洗瓶机结垢危害很大，是生产控制的一个难点。本文从洗瓶机水垢的鉴别开始，分析水垢形成的机理，对水垢的危害和影响因素进行讨论，并提出防治和治理措施。　　

1.水垢的分类和鉴定

　　水垢的组成通常都不是一种单一化合物，而是以一种化学成分为主，并同时含有其它化学成分。按其水垢的化学成分，一般可分为：碳酸盐水垢、硫酸盐水垢、硅酸盐水垢、磷酸盐水垢、氧化铁水垢、含油水垢、混合水垢及泥垢等几种。如碳酸盐水垢，是以碳酸钙为主要成分的水垢；而硫酸盐水垢，则是以硫酸钙为主要成分的水垢。

　　笔者对洗瓶机内水垢的采样用5%的稀盐酸做溶垢试验分析，试验现象为：三角瓶内反应剧烈、垢样迅速溶解，并有大量气泡产生。这表明洗瓶机水垢为碳酸盐水垢，约含80%以上的碳酸钙。碳酸钙水垢外观为白色或灰白色，还可能染上腐蚀产物的颜色，质硬而脆，附着牢固，难以剥离刮除。

　　2.洗瓶机水垢的形成方式

　　2.1 化学反应结垢

　　2.1.1 受热分解

　　含有暂时硬度的水进入洗瓶机后，在加热过程中，一些钙镁盐类受热分解，从溶于水的物质转变成难溶于水的物质，附着于洗瓶机内表面，结为水垢，钙和镁盐类热分解反应式如下华夏 酒 报中国酒业风向标：

　　Ca（HCO3）2→CaCO3↓+H2O+CO2↑；Mg（HCO3）2 →Mg（OH）2↓+2CO2↑。

　　2.1.2 相互反应

　　洗瓶机运行过程中，洗瓶机与水中原溶解度较大的盐类和碱反应后，生成难溶于水的化合物，从而形成水垢。一些盐和碱的相互反应式如下：

　　Ca（HCO3）2+2NaOH→CaCO3↓+Na2CO3+H2O；CaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaCl。

　　2.2 盐类析晶结垢

　　由于洗瓶机内的水不断蒸发和浓缩，因此，水中溶解的盐类含量不断增加。当某些盐类达到过饱和时，随着温度、pH值等的变化，盐类会在蒸发面上析出固相，形成水垢。同时，还有部分盐类的溶解度随洗瓶机水温的升高而下降，如CaSO4等盐类，同样会析出而成垢。

　　2.3 其它方式

　　2.3.1 颗粒结垢：流体中悬浮的固体颗粒在换热面上的积聚。

　　2.3.2 腐蚀结垢：换热介质腐蚀换热面，产生腐蚀产物沉积于受热面上而形成污垢。

　　2.3.3 生物结垢：洗瓶冷喷水中往往含有微生物及其所需的营养，这些微生物群体及其排泄物等会在设备表面形成生物垢。3.影响水垢形成的因素分析

　　3.1 洗瓶用水的总硬度　　硬度越大，钙、镁离子含量越高。当它们以碳酸盐形式析出后，将以金属表面凸起部分为晶核，并牢固地附着在设备表面。而且受热的金属表面会被一层氧化膜覆盖，从而增强碳酸盐与金属表面的黏结力。

　　3.2 温度

　　理论上，碳酸盐的溶解度会随温度的上升而下降。但实际上，为保证洗瓶质量和生产效率，必须将碱液加热至一定的工艺温度，因此，洗瓶过程会加速碳酸盐的析出。温度对于化学反应结垢和盐类析晶结垢有着重要的作用，流体温度的增加一般会导致化学反应速度和结晶速度的增大，从而对污垢的沉积量产生影响，导致污垢增长率升高。

　　3.3 pH

　　　　由图1可以看出，pH越高，CO32-的溶解速率越快，且着陆在设备表面的速率越快，CaCO3的溶解度越低，会更多的沉淀下来。因此，随着pH的上升，水垢产生量越大。

　　25 ℃时、不同总钙浓度下，成垢指数随pH 值的变化曲线。成垢指数随着pH值的增大而增大，在pH<8.0 时，成垢指数随pH值呈线性变化。之后，曲线斜率逐渐减小，表明pH值对成垢指数的影响减小。在相同pH值的条件下，成垢指数会随总钙浓度的增大而增大。

　　3.4 洗瓶耗水量

　　一般认为，硬度为1°dH的水，约含18克CaCO3/m3。假设每个瓶子的耗水量为0.5L（水压为0.15MPa）、水的硬度为10°dH，那么，对生产能力为22000瓶/小时的洗瓶机来说，其工作12小时后，大约会形成23.8kg的CaCO3。因此，若不及时清除洗瓶机内的水垢，当水垢积累量很大时，其危害性可想而知。

　　3.5 设备材料和表面质量　　对于常用的碳钢、不锈钢而言，可以通过腐蚀产物的沉积而影响结垢。如果采用耐蚀性能良好的石墨或陶瓷等非金属材料，则不易发生结垢。

　　设备表面质量会影响污垢的形成和沉积，表面粗糙度越大，越有利于污垢的形成和沉积。4.水垢的危害分析

　　水垢污物的大量形成并沉积，最终导致的危害有以下几个方面：

　　4.1 加热列管表面结垢，使传热效率下降

　　水垢的导热系数很低是水垢危害大的主要原因。不同的水垢，因其化学组成、内部孔隙、内部各层次结构不同等原因，导热性也各不相同。水垢的导热系数大约仅为钢材板导热系数的1×10-1—1×10-2。也就是说，假设有0.lmm厚的水垢附着在金属壁上，其热阻相当于加厚了几毫米到几十毫米。这不仅对工艺温度参数的执行不利，还会引起金属过热、强度降低，以致危及安全。由于金属壁温是随着水垢厚度增加而增加，水垢越厚，金属壁温就越高，因此，事故发生的几率就越大。

