冷却水システムのスケールと腐食に適した化学物質を選択する方法

スケーリングと腐食が冷却水システムに対する 2 つの最大の脅威である理由

工業用冷却水システムでは、スケールや腐食は単なるメンテナンスの問題ではなく、生産のダウンタイム、機器の故障、運用コストの上昇の直接の原因となります。スケール堆積物は伝熱面で断熱材として機能します。 1 mm の炭酸カルシウムスケール層により、熱交換効率が最大 10% 低下する可能性があります。 、機器はよりハードな作業を強いられ、より多くのエネルギーを消費します。一方、腐食は金属パイプ、熱交換器、冷却塔を静かに劣化させ、漏洩や計画外の停止を引き起こし、1件当たり数万ドルの損害が発生する可能性があります。

どちらの問題も根本原因は同じで、管理されていない水化学が原因です。水が循環して蒸発すると、溶解したミネラルが濃縮され、pH が変化し、微生物の活動によって汚れが加速されます。対象を絞った化学処理プログラムがなければ、発電所、製鉄所、石油化学施設、製薬工場など、あらゆる産業用冷却システムが同様の連鎖的損傷に対して脆弱になります。

幸いなことに、スケーリングと腐食は両方とも高度に制御可能です。しかし、制御するには、特定のシステムに適切な化学物質を選択する必要があり、その決定は画一的なものではありません。

さまざまな種類のスケールおよび腐食防止剤を理解する

効果的な化学処理は、各製品クラスが何を行うのか、どこに当てはまるのかを理解することから始まります。産業用循環冷却水システムで使用される主なカテゴリは次のとおりです。

スケール防止剤および分散剤

スケール防止剤は、金属表面上の鉱物堆積物 (主に炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、シリカ) の結晶成長を妨げることによって機能します。分散剤は、懸濁粒子が凝集して硬い堆積物に沈降するのを防ぎます。多くのシステムでは、両方のメカニズムを同時に処理するために、スケール防止剤と分散剤を組み合わせて使用​​します。循環水処理の一般的な投与量の範囲は次のとおりです。 15～40ppm ただし、これは常に実際の水質分析に対して校正する必要があります。

腐食防止剤

腐食防止剤は金属表面に保護膜を形成し、材料劣化の原因となる電気化学反応を軽減します。配合はシステム内に存在する金属に応じて大幅に異なります。炭素鋼、銅合金、ステンレス鋼はそれぞれ抑制剤の化学反応に対して異なる反応を示します。通常、投与量の範囲は次のとおりです。 5～15ppm システムの水質パラメータに基づいて調整された連続給水付き。

腐食防止剤とスケール防止剤の組み合わせ

ほとんどの開放型再循環システムでは、腐食とスケールの両方に同時に対処する多機能製品が、最も実用的でコスト効率の高いソリューションとなります。これらの製品は、化学物質管理の簡素化が優先されるシステム、または複数の投与ポイントのスペースが限られているシステムに特に適しています。

クローズドループ腐食防止剤

二次冷却回路や HVAC チラー ループで使用される閉ループ システムなどには、専用の腐食防止剤配合が必要です。ブローダウンがなく、水が継続的に再循環されるため、抑制剤の濃度は通常 100% の範囲に注意深く維持する必要があります。 30～100ppm 、システムの損失を補うためにのみ補充されます。

無リン vs. 低リン: 規制と水質による決定

歴史的には、リン酸塩ベースの腐食防止剤とスケール防止剤が、実績のある性能と比較的低コストであるため、市場を独占してきました。しかし、環境排出規制の強化、特に廃水中の総リンの制限により、多くの業界の選択基準が根本的に変わりました。

現在、リンを含まない阻害剤と低リン阻害剤のどちらを選択するかは、システム設計において最も重要な決定事項の 1 つです。直接の比較は次のとおりです。

無リン製剤への移行は業界全体で加速しています。施設が厳格な排水リン制限の下で稼働している場合、または環境に敏感な地域に位置している場合は、 リンを含まない腐食およびスケール防止剤 はもはやオプションではなく、ベースライン要件です。より柔軟性のあるシステムの場合、低リン配合物が依然として実行可能であり、多くの場合コスト競争力の高い選択肢となります。

適切な化学物質の選択を決定する 4 つの重要な要素

化学プログラムは、保護するシステムから切り離して設計することはできません。治療アプローチを最終決定する前に、次の 4 つの要素を評価する必要があります。

1. 水質分析

これは交渉の余地のない出発点です。補給水と循環水の両方の硬度、アルカリ度、塩化物含有量、硫酸塩レベル、pH、および総溶解固形分は、システムのスケーリング傾向と腐食リスクを直接決定します。 Langelier Saturation Index (LSI) または Ryznar Stability Index (RSI) 炭酸カルシウムのスケーリングの可能性を定量化するために一般的に使用されており、化学物質を購入する前に阻害剤の選択と投与量を知らせる必要があります。

2. システム冶金学

熱交換器、パイプ、冷却塔内の金属はすべて同じではありません。炭素鋼、亜鉛メッキ鋼、銅、白銅合金はそれぞれ異なる腐食メカニズムを持ち、化学反応抑制剤に対する反応も異なります。鉄鋼システム用に最適化された配合は銅コンポーネントと適合しない可能性があり、腐食が軽減されるのではなく促進されます。腐食防止剤を選択する前に、接液回路全体の冶金を必ず確認してください。

