1. 结垢（ Scaling ）- 最核心和最普遍的危害

这是高硬度最直接、最致命的后果。当循环水在系统中不断蒸发浓缩，水中钙、镁离子的浓度超过其溶解度时，就会与阴离子（如碳酸根、硫酸根）结合，形成不溶于水的固体沉淀物，附着在设备表面，这就是水垢。

• 主要水垢类型：

  • 碳酸钙垢 (CaCO3)：最常见的一种，通常是白色或灰白色的硬垢。

  • 硫酸钙垢 (CaSO4)：比碳酸钙更硬、更致密，更难清除。

  • 硅酸镁垢 (MgSiO3)：非常坚硬，导热系数极低。

• 结垢的具体危害：

  • 降低换热效率： 水垢的导热系数远低于金属。例如，碳钢的导热系数为40-50 W/(m·K)，而碳酸钙垢的导热系数仅为0.6-2.2 W/(m·K)。薄薄1毫米的水垢，就能使换热效率降低高达10%。这导致工艺冷却效果变差，严重影响产品质量和生产能力。

  • 增加能源消耗： 为了达到预定的冷却或加热效果，换热效率下降必然导致需要更长的运行时间或更大的动力（如增加水泵频率、开启更多机组），造成电能和燃料的显著浪费。

  • 堵塞管道和设备： 水垢会不断沉积，缩小管道流通截面积，增加水流阻力，降低流量。严重时完全堵塞管道、喷淋头或换热管，导致系统瘫痪。

  • 诱发局部腐蚀（Under-deposit Corrosion）： 垢层下方的金属表面会形成一个缺氧的微环境，与垢层外的富氧区形成“氧浓度差电池”，导致垢下金属发生严重的局部坑蚀。这种腐蚀隐蔽性强，破坏性大。

  • 增加设备应力，引发机械故障： 不均匀的结垢会导致设备受热不均，产生热应力，可能引起设备变形甚至开裂。

    2. 与缓蚀剂、阻垢剂的冲突

    为了控制系统腐蚀和结垢，循环水系统中通常会投加各种水处理化学品（如聚磷酸盐、有机膦酸、聚合物等）。

    • 消耗大量药剂： 钙、镁离子会与某些阻垢剂、分散剂发生反应，消耗其有效成分，使其无法正常发挥作用。为了达到预期效果，必须大幅提高药剂投加量，显著增加运行成本。

    • 导致药剂失效： 在高硬度条件下，某些药剂（特别是聚磷酸盐）本身容易与水中的钙离子生成磷酸钙垢，反而加剧了结垢问题。

    3. 影响水质稳定处理

    高硬度水质通常碱度也较高，这使得水的朗格利尔指数 (LSI) 或 瑞兹纳稳定指数 (RSI) 偏向于结垢趋势。水处理工程师需要花费更多精力来调整pH值、控制浓缩倍数，使得水质稳定化的操作窗口变窄，控制难度加大。

    4. 增加清洗频率和停车损失

    由于结垢严重，必须频繁进行化学清洗或物理清洗（如高压水射流、机械捅刷）来恢复设备性能。

    • 高昂的清洗费用： 清洗需要专门的设备、化学品和人工。

    • 生产停车损失： 清洗往往需要系统停车进行，造成的生产中断带来的经济损失，通常远高于清洗本身的费用。

    总结

    工业循环水高硬度的后果可以概括为 “一高三低一短”：

  • 高能耗： 换热效率下降导致电、燃料消耗增加。

  • 低效率： 换热和设备运行效率降低。

  • 低可靠性： 堵塞、腐蚀风险增加，设备故障频发。

  • 低成本效益： 药剂消耗、清洗维护、停车损失导致总运行成本飙升。

  • 短设备寿命： 结垢和垢下腐蚀严重缩短了换热器、管道等关键设备的使用寿命。

    因此，对工业循环水进行硬度控制（如通过软化处理、添加高效阻垢剂、控制浓缩倍数、加酸调pH等方法）是保证系统安全、稳定、经济运行的绝对关键环节。