　　4.2 影响洗瓶质量

　　4.2.1 水垢污物沉积在喷淋管内部，运行一段时间后会堵塞喷嘴，出现喷点减小、喷出水压降低，导致瓶内喷冲清洗不干净，并直接影响啤酒瓶洗净率。

　　4.2.2 白色水垢积留在啤酒瓶外壁上，影响洗瓶效果。

　　4.2.3 因喷洗不彻底，洗瓶机出口瓶子残碱超过要求。

　　4.2.4 由于水垢过多，致使工作温度、喷冲压力等参数不能准确执行，不但影响洗瓶效果和效率，而且因温差问题将增加瓶子的破损率。　　4.2.5 水垢上容易聚集和繁殖微生物，从而加速微生物腐蚀，不利于出瓶微生物的控制及设备表面卫生状况的保持，还会产生难闻的气味。

　　4.3 减弱设备性能，缩短设备、部件的使用寿命

　　4.3.1 有水垢的金属，其表面会形成差异腐蚀电池，加速垢下设备表面的腐蚀，缩短设备的使用寿命。此外，垢下腐蚀速度越快，越易造成设备管路严重的穿孔泄露。

　　4.3.2 水垢沉积在循环泵内腔和叶轮表面，使泵腔容积减小和泵叶槽缩小，导致泵的工作压力下降，甚至使叶轮卡死，无法保证清洗质量。

　　4.3.3 水垢沉积在水循环系统的管道内壁，使流通面积减小，水的流动性减弱，增加了水循环的流通阻力。

　　4.3.4 水垢沉积在载瓶架周围，加大了设备的运行负荷，使设备磨损加重，喷淋系统对中度失准。

　　4.4 增消耗，不利于生产

　　4.4.1 多孔质沉积物在载瓶架运行过程中，携带碱量增加，导致浸泡槽碱液流失，增加碱消耗量。

　　4.4.2 由于洗瓶机内表面沉积水垢，阻止了阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂等在金属表面的发挥，以致增加了内部清洗的难度，也增加了设备维护和操作人员的劳动强度。

　　4.4.3 设备运行的单位时间内，增加了水、电、汽的消耗，同时，也增加了洗瓶质量消耗的碱液和洗瓶添加剂数量。

　　5 洗瓶机水垢的防治措施

　　5.1 加强原水的前处理力度，改善补充水水质　　对洗瓶用水进行软化处理，既是防治洗瓶机水垢最有效的途径之一，也是保证洗瓶安全和经济运行的重要环节。通常有离子交换法、反渗透法等，至少可以保证洗瓶机用水硬度在7°dH以内，并保证pH在6.5—7.5之间。

　　5.2 选用合适的阻垢剂

　　由阻垢剂和分散剂复合而成的水质稳定处理剂具有一定的防垢效果，可在洗瓶机供水中添加。同时，选择合适的洗瓶助剂也很重要，因为洗瓶助剂常含有一些钠盐等无机盐。它们具有分散、阻垢、螯合钙镁离子的作用，能使水得到软化。

　　5.3 加强设备结构防护和结构的改进

　　系统结构中的滞水区和流速低的部位是水垢的高发部位，在设计和安装时应尽量避免，并选择合适的管道路径和阀门位置；存水区、管道连接处易于存水排干，避免因水平管线过长，而造成水垢异常堆积，难以清除；水平管线应保持一定的坡度，并设置排气阀和隔离阀，以利于排水。

　　对洗瓶机性能的一些要求：在碱液喷淋后设置一个较长的滴水区域；用颠瓶导轨使载瓶架在经过交界区时产生振动，使液滴靠自身重力下落而除去；选择浸泡时间长的洗瓶机。

　　5.4 加强运行维护和设备清洗规程

　　设计切合实际的设备清洗规程，主要包括清洗频次、清洗方式与工艺、清洗剂等。要加强运行过程中的监控和维护，发现异常及时处理。长时间停产，必须将各槽、管道内残水排放干净。

　　5.5 制定合理的洗瓶工艺　　洗瓶工艺的确定和参数的执行，应尽量减少因温度、pH因素过多而形成水垢。6.洗瓶机水垢的清除和治理

　　水垢清除的一种常用方法是化学法，清除原理可归纳为以下几点：

　　6.1 溶解作用

　　酸溶液容易与钙、镁的碳酸盐水垢发生反应，生成易溶化合物，使水垢溶解。

　　6.2 剥离作用

　　酸溶液能溶解金属表面的氧化物，破坏其与水垢的结合，从而使附着在金属氧化物表面的水垢剥离，并脱落下来。

　　6.3 气掀作用　　酸溶液与钙、镁碳酸盐水垢发生反应后，产生大量的二氧化碳。二氧化碳气体在溢出过程中，对难溶
或溶解较慢的水垢层具有一定的掀动力，以致水垢从设备表面脱落下来。

　　因此，化学法清除洗瓶机水垢常采用酸性除垢剂，可在常温下，将稀盐酸或硫酸溶液经一定时间溶解后，进行人工清洗除去。化学法对1mm以下的水垢清除效果比较好。

　　另外，常用的除垢方法还有机械法，即：对设备等工质界面进行电锤锤击、手工凿除，低浓稀酸溶解，最后刷洗。比较先进的方法还有电磁法、超声波法等。