水質(zhì)處理技術(shù)在供熱管網(wǎng)中的應(yīng)用研究

成 哲

（太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司太古供熱分公司，山西 太原 030027）

目前多數(shù)的傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)采用的熱媒介質(zhì)主要是熱水，熱水作為供熱管網(wǎng)的主要介質(zhì)，其質(zhì)量對(duì)供熱管網(wǎng)的長久運(yùn)行有著非常重要的影響。水質(zhì)對(duì)供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的影響因素主要是水的硬度、酸堿度、氯根離子、含氧量等，對(duì)供熱管網(wǎng)水質(zhì)進(jìn)行處理主要是為了軟化水質(zhì)，改善水的硬度、酸堿度，降低水中氯根離子與含氧的濃度，使水質(zhì)符合供熱管網(wǎng)的要求［1］。

1 水質(zhì)問題對(duì)供熱管網(wǎng)的影響

1.1 水質(zhì)問題對(duì)供熱管網(wǎng)造成腐蝕

供熱管網(wǎng)水質(zhì)達(dá)不到要求，會(huì)引發(fā)管網(wǎng)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，而管網(wǎng)腐蝕是導(dǎo)致管網(wǎng)泄漏的主要原因之一［2］。供熱管網(wǎng)用熱水中氯根離子與溶解氧的含量以及水的弱酸性和溫度都會(huì)對(duì)管網(wǎng)的腐蝕產(chǎn)生不同程度的影響。供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的管道與設(shè)備一般都是采用碳鋼或鍍鋅鋼管等金屬材質(zhì)，這些金屬材質(zhì)的管道、設(shè)備與水接觸之后，會(huì)跟水中的氯根離子、溶解氧在一定溫度、酸堿度的環(huán)境下發(fā)生電化學(xué)腐蝕，腐蝕機(jī)理如下：鋼鐵材質(zhì)中鐵發(fā)生氧化反應(yīng)形成氧化鐵或氫氧化鐵等鐵銹，在供水管網(wǎng)中由于流動(dòng)水的不斷沖刷，鐵銹不斷被沖走，新的金屬材質(zhì)被裸露出來，在這種極容易誘發(fā)腐蝕的水質(zhì)環(huán)境中不斷發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致管道和設(shè)備不斷地被腐蝕，給安全供熱帶來極大隱患。

1.2 供熱管網(wǎng)產(chǎn)生水垢

當(dāng)水中含有大量的鈣、鎂等碳酸鹽離子時(shí)，在水溫較高的情況下，這些離子在水中的溶解度降低就會(huì)逐漸析出凝結(jié)，最終附在供熱管網(wǎng)的內(nèi)部管壁上，形成水垢。隨著管網(wǎng)中水垢的逐漸析出，附著在管壁上，會(huì)導(dǎo)致管壁變厚，管道的內(nèi)徑變小，使得供熱管網(wǎng)的流通能力大大下降，水流減弱，最終影響供熱管網(wǎng)的供熱性能。

1.3 水質(zhì)中微生物對(duì)供熱管網(wǎng)的影響

水中滋生大量的微生物細(xì)菌，也會(huì)間接的導(dǎo)致供熱系統(tǒng)泄漏，而且隨著大量的微生物細(xì)菌滋生、沉積會(huì)對(duì)供熱管網(wǎng)造成堵塞。同時(shí)細(xì)菌的大量繁殖，使得供熱管網(wǎng)中產(chǎn)生大量的氣體，而且細(xì)菌改變了供熱管網(wǎng)的水質(zhì)，還會(huì)導(dǎo)致水質(zhì)中的水垢逐漸加重。

2 供熱管網(wǎng)常用水質(zhì)處理技術(shù)

針對(duì)水質(zhì)造成的供熱管網(wǎng)的諸多問題，國內(nèi)供熱領(lǐng)域在對(duì)供熱水進(jìn)行利用前，會(huì)采用水處理技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理，以達(dá)到改善水質(zhì)條件的目的。目前我們通常采用的兩類技術(shù)比較成熟的水處理技術(shù)是化學(xué)法處理和物理法處理。

2.1 化學(xué)法處理

通過化學(xué)法處理水質(zhì)主要是在供熱水被利用之前集中在水中放入特定成分的穩(wěn)定劑，這種穩(wěn)定劑通常由分散劑、阻垢劑、緩蝕劑、殺菌劑等成分組成［1］。這些成分在進(jìn)入水中，會(huì)與水中含有的離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使水中的鈣鎂離子提前結(jié)垢沉積，然后分離出去，進(jìn)而達(dá)到改善水質(zhì)的目的。化學(xué)法是一種比較成熟的水處理技術(shù)，在供熱領(lǐng)域中應(yīng)用的比較廣泛，但目前對(duì)水處理中的化學(xué)反應(yīng)過程的控制技術(shù)仍然不是很成熟，且相應(yīng)的運(yùn)行設(shè)備相當(dāng)昂貴，同時(shí)化學(xué)物質(zhì)還會(huì)對(duì)供熱水產(chǎn)生二次污染。

