1. 結垢（ Scaling ）- 最核心和最普遍的危害

這是高硬度最直接、最致命的后果。當循環水在系統中不斷蒸發濃縮，水中鈣、鎂離子的濃度超過其溶解度時，就會與陰離子（如碳酸根、硫酸根）結合，形成不溶于水的固體沉淀物，附著在設備表面，這就是水垢。

• 主要水垢類型：

  • 碳酸鈣垢 (CaCO3)：最常見的一種，通常是白色或灰白色的硬垢。

  • 硫酸鈣垢 (CaSO4)：比碳酸鈣更硬、更致密，更難清除。

  • 硅酸鎂垢 (MgSiO3)：非常堅硬，導熱系數極低。

• 結垢的具體危害：

  • 降低換熱效率： 水垢的導熱系數遠低于金屬。例如，碳鋼的導熱系數為40-50 W/(m·K)，而碳酸鈣垢的導熱系數僅為0.6-2.2 W/(m·K)。薄薄1毫米的水垢，就能使換熱效率降低高達10%。這導致工藝冷卻效果變差，嚴重影響產品質量和生產能力。

  • 增加能源消耗： 為了達到預定的冷卻或加熱效果，換熱效率下降必然導致需要更長的運行時間或更大的動力（如增加水泵頻率、開啟更多機組），造成電能和燃料的顯著浪費。

  • 堵塞管道和設備： 水垢會不斷沉積，縮小管道流通截面積，增加水流阻力，降低流量。嚴重時完全堵塞管道、噴淋頭或換熱管，導致系統癱瘓。

  • 誘發局部腐蝕（Under-deposit Corrosion）： 垢層下方的金屬表面會形成一個缺氧的微環境，與垢層外的富氧區形成“氧濃度差電池”，導致垢下金屬發生嚴重的局部坑蝕。這種腐蝕隱蔽性強，破壞性大。

  • 增加設備應力，引發機械故障： 不均勻的結垢會導致設備受熱不均，產生熱應力，可能引起設備變形甚至開裂。

    2. 與緩蝕劑、阻垢劑的沖突

    為了控制系統腐蝕和結垢，循環水系統中通常會投加各種水處理化學品（如聚磷酸鹽、有機膦酸、聚合物等）。

    • 消耗大量藥劑： 鈣、鎂離子會與某些阻垢劑、分散劑發生反應，消耗其有效成分，使其無法正常發揮作用。為了達到預期效果，必須大幅提高藥劑投加量，顯著增加運行成本。

    • 導致藥劑失效： 在高硬度條件下，某些藥劑（特別是聚磷酸鹽）本身容易與水中的鈣離子生成磷酸鈣垢，反而加劇了結垢問題。

    3. 影響水質穩定處理

    高硬度水質通常堿度也較高，這使得水的朗格利爾指數 (LSI) 或 瑞茲納穩定指數 (RSI) 偏向于結垢趨勢。水處理工程師需要花費更多精力來調整pH值、控制濃縮倍數，使得水質穩定化的操作窗口變窄，控制難度加大。

    4. 增加清洗頻率和停車損失

    由于結垢嚴重，必須頻繁進行化學清洗或物理清洗（如高壓水射流、機械捅刷）來恢復設備性能。

    • 高昂的清洗費用： 清洗需要專門的設備、化學品和人工。

    • 生產停車損失： 清洗往往需要系統停車進行，造成的生產中斷帶來的經濟損失，通常遠高于清洗本身的費用。

    總結

    工業循環水高硬度的后果可以概括為 “一高三低一短”：

  • 高能耗： 換熱效率下降導致電、燃料消耗增加。

  • 低效率： 換熱和設備運行效率降低。

  • 低可靠性： 堵塞、腐蝕風險增加，設備故障頻發。

  • 低成本效益： 藥劑消耗、清洗維護、停車損失導致總運行成本飆升。

  • 短設備壽命： 結垢和垢下腐蝕嚴重縮短了換熱器、管道等關鍵設備的使用壽命。

    因此，對工業循環水進行硬度控制（如通過軟化處理、添加高效阻垢劑、控制濃縮倍數、加酸調pH等方法）是保證系統安全、穩定、經濟運行的絕對關鍵環節。