Қатты беттердегі қажетсіз шөгінділер және инженерлік жүйелердегі залалдану

Кіріспе

Қатаң беттердегі қажетсіз материалдың жиналуы – инженериядағы ластану

Ластану – қатты беттерде қажетсіз материалдың жиналуы. Ластану құрауында тірі организмдер (биоластану, органикалық) немесе тірі емес заттар (органикалық емес) болуы мүмкін. Ластану, әдетте, басқа беттік өсу құбылыстарынан өзгешеленеді, себебі ол белгілі бір пайдалы функцияны атқаратын компоненттің, жүйенің немесе қондырғының бетінде пайда болады және бұл процесс осы функцияға кедергі келтіреді немесе бұзылыс тудырады. Әдебиетте ластануды сипаттау үшін қолданылатын басқа терминдерге шөгінді түзілуі, қабыршақтану, тұнба түзілуі, толанба, қабық түзілуі, шлак және лай түзілуі жатады. Соңғы алты термин ластану ғылымы мен технологиясы аясында ластанудан гөрі тар мағынаға ие, сонымен қатар олар осы аядан тыс мағыналарды да білдіреді; сондықтан оларды сақтықпен қолдану керек. Ластану құбылыстары кең таралған және әртүрлі, мысалы, кеме корпустарындағы ластану, теңіз ортасындағы табиғи беттердегі (теңіз ластануы) ластану, салқындату суында немесе газдардағы құрауыштар арқылы жылу алмасу компоненттерінің ластануы, тіпті Марстағы тістердегі немесе күн панельдеріндегі шөгінділердегі плак немесе тақталардың пайда болуы. Бұл мақала негізінен өнеркәсіптік жылу алмастырғыштардың ластануына арналған, бірақ осы теория басқа ластану түрлеріне де қолданылады. Салқындату технологиясы және басқа да техникалық салаларда макроластану мен микроластану арасында айырмашылық жасалады. Екеуінің ішінде микроластануды болдырмау әдетте қиынрақ және сондықтан маңыздырақ.

Коррозиялық ластану

Коррозиялық шөгінділер субстраттың коррозиялануы нәтижесінде тікелей пайда болады. Олар, сырттан келген материалдан түзілетін ластану шөгінділерінен өзгеше. Коррозиялық шөгінділерді, сыртта пайда болған коррозия өнімдерінен түзілген ластану шөгінділерімен шатастыруға болмайды. Коррозиялық шөгінділердің құрамы, әдетте субстраттың құрамымен байланысты болады. Сонымен қатар, металл оксидтері мен оксидті сұйықтықтардың интерфейсінің геометриясы коррозиялық және ластану шөгінділерін ажыратуға мүмкіндік береді. Коррозиялық ластанудың мысалы – астыңғы көміртекті болаттың коррозиялануынан темір оксиді немесе оксид гидроксидінің түзілуі. Коррозиялық ластануды, ластанудан туындаған коррозиямен шатастыруға болмайды, яғни ластану салдарынан болатын коррозияның кез келген түрі.

Химиялық реакциядан пайда болған ластану

Химиялық реакциялар процесс сұйығындағы химиялық түрлердің жылу алмасу беттерімен жанасуы нәтижесінде пайда болуы мүмкін. Мұндай жағдайларда металл беті кейде катализатор рөлін атқарады. Мысалы, химия өнеркәсібінде суды салқындату кезінде коррозия мен полимерлену процестері жүреді, әсіресе суда аз мөлшерде көмірсутектер болғанда. Мұнай өңдеу жүйелері олефиндердің полимерленуіне немесе ауыр фракциялардың (асфальтендер, балауыздар және т.б.) шөгуіне ұшырайды. Түтік қабырғасының жоғары температурасы органикалық заттардың көмірленуіне алып келуі мүмкін. Тамақ өнеркәсібі, мысалы сүт өңдеу, химиялық реакциялардың салдарынан ластану мәселелерімен де кездеседі. Иондық реакция нәтижесінде бейорганикалық қатты заттың түзілуі арқылы болатын ластану көбінесе тұнбалану деп жіктеледі (бұл химиялық реакциялық ластану емес).