2.2 物理法處理

通過一些物理原理對(duì)水質(zhì)進(jìn)行處理的方法主要有離子交換法、電磁法等。離子交換法是通過在水中添加特定的陽離子交換樹脂，利用鈉離子置換鈣鎂離子，降低水質(zhì)的硬度。鈉鹽在水中的溶解度很高，且水溫升高時(shí)不會(huì)產(chǎn)生水垢。但通過該種方法對(duì)水質(zhì)進(jìn)行處理，不僅將水中的鈣鎂離子置換掉，同時(shí)也將水中碳酸氫根也置換掉，而碳酸氫根是天然的緩蝕劑，可以減緩管網(wǎng)的腐蝕。電磁法是通過在水中安裝電磁發(fā)生設(shè)備，在水中產(chǎn)生一定的電場(chǎng)或磁場(chǎng)，防止鈣鎂離子發(fā)生沉積而產(chǎn)生水垢。采用電磁法對(duì)水質(zhì)進(jìn)行處理由于其設(shè)備體積小，所以安裝方便，實(shí)現(xiàn)起來比較容易，但由于僅對(duì)磁場(chǎng)覆蓋區(qū)域有效，所以有一定的限制性。

3 水質(zhì)處理技術(shù)在供熱管網(wǎng)中的應(yīng)用

華北地區(qū)汾河水域的水質(zhì)偏硬，該區(qū)域的供熱管網(wǎng)在供熱輸送之前必須對(duì)供熱水進(jìn)行水質(zhì)處理。目前該地區(qū)的大部分供熱企業(yè)基本上都是比較盲目的加裝水處理設(shè)備，并沒有進(jìn)行過實(shí)際的調(diào)研分析取證。因此，該區(qū)域的大部分供熱企業(yè)在安裝了水處理設(shè)備之后，仍然是問題重重，水質(zhì)問題對(duì)供熱管網(wǎng)的不良影響依然存在，并沒有得到很大緩解。

某熱力公司在供熱管網(wǎng)供熱過程中，水質(zhì)問題一直是困擾該公司的一個(gè)難題。該公司的供熱管網(wǎng)中，一次網(wǎng)水質(zhì)為電廠處理過的軟化水，水質(zhì)能夠滿足供熱管網(wǎng)的要求；但二次網(wǎng)直接采用的是沒有經(jīng)過水質(zhì)處理的自來水，水質(zhì)難以達(dá)到供熱管網(wǎng)對(duì)水質(zhì)的要求。通過對(duì)該供熱管網(wǎng)采用的水質(zhì)與管路和換熱器中形成的水垢進(jìn)行取樣、化驗(yàn)、分析。化驗(yàn)結(jié)果表明該水質(zhì)成分偏硬，形成的主要是硬質(zhì)水垢，水中含有少量的泥沙。同時(shí)通過取樣結(jié)果看到，水樣中有一些鐵屑的存在，且水樣呈現(xiàn)出一定的鐵銹色，說明管網(wǎng)存在一定的生銹。水樣中檢測(cè)到有微量的有機(jī)物存在，說明供熱管網(wǎng)中滋生了一定的微生物細(xì)菌。

根據(jù)對(duì)水樣與水垢的兩次取樣，經(jīng)過專業(yè)的化學(xué)水質(zhì)測(cè)驗(yàn)，根據(jù)取樣結(jié)果分析，有針對(duì)性的選擇化學(xué)法對(duì)該供熱管網(wǎng)的供熱水進(jìn)行處理，結(jié)果表明管網(wǎng)二次網(wǎng)水質(zhì)在經(jīng)過化學(xué)法處理之后符合供熱要求。

4 結(jié)語

對(duì)供熱管網(wǎng)的供熱水的不達(dá)標(biāo)水質(zhì)進(jìn)行處理不僅可以防止供熱管網(wǎng)由于水質(zhì)原因?qū)е碌膰?yán)重腐蝕而造成管網(wǎng)泄露的安全隱患問題，同時(shí)由于管網(wǎng)中水垢的減少，以及微生物細(xì)菌的減少，保證了換熱設(shè)備的換熱效率，也同時(shí)更好地為城市居民提供供熱需求。因此，我們要不斷優(yōu)化水質(zhì)處理技術(shù)，要根據(jù)不同的水質(zhì)情況，經(jīng)過實(shí)際的取樣、查證、分析，進(jìn)而選擇合適的水質(zhì)處理技術(shù)。