冷却塔のスケールの原因｜付く仕組みと、付きにくくする方法

冷却塔のスケールが毎シーズン戻る理由を知りたい設備管理の方に向けて、原因になっている仕組みを1つに絞って説明します。

蒸発して濃くなる、という一点

冷却塔がしているのは、水に熱を持たせて蒸発させ、その気化熱で残りの水を冷やすことです。空へ出ていくのは水の分子だけで、水に溶けていたカルシウムやシリカは塔の中に残ります。

冷却水の出入口の温度差が5℃のとき、蒸発する量は循環水量の1%弱です。減った分は補給水で足します。足す水にも成分が入っているので、成分だけが積み上がっていきます。

この一点が、冷却塔とほかの水設備の違いです。給水管や排水管では、水が通り抜けていくので成分は溜まりません。冷却塔は、同じ水を回しながら濃くしていく設備です。

スケールの正体は、水に溶けていた成分

溶けられる量には限りがあります。濃度が限界を超えると、成分は溶けていられなくなり、細かい粒として現れます。この粒が集まって結晶に育ち、面に張り付いた層がスケールです。

出てくる順番は成分で違います。炭酸カルシウムは温度が上がると溶けにくくなるので、熱い側の面に集まります。シリカは温度よりも濃度で決まるので、濃縮倍数を上げた系統で先に現れます。

つまりスケールは、外から運ばれてきた汚れではありません。水の中から出てきたものなので、清掃では止められません。

付くと何が起こるか

起きることは3つに分かれます。どれも別の費目として現れるので、社内の資料ではまとめずに並べてください。

くわしいご案内スケール対策｜落とす方法と、付きにくくする方法

濃縮を抑える手と、その代償

濃くなるのが原因なら、濃くしなければよい、という手があります。それがブローです。濃くなった循環水を捨てて、補給水で薄めます。濃度は下がります。

代償は水です。捨てた分を買い直すことになるので、上水道の代金が増えます。捨てた水は下水道へ行くので、下水道使用料もかかります。蒸発分について下水道使用料の減量認定を受けていても、ブロー水は下水道へ流す水なので、料金の対象に残ります。

もう1つの手が分散剤です。析出した粒を細かいまま水に留めて、固着を抑えます。こちらの代償は、薬剤の代金と、濃度管理と水質分析が毎月続くことです。留めた粒はどこかで外へ出す必要があるので、ブローも組みで残ります。

自分の冷却塔で、いまどうなっているか測る

現況は、大がかりな測定をしなくても押さえられます。要るのは4つです。

この4つが並ぶと、いま何が上限を決めているのかが見えます。倍数が低いのに付着が多いなら、水質か散水の偏りが効いています。倍数が高くて付着が多いなら、上限を超えて運転している形です。

• 濃縮倍数（補給水と循環水の電気伝導率、または塩化物イオン濃度の比）
• 補給水の水質分析（カルシウム硬度、シリカ、pH）
• 伝熱面と充填材の付着の状態（点検記録の写真、清掃時の所見）
• 剥がした層の酸への反応（炭酸カルシウム系かシリカ系かの見当）

付き方そのものを変えるという選び方

ブローと分散剤は、どちらも濃度の側に手を入れる方法です。濃度を下げるか、濃いまま薬剤で抑えるか。3つめの道は、濃いままでも固着しない状態を作ることです。

当社が扱う emiiR®（エミール）は、外部電力と化学薬品を使わず、水の流動エネルギーだけで析出と固着の挙動を変える装置です。水中のミネラルを取り除くわけではありません。硬い結晶に育って伝熱面や配管の表面に固着する前に、細かいまま水流に運ばれて下部水槽に沈む状態にします。

この形が取れると、濃縮倍数を上げてブローを絞れます。上水道と下水道の両方の請求が下がり、分散剤も外せます。殺藻剤は続きます。働かないのは強酸性の水で、温泉泉質のような低いpHの系統では働きません。

実際の冷却塔でこの状態が取れるかは、3か月の無償デモで確かめられます。お問い合わせのときに、冷却塔の能力（RT）と、いまのブローの設定をお知らせください。

沼倉 孝秀（ぬまくら たかひで）

アリージェンス合同会社 CEO。UFB DUAL®・emiiR®（エミール）・α-HT® の正規一次販売店として、製品の選定から設置、設置後の窓口までを担当しています。