水浊度对供热的影响——北京帝尔曼流体控制设备有限公司

一、水浊度影响

供热系统通过管网内介质水携带热量送入用户，完成热量输送过程，水作为热的载体在供热运行中有着至关重要的作用，备受供热行业关注，《城镇供热管网设计标准》(CJJ/T34-2022)、《采暖空调系统水质》(GB/T29044)规定了供热系统庭院管网循环水浊度（FTU）≤10，以保证供热系统安全平稳经济运行。

浊度定义：是衡量水体清澈程度或液体中悬浮颗粒物对光线散射和吸收能力的一个物理指标。单位NTU等同于FTU。简单来说，它描述的是水中因存在悬浮的微小颗粒（如泥沙、粘土、有机物、浮游生物、微生物、无机物等）而导致光线无法直线穿透，从而使水看起来浑浊不清的程度。浊度是衡量水体因悬浮颗粒物导致光线散射而使水体浑浊程度的光学特性参数。它是一个关键的、易于快速测量的水质指标，广泛应用于环境监测、饮用水安全、污水处理、工业过程控制等领域，对评估水的表观质量、潜在健康风险和生态系统健康具有重要意义。

以热电厂和区域锅炉房为热源的热水管网补水浊度（FTU）≤5；

庭院管网补水水质应符合规定2换热站间连接的庭院管网应符合《采暖空调系统水质》(GB/T29044)规定；

采用散热器的集中供暖系统水质应符合表5：采用散热器的集中供暖系统水质应符合补充水浊度（FTU）≤3，循环水浊度（FTU）≤10）。

《城镇供热管网设计标准》(CJJ/T34-2022)中也指出管网水质浊度、电导率、硬度、PH值、溶解氧、氯离子等指标要求，而各地供热企业实际运行中只对硬度、电导率、PH值、氯离子、钙镁离子进行测量，对浊度不进行测量，有的企业甚至不知道浊度的定义及国家标准要求，供热企业系统循环水浊度往往都超标数倍。传统Y型、篮式、立式除污器精度较低，不能将杂质进行有效拦截。在换热器拆洗及用户维修时，发现水中含有大量的生物粘泥、泥沙、铁锈和水垢等固体物质，经长时间逐渐沉积造成板换结垢，堵塞用户管道，降低板换换热效果和出力，造成系统阻力增加，水泵运行负荷增大，影响供热效果。杂质沉积还会导致供热设备（阀门、电动阀等）卡涩关闭不严密，加速管道腐蚀，影响供热系统安全运行。

改善供热系统水浊度一直是困扰供热运行的一大难点，也是供热行业最为关注的问题之一。要彻底解决水浊度问题，就要对循环水中杂质和水垢进行全面的分析。

二、供热系统管网内循环介质中含有固体杂质的原因及危害

在供热系统建设和运行过程中由于以下原因给供热系统中带入大量固体杂质：

1、施工过程中带入的泥沙。

管道、散热器腐蚀产生的铁锈。尤其是停运期间，由于许多供热企业管道未进行湿保养，管道内进入大量空气，半水半气环境下管道、散热器内壁腐蚀严重。

水垢，运行中聚集形成的钙、镁聚集物。

停暖期间，形成的生物黏泥、藻类。

供热系统循环水含有大量固体杂质，给供热运行带来极大危害：

大量固体颗粒淤积在换热站除污器、户用除污器处，形成堵塞，影响正常供热运行，致使供热维修人员拆洗除污器、冲洗除污器工作量急剧增加。

细小颗粒沉积到暖气片底部、地暖盘管道下部，造成户内循环量低，散热效果差，供热量不足，引发用户投诉，尤其是末端用户户内压差小，情况极为突出。

大量悬浮物、颗粒附着到管道内壁、管件内壁、板换板片上，造成管网阻力增大，换热站运行耗电增加。

大量悬浮物、颗粒附着还易引发设备故障，增加维修保养费用。例如：固体杂质附着到板换板片上，降低板换换热效果和出力，直接影响正常供热效果；固体杂质附着到流量计等仪器仪表上会干扰计量仪表正常运行，影响数据准确性；循环系统固体杂质超标引发水泵机械密封故障。

三、水垢形成过程

要解决水垢和杂质的问题，还须深入探讨水垢的形成，分析水垢和杂质的关系，找到解决问题的根源。供热系统结垢是一个较为复杂的过程，其主要因素是水中溶解盐类产生固相沉淀。下面将详细介绍水垢形成过程。

1、盐分饱和析出

供热系统循环水中通常含有微溶于水的硫酸钙（CaSO₄），以及可溶解的碳酸氢钙（Ca(HCO₃)₂）和碳酸氢镁（Mg(HCO₃)₂）等盐类，低温时这些盐类溶解在水中。在温度升高时原先溶解在水中的碳酸氢钙（Ca(HCO₃)₂)和碳酸氢镁（Mg(HCO₃)₂）会发生分解反应。碳酸氢钙分解生成难溶解的碳酸钙（CaCO₃），碳酸氢镁分解后可能生成氢氧化镁（Mg(OH)₂）或碳酸镁（MgCO₃）。同时CaCO₃、Ca(OH)₂、CaSO₄、MgCO₃、Mg(OH)₂等矿物质具有随着温度升高在水中溶解度降低的特性。在二次网循环水经过板换被加热时，随着水温上升，含有钙、镁离子盐类二次网循环水逐渐达到饱和并开始结晶析出。

2、水垢形成

当循环水水浊度达标、板换板片表面光滑、板片流道水流速达到1.5米/秒以上时，含有钙、镁离子盐类开始分解析出盐分无法附着在板片上，微小晶粒分子在板换形不成水垢，随着水流进入供热管道。但是供热行业往往循环水水浊度较差，循环水中悬浮很多固体杂质颗粒，这些杂质颗粒就成为聚集析出盐分的晶核，大量矿物质迅速附着在固体杂质颗粒表面，固体颗粒体积越聚越大，形成初期水垢。这个过程就像制作冰糖时在糖液内放入棉线作为晶核，为糖液提供结晶的附着点，使糖液顺利形成冰糖，同样道理在没有固体杂质颗粒作为晶核的情况下，水垢是很难形成的。

3、形成巧克力垢

这样大量固体杂质大颗粒和水垢一起附着在板片上，影响板片传热，造成垢下板片温度超高，高温下钙、镁离子盐类分解析出更加剧烈，水垢形成速度加快。在固体颗粒杂质和高温下钙、镁离子盐类结晶析出的双重作用下，板换结垢进入恶性循环，垢层越聚越厚，板片传热条件恶化，在板片长期高温加热中水垢的结晶水逐渐失去，垢层变硬，并牢固地附着于板换表面上，随着运行时间的增长和水中杂质的积累，最终形成质地坚硬，形状规整垢片，俗称的巧克力垢。巧克力垢一方面大大降低板换的换热效果和出力，形成热源浪费，另一方面阻塞板换间水流通道，增大板换阻力，导致设备电耗上升，造成管网运行压力不足，影响用户供热效果，所以在供热行业看来，巧克力垢严重影响供热系统正常运行的。

4、垢下腐蚀

由于供热循环系统水浊度差，管网中悬浮大量固体颗粒作为聚集析出盐分的晶核，导致管道循环水内富含大量悬浮的微小垢块，当水流速减慢时，这些悬浮的水垢和固体杂质会沉积并附着在管壁上，管壁上沉积物越聚越多，沉积物下方的局部水浊度因为浓缩效应导致某些离子浓度超过其饱和点，增加腐蚀性离子的浓度，破坏金属表面氧化形成的保护膜，使得金属直接暴露在腐蚀性介质中，加剧管材的腐蚀。同时，腐蚀会导致管道壁减薄，使管道内壁表面凹凸不平，增加循环水内杂质含量，为结垢提供更多附着点。腐蚀和结垢是管道系统中的两种常见问题，腐蚀速率与结垢速率存在很大的相关性，在腐蚀严重的管道中，结垢速率往往更高，二者相互作用，相辅相成，加剧管道损伤。长此以往，在杂质和水垢混合沉积物上水垢裹带杂质越聚厚，减少管道过水面积，增大管道阻力，甚至造成管道内杂质水垢铁锈淤积堵塞，影响正常运行；同时，在杂质和水垢混合沉积物下管道腐蚀严重，直接造成管道泄漏，增加管网维修工作量，缩短管网使用年限。

四、影响形成水垢因素：

通过分析水垢的形成后，我们可以分析出，形成水垢的主要原因：

水中固体颗粒杂质。水中固体颗粒杂质作为水垢聚集的晶核是结垢过程必不可少的重要因素之一。实验发现，当二次网循环水浊度达到10以内，板换结垢现象大大缓解，板片仅会附着少量初期软质水垢，完全不影响供热运行；当二次网循环水浊度达到1时，板换几乎不存在结垢现象。

矿物质含量。钙镁离子是水垢的主要成分，水中的矿物质，特别是钙和镁的含量过高，是导致结垢的主要原因之一。有研究发现，水中钙镁离子含量每增加10mg/L,结垢速率大约提高20%，水总硬度超过450mg/L（以CaCO₃计算）时，结垢现象就非常严重。

除了以上两点形成水垢的主要原因，还有一些影响水垢形成的其他因素：

1、水温的变化也会影响结垢的形成。一般来说，水温越高，水中的矿物质越容易析出并形成水垢，有研究发现水温每升高10℃结垢速率可增加约2倍。水温在60℃以下时，结垢速度较慢，水温在60℃以上时，结垢速度明显加快。在供热系统中，由于与板片直接接触位置的水温较高，这为结垢提供了有利条件，因此供热系统结垢往往从板片开始。

2、流速也是影响水暖管道结垢速率的一个因素。流速越快，水中悬浮物和沉积物越难在板换板片或管道内壁附着；流速较低时，水流对板片或管道内壁的冲刷作用减弱，有利于结垢的形成。实际应用中，合理设计管道流速可以有效减缓结垢，流速在达到1.5 m/s时，结垢速率降低明显。