Қаттылаудан пайда болған ластану

Қаттылау тотығу, ағып жатқан сұйықтықтың бір құрауышы бетке "қатып" қалғанда, қатты тотығу шөгіндісін құрайды. Мысалдарға, жоғары балқу температурасы бар көмірсутек ерітіндісінен балауыздың қатуы, немесе пеш түтін газдарында тасымалданатын балқыған күлдің жылу алмастырғыш бетіне қатуы жатуы мүмкін. Беттің температурасы белгілі бір шектен төмен болуы керек; сондықтан, ол тотығу құрауышының қату температурасына қатысты салқындатылған деп айтылады.

Биологиялық ластану

Биоқоқыс немесе биологиялық қоқыс – кемелер мен су асты кемелерінің корпустары сияқты беттерде, сондай-ақ өңделмеген сумен толтырылған құбырлар мен резервуарларда микроорганизмдердің, балдырлар мен диатомиялардың, өсімдіктер мен жануарлардың немесе олардың жинақталуы болып табылады. Бұл микробиологиялық әсер ететін коррозиямен (МӘК) қатар жүруі мүмкін. Бактериялар биофильмдер немесе шырыштар түзеді. Осылайша, организмдер судың коллоидты гидрогельдері мен жасушадан тыс полимерлік заттар (EPS) (полисахаридтер, липидтер, нуклеин қышқылдары және т.б.) арқылы беттерде жинақталуы мүмкін. Биофильм құрылымы көбінесе күрделі болады. Бактериялық ластану аэробтық (суда еріген оттегі бар) немесе анаэробтық (оттегі жоқ) жағдайларда жүзеге асуы мүмкін. Іс жүзінде, аэробты бактериялар ашық жүйелерді жақсы көреді, онда оттегі мен қоректік заттар үнемі жеткізіледі, көбінесе жылы және күнге толы ортада. Ал анаэробтық ластану көбінесе жабық жүйелерде, жеткілікті мөлшерде қоректік заттар болған кезде кездеседі. Мысалы, сульфатты азайтушы бактериялар (немесе күкіртті азайтушы бактериялар) сульфид шығарады және көбінесе темір металдардың (және басқа да қоспалардың) коррозиясын тудырады. Сульфидті тотықтырушы бактериялар (мысалы, Acidithiobacillus) керісінше, күкірт қышқылын өндіруі мүмкін және бетонның коррозиясына қатысуы мүмкін. Зебра мидиясы Солтүстік Америкада кең таралған ластануға себеп болған ірі жануарлардың мысалы болып табылады.

Құрама ластану

Композиттік ластану жиі кездеседі. Бұл ластану түрінде бірнеше ластанушы заттар немесе бірнеше ластану механизмі бір уақытта әрекет етеді. Көптеген ластанушы заттар немесе механизмдер бір-бірімен өзара әрекеттесіп, жеке компоненттердің қарапайым арифметикалық қосындысынан артық синергиялық ластануға алып келуі мүмкін.

Марстағы ластану

NASA-ның Марс зерттеу машиналары (Spirit және Opportunity) Марс атмосферасынан келген шаң бөлшектерімен күн панельдерінің (болжамды) абиотикалық ластануына тап болды. Кейбір шөгінділер кейіннен өздігінен тазарды. Бұл ластану құбылысының әмбебап сипатын көрсетеді.

Күлденудің сандық анықталуы

Бірқалыпты ластануды ең оңай анықтау жолы – орташа шөгінді бетінің жүктемесін көрсету, яғни, 1 м² бетке шаққандағы шөгіндінің салмағын (кг/м²). Ластану жылдамдығы кг/м²с-пен өрнектеледі және ол шөгінді бетінің жүктемесін тиімді жұмыс уақытына бөлу арқылы есептеледі. Нормаланған ластану жылдамдығы (сонымен қатар кг/м²с-пен) алдыңғы операциялар кезіндегі процесс сұйығындағы ластану концентрациясын (кг/кг) да ескереді және әртүрлі жүйелердегі ластану жылдамдықтарын салыстыру үшін пайдалы. Ол ластану жылдамдығын ластану концентрациясына бөлу арқылы анықталады. Ластану тұрақты жылдамдығы (м/с) нормаланған ластану жылдамдығын процесс сұйығының массалық тығыздығына (кг/м³) бөлу арқылы есептеледі. Шөгіндінің қалыңдығы (мкм) және кеуектілігі (%) ластану мөлшерін сипаттау үшін де жиі қолданылады. Құбырлардың диаметрінің салыстырмалы азаюы немесе беттік тегістіктің өсуі, егер ластанудың қысымға тигізетін әсері маңызды болса, айрықша қызығушылық тудырады. Жылу алмасу жабдықтарында, мұнда басты мәселе көбінесе ластанудың жылу алмасуға тигізетін әсері болса, ластануды жылу ағынына қарсылықтың артуымен (м²К/Вт) немесе уақыт өте келе жылу алмасу коэффициентінің өсуімен (Вт/м²К) бағалауға болады. Егер шөгінділік немесе аралық коррозия маңызды болса, шөгінді қалыңдығының біркелкі болмауына (мысалы, шөгіндінің толқынды болуына), жергілікті ластануға, шөгінділермен шектеулі аймақтардың толуына, жабылулардың, "аралықтардың", "шөгінді түйіндерінің" немесе шлам үйінділерінің пайда болуына назар аудару қажет. Мұндай шөгінді құрылымдары субстрат материалының шөгінді астындағы коррозиясына жағдай жасай алады, мысалы, кристалдар аралық шабуылға, шұңқырларға, кернеулік коррозияға немесе жергілікті тозуға. Шөгіндінің кеуектілігі мен өткізгіштігі шөгінді астындағы коррозияның пайда болу ықтималдығына әсер етеді. Шөгіндінің құрамы да маңызды – тіпті шөгіндінің шағын компоненттері де негізгі металдың күшті коррозиясын тудыруы мүмкін (мысалы, оттық қазандықтарының шөгінділеріндегі ванадийдің қыздырудан болатын коррозияға әкелуі). Қанша шөгіндіге төзе алатыны туралы жалпы ереже жоқ, ол жүйеге байланысты. Көп жағдайларда, бірнеше микрометр қалыңдығындағы шөгінді де қиындық тудыруы мүмкін. Миллиметрлік қалыңдықтағы шөгінді кез келген қолдануда алаңдатуға себеп болады.

The most straightforward way to quantify fairly uniform fouling is by stating the average deposit surface loading, i. e., kg of deposit per m2 of surface area. The fouling rate will then be expressed in kg/m2s, and it is obtained by dividing the deposit surface loading by the effective operating time. The normalized fouling rate (also in kg/m2s) will additionally account for the concentration of the foulant in the process fluid (kg/kg) during preceding operations, and is useful for comparison of fouling rates between different systems. It is obtained by dividing the fouling rate by the foulant concentration. The fouling rate constant (m/s) can be obtained by dividing the normalized fouling rate by the mass density of the process fluid (kg/m3). Deposit thickness (μm) and porosity (%) are also often used for description of fouling amount. The relative reduction of diameter of piping or increase of the surface roughness can be of particular interest when the impact of fouling on pressure drop is of interest. In heat transfer equipment, where the primary concern is often the effect of fouling on heat transfer, fouling can be quantified by the increase of the resistance to the flow of heat (m2K/W) due to fouling (termed "fouling resistance"), or by development of heat transfer coefficient (W/m2K) with time. If under deposit or crevice corrosion is of primary concern, it is important to note non uniformity of deposit thickness (e. g., deposit waviness), localized fouling, packing of confined regions with deposits, creation of occlusions, "crevices", "deposit tubercles", or sludge piles. Such deposit structures can create environment for underdeposit corrosion of the substrate material, e. g., intergranular attack, pitting, stress corrosion cracking, or localized wastage. Porosity and permeability of the deposits will likely influence the probability of underdeposit corrosion. Deposit composition can also be important even minor components of the deposits can sometimes cause severe corrosion of the underlying metal (e. g., vanadium in deposits of fired boilers causing hot corrosion). There is no general rule on how much deposit can be tolerated, it depends on the system. In many cases, a deposit even a few micrometers thick can be troublesome. A deposit in a millimeter range thickness will be of concern in almost any application.

Уақыт өте келе ластанудың өрлеуі

Шөгінділер бетке түскен кезде уақыт өте келе үнемі дами бермейді. Жүйенің ерекшеліктеріне және беттегі жергілікті термогидравликалық жағдайларға байланысты келесі ластану сценарийлерін ажыратуға болады:

Индукция кезеңі Кейде, бет жаңа немесе өте таза болғанда, ластану жылдамдығы дерлік байқаылмайды. Бұл көбінесе биоластану және тұнбаластануда кездеседі. "Индукция кезеңінен" кейін ластану жылдамдығы артады. "Теріс" ластану Бұл ластану жылдамдығы жылу алмасу мониторингі арқылы анықталғанда пайда болуы мүмкін. Шамалы мөлшердегі шөгінділер таза бетке қарағанда жылу алмасуды жақсарта алады, соның салдарынан "теріс" ластану жылдамдығы және жалпы ластанудың теріс мөлшері көрінеді. Теріс ластану көбінесе ядролық қайнау кезінде (шөгінділер көпіршіктердің пайда болуын жақсартады) немесе күшті конвекцияда (егер шөгінділер беттің қалыңдығын арттырып, бет енді "гидравликалық түрде тегіс" болмаса) байқалады. "Беттің қалыңдығын бақылаудың" бастапқы кезеңінен кейін, ластану жылдамдығы әдетте айқын оң болады. Сызықтық ластану Ластану жылдамдығы уақыт өте тұрақты болуы мүмкін. Бұл жиі кездесетін жағдай. Азаятын ластану Бұл сценарийде ластану жылдамдығы уақыт өте келе төмендейді, бірақ ешқашан нөлге жете алмайды. Шөгінділердің қалыңдығы тұрақты мәнге жете алмайды. Ластану процесін екі көрсеткіш арқылы сипаттауға болады: бастапқы ластану жылдамдығы (нөлдік жүктемеде немесе нөлдік уақытта ластану қисығына жанама) және ұзақ уақыттан кейін ластану жылдамдығы (ластану қисығына көлбеу асимптота). Асимптоталық ластану Мұнда ластану жылдамдығы уақыт өте келе төмендейді, содан соң нөлге жетеді. Бұл кезде шөгінділердің қалыңдығы уақытқа қарай тұрақты болады (көлденең асимптота). Бұл көбінесе жылдам ағын аймақтарында салыстырмалы түрде жұмсақ немесе нашар жабысатын шөгінділерге тән. Асимптота әдетте шөгінділердің мөлшері ретінде түсіндіріледі, онда шөгінділердің жиналу жылдамдығы шөгінділердің алыну жылдамдығына тең болады. Үдемелі ластану Бұл сценарийде ластану жылдамдығы уақыт өте келе артады; шөгінділердің жиналу жылдамдығы уақыт өте жеделдейді (әлдебір көліктік шектеуге дейін). Механикалық тұрғыдан алғанда, бұл сценарий ластану бетінің қалыңдығын арттырғанда немесе шөгінділердің беті таза металлға қарағанда ластануға бейім болғанда пайда болуы мүмкін. Тісті ластану Мұнда ластану жүктемесі әдетте уақыт өте келе артады (көбінесе жалпы сызықтық немесе азаятын жылдамдықпен), бірақ егжей-тегжейлі қарағанда, ластану процесі мезгіл-мезгіл үзіліп, тісті қисық пішіндесiн алады. Көрінетