结晶污垢是工业循环水系统中最常见且最难解决的问题,它与其它污垢(生物垢、腐蚀产物)结合会导致换热器换热能力下降,操作和维护成本增加。碳酸钙是一种常见的结晶污垢。碳酸钙在换热器内结垢机理极其复杂,同时受流体流动、温度、pH值、过饱和度,以及换热器表面粗糙度等因素的影响。在工业生产中,除对换热器结构进行强化设计以减小污垢沉积外,在循环水中添加阻垢剂是最为有效的方法,阻垢剂的加入能够有效地减缓换热器结垢速率,进而降低换热器的操作和维护成本。本文从两个方面对工业循环水的结垢问题进行了实验研究,一方面以马来酸酐(MAH)、丙烯酸甲酯(MA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)三种单体为原料,以过硫酸铵和次亚磷酸钠为引发剂,水为溶剂合成了一种聚丙烯酸类共聚物。正交实验表明:在单体配比为n(MAH):n(MA):n(AMPS)=1.5:1:1,过硫酸铵与单体总摩尔比为1:10,次亚磷酸钠与单体总摩尔比为1:7,聚合温度为60oC,反应时间4 h条件下,共聚物阻垢效果最佳。静态阻垢实验表明:在低投加量时阻碳酸钙垢、硫酸钙垢和磷酸钙垢的效果优异,阻垢时效性良好,浓缩倍数为2时阻碳酸钙仍高达81.4%,且在pH≤9.5的情况下,阻垢性能良好;同时共聚物还具有良好的缓蚀性能。另一方面以水解聚马来酸酐(PMA)和碳酸钙为研究对象,在接近实际工况的条件下,考察了PMA添加量和CaCO3溶液浓度对316L不锈钢圆管内的结垢特性及其对传热的影响。实验结果表明:当CaCO3浓度不大于800 mg/L时,K/K0随阻垢剂添加量的增加而增大;低添加量高CaCO3浓度的情况下,PMA阻CaCO3垢存在临界阀值效应;随阻垢剂添加量的增加,羧酸基与Ca2+结合生成聚合物沉淀的趋势增大;CaCO3污垢晶型随PMA添加量的增大晶格扭曲严重且疏松程度加剧,沉淀量自测试管入口至出口逐渐增加,晶格扭曲程度逐渐增大。