3、水的pH值也对结垢有影响。当pH值在6.5 - 8.5范围内时，水中碳酸钙的溶解度最低，结垢速度较快。所以为保护管道，减轻管网结垢腐蚀的问题，一些供热企业会将循环水pH值调整到9左右。

4、内壁粗糙度。管道内壁粗糙度越大，管壁内侧表面水流速度慢，便于水垢晶体附着，有利于结垢的形成。

5、水中其他杂质。水中存在的其他杂质，如悬浮物、微生物等，也可能在加热过程中与矿物质结合，形成复杂的沉积物，进一步加剧结垢现象。

五、传统去杂质方法和阻垢理论

根据《城镇供热管网设计标准》(CJJ/T34-2022)，4.3.1以热电厂和区域锅炉房为热源的热水管网补水浊度（FTU）≤5。4.3.2庭院管网补水水质应符合规定2换热站间连接的庭院管网应符合《采暖空调系统水质》(GB/T29044)规定，4.5.1采用散热器的集中供暖系统水质应符合：采用散热器的集中供暖系统水质应符合补充水浊度（FTU）≤3，循环水浊度（FTU）≤10。

但是，传统除污器过滤精度低，阻力大，无法有效去除循环水中固体杂质，造成供热系统水浊度根本无法达标。供热系统内实际循环水浊度（FTU）一般都在20-50度，水浊度差一些的站点甚至大于100度。供热系统水浊度浑浊，沉积堵塞用户管道，影响供热效果，降低板换换热效果和出力，增加系统阻力，造成水泵运行负荷增大，杂质沉积还会导致供热设备（阀门、电动阀等）卡涩关闭不严密，影响供热运行安全。

供热行业里传统阻垢理念是使用软化水设备向供热系统里注入软化水，减少循环水中钙镁离子含量，降低循环水的总硬度，避免水垢形成。而实际情况是虽然系统补入的水是硬度低的软化水，但是由于循环水中固体杂质含量过高，大量砂石泥土颗粒悬浮在循环水中，这些砂石泥土颗粒不断向循环水中溶解矿物质，最终造成系统循环水硬度超标，在循环系统内固体杂质的晶核作用下形成附着在板换板片的巧克力垢和管网（包含用户管道）的垢下腐蚀。另外，软化水往往含有大量氯离子，注入供热系统会加速不锈钢板片的腐蚀和钢制管道的垢下腐蚀。

目前，虽然国家对供热水浊度有明确要求，但是由于现在市场流通的除污器无法达到预期效果，造成供热行业浊度普遍达不到国家标准，循环水中固体杂质和水垢相辅相成，狼狈为奸，统统破坏供热系统，堵塞腐蚀供热管道，供热用户室内供热设施杂质水垢沉积，影响室内供热设施散热，减少户内流量，严重影响供热效果。这些由于供热行业水浊度不达标造成恶果往往还要供热用户买单，很多供热用户为改善室内供热效果，每隔两年就需要聘请专业管道清洗人员清洗室内供热设施，浪费了大量人力物力，排放大量供热热水，污染生态环境。

六、新型高效节能全自动洁水装置

绿色低碳科技创新已经成为实现碳达峰、碳中和目标的关键力量。国家提出，加强绿色低碳重大科技攻关和推广应用，强化基础研究和前沿技术布局，加快先进适用技术研发和推广。强化企业在绿色低碳技术创新中的主体地位，推进产学研深度融合。加强创新资源统筹，充分发挥企业在绿色低碳技术创新决策、研发投入、科研组织和成果转化应用等方面的主体作用，引导企业开展面向技术应用的研究创新。

为彻底解决困扰供热行业的瓶颈问题，使中国供热水浊度达到规范标准要求，真正解决民生实事，北京帝尔曼流体控制设备有限公司，以利国利民为使命和担当，深度聚焦“供热行业水浊度差影响供热效果”这一关键性难题，展开课题研究与技术攻坚，成功研发了集“改善供暖水浊度、提升供热效果、节能减排、降低能耗”于一体的新型高效节能全自动洁水装置（除污器），有效填补了行业空白，为用户带来品质生活新体验，深受行业、市场信赖与好评，被誉为推动供暖行业智能化、绿色化、经济化转型升级的中坚力量。

七、总结

新型高效节能全自动洁水装置是目前国内唯一一款能确保供热水浊度达标的洁水装置，它可以自动排除供热系统循环水的固态杂质，阻止水垢形成，使供热系统设备管道内壁光滑，减小系统阻力，保护后端水泵、换热器、散热器、阀门，管道，流量计等仪表附件，减少供热系统设备的拆卸清洗维修工作，避免管道内杂质、水垢淤积造成垢下腐蚀，延长设备和管道使用寿命，提高板换换热效果和出力，改善用户供热效果，提高民生福祉，降低供热生产水电热人工成本和维护费用，解决供热生产中的实际问题，保障供热运行安全，取得良好的社会效益和经济效益，在供热行业将有长足发展。