围，导致腐蚀电周围的金属氯化物浓度过高，即MCl2，随后该氯化物会进行水解形成氢氧化物和盐酸，其反应如下：

MCl2+2H2O→M(OH)2↓+2H++Cl-

盐酸作为一种强酸溶液，对金属的腐蚀性极强，能够溶解多种金属，中央空调系统由于采用化合氯进行杀菌，导致循环水中存在的氯离子浓度较高，造成对管路的腐蚀。

1.4微生物引起的腐蚀

微生物一般指细菌、真菌等，在水循环系统中适宜的温度有助于微生物的大量滋生，导致金属的腐蚀，这是因为在水循环系统中，微生物排出的沉积物附着在金属表面，降低了整个系统的功率。长期附着在金属表面的沉积物形成污垢，在厌氧环境下形成厌氧菌的大量滋生，其在水中进行分解形成硫酸盐，进一步对金属管路腐蚀，其反应如下：

SO42-+8H++8e-→S2-+4H2O+能量

Fe2++S2-→FeS↓

在微生物的腐蚀情况中，是多种细菌的协同作用，在我们常见的换热器管路内壁存在着锈瘤，其内部结构已发生明显变化，容易脱落，其氧化生成的能量能够为细菌提供良好的生产环境，其反应如下：

4FeCO3+O2+6H2O→4Fe(OH)3+4CO2+能量

当进行补水时，携带有大量的沉积物、灰尘等黏结在一起，附着在换热器的表面，由电化学作用形成垢下腐蚀。因上述各种原因造成对金属的腐蚀，最终造成设备效率低下，管路破裂，形成泄露、渗漏等现象，更严重的可能造成系统崩溃。

1.5其他腐蚀因素

管路中存在的大量重金属离子如铝、镁、铅等也会形成腐蚀现象，当换热设备所采用的金属导热系数越大时，内壁温度就会越高，容易在附近的内壁表面形成垢。当内壁表面变得粗糙时，水流的速度变得较为缓慢，而循环水中会夹杂着大量的泥沙、悬浮物、尘埃等不易溶于水的物质，这些难溶于水的物质进行沉积形成垢层，对金属的硬度产生磨损，从而降低使用寿命。

2现场水处理方案与方法

2.1物理方法处理

(1）静电处理法是由电极和高压发生器组成，利用静电作用使水产生自由电子，附着在管路内壁，防止管路氧化，同时将生成的O2和H2O2吸收，但该方法的防垢效果并不明显，且维护清理费用较高。(2）磁化处理法是对水体进行磁化，使其形成的水垢疏松、附着能力较弱，该方法对于防垢有着一定的作用，但磁场强度会随时间推移而减弱，防垢效果也会随之减弱。

(3）高频电子法是利用集成电路产生的高频电信号，使得水中的大分子断裂成为单个水分子，从而使水体吸收大量激活的电子，水和盐离子的亲和力随之增大，进而使管路内壁上的水垢脱落。

2.2化学方法处理

在当前应用中，大型的水循环系统通常采用化学处理方法，包括水处理系统、加药系统、清洗系统和反洗系统等。在系统循环水中加入阻垢缓蚀剂和杀菌灭藻剂，并定期进行清洗及反洗。在冷却水中加入阻垢缓蚀剂，可大大降低金属腐蚀结垢的速度，因该药剂具有溶限效应，抑制了阳极反应或阴极反应，从而达到缓蚀的作用。另外，阻垢剂的使用可使得碳酸钙晶体错位，对水垢的形成具有抑制效果。现常用的阻垢缓蚀剂有硫酸锌、磷酸酯、聚丙烯酸、共聚物等，这些药剂都能够在水中快速溶解，对整个设备系统起到阻垢缓蚀的作用。但由于其特点有所差异，投入的使用量、温度和PH值范围的不同对水垢的抑制效果也大不相同，因此需要结合实际情况进行合理使用。

当前我国自主研发的杀菌灭藻剂是由异噻唑啉酮和次氯酸钠复合而成。经研究发现，杀菌剂在pH=3-9范围内具有较高的杀菌效果。在水溶液中加入杀菌剂后，溶液的腐蚀性会明显降低。经现场实测发现，杀菌剂的添加量为50—100mg/L范围，能很好地将异养菌控制在105cfu/mL以下。

2.3定期水质检测调整

由于水循环系统中使得水分蒸发量和排污量发生变化，为保证水质的控制效果，需进行定期检测，在整个过程中一般应在1-2周进行一次检测，并根据检测结果调整缓蚀阻垢药剂的使用量，从而保证水质成分的化学平衡，保障化学处理的行之有效。

结束语

通过对中央空调系统循环水腐蚀的危害及原因进行分析，我们需要结合腐蚀特点来采取适当的防腐措施，科学的处理方法可有效改善系统的水质情况，使得水质达到指标稳定范围内，抑制系统管路腐蚀和泄漏的发生，从而消除不良影响，使系统长期处于高效运行的状态，其亦对企业节能、减少成本方面具有良好的经济效益。

参考文献

[1]黄成群.中央空调清洗与保养技术研究[D].重庆大学,2007.

[2]卓里欣.中央空调系统循环水腐蚀分析与水处理对策[J].能源工程,2001,(05):18-20.