3. 集中力のサイクル

開放型再循環システムから水が蒸発すると、溶解したミネラルが濃縮されます。補給水に対して濃縮される回数を濃縮サイクル（CoC）といいます。 CoC が高いほど水効率は向上しますが、スケールや腐食のリスクも高くなります。化学プログラム (製品の選択と投与量の両方) は、システムのターゲット CoC を中心に設計する必要があります。産業用途では通常、その範囲は 3 ～ 6 です。

4. 環境排出要件

冷却システムからのブローダウンは、ほとんどの管轄区域で規制されています。リンの制限、重金属の制限、および COD (化学的酸素要求量) 基準はすべて、どの化学製剤が合法的に使用できるかを制限します。治療プログラムを選択する前に、地域の退院規制を理解することは、コンプライアンスのリスクや潜在的な罰則を回避するために不可欠です。

投与方法: 連続投与とショック投与

製品の選択を超えて、化学物質の添加方法は処理の有効性と運転コストに大きな影響を与えます。

連続投与 腐食防止剤、スケール防止剤、分散剤として使用されます。これらの製品は、一貫した保護を提供するために、循環水中の安定した残留濃度を常に維持する必要があります。補給水の流量に比例した速度で供給するように調整された注入ポンプが標準的なアプローチです。

ショックドージング は、酸化タイプ (活性臭素など) と非酸化タイプの両方を含む殺生物剤および殺藻剤の標準的な方法です。断続的な高濃度投与は、時間の経過とともに耐性を促進する可能性がある低濃度の連続添加よりも微生物数の制御に効果的です。一般的なプログラムでは、酸化性殺生物剤と非酸化性殺生物剤を交互に使用して適応耐性を防ぎ、非酸化剤を追加します。 月に 1 ～ 2 回、50 ～ 100 mg/L .

既存のバイオフィルムまたは重度の汚れが発生しているシステムの場合、日常的な処理プログラムがその効果を最大限に発揮できるようになる前に、最初のステップとして剥離剤が必要になる場合があります。私たちの 非酸化性殺菌剥離剤 定期的なメンテナンス投与が再開される前に、循環水システム内に確立されたバイオフィルムを分解して除去するように特別に配合されています。

業界固有の考慮事項: 1 つのシステムがすべてに適合するわけではない

スケーリングと腐食制御の一般原則は業界全体に適用されますが、各部門の固有の要求によって処理アプローチが大きく変わります。

• 発電所 1,000 MW クラスを含む大容量ユニットを運転するには、非常に大量の循環水量にわたって安定した水の化学的性質を維持できる処理プログラムが必要です。この場合、わずかなスケールでも熱効率とタービンの性能に大きな影響を与えます。
• 鉄鋼および冶金施設 高い熱負荷と、高レベルの鉄および懸濁物質を含む水を扱うため、分散剤の選択とブローダウン管理が特に重要になります。
• 石油化学および化学プラント 冷却水がプロセス炭化水素と接触する可能性があるため、耐油性の抑制剤と水の有機汚染を考慮したプログラムが必要です。
• 医薬品および食品グレードの施設 特に冷却水が製品の流れと間接的に接触する場合、または規制当局の承認が必要な場合には、どの殺生物剤を使用できるかについて厳しい制約に直面しています。
• 廃棄物焼却と製紙工場 冷却水は高レベルの塩化物または有機汚染物を含む可能性があり、一般的な工業ベースラインを超えて腐食と生物付着の両方を加速します。

の完全な概要については、 工業用循環冷却水処理薬品 スケール防止剤、腐食防止剤、殺生剤、分散剤、消泡剤など、これらの業界に適した当社の製品範囲は、標準的な水条件と非常に厳しい水条件の両方の要求を満たすように設計された 10 シリーズにわたる 100 以上の配合をカバーしています。

単なる化学薬品以上のものを提供するサプライヤーと協力する

適切な化学物質を選択することは方程式の半分に過ぎません。残りの半分は、水質検査、現場での用量検証、水質の季節変化やシステムパラメータの進化に応じた処理の調整機能など、プログラムを正しく実施するための技術サポートを提供します。

ここで、化学品販売業者とテクニカル サービス パートナーの違いが明らかになります。冷却水システムを販売するだけでなく、冷却水システムの運用と最適化を直接経験したサプライヤーは、根本的に異なるレベルの説明責任を関係にもたらします。以上で 30年の経験 電力、鉄鋼、化学部門にわたる 200 を超える稼働冷却水システムのアクティブなポートフォリオを活用して、当社はオプションのアドオンではなく、提供するサービスの中核部分として技術サービスを提供します。

新しいシステムの処理オプションを評価している場合、既存のシステムのパフォーマンス問題のトラブルシューティングを行っている場合、またはリン酸塩ベースのプログラムからリンを含まないまたは低リンの代替プログラムへの移行を検討している場合、当社は、水質評価と、システムの特定の条件に一致する一連の明確な製品推奨事項から始めて、機能するプログラムの構築をお手伝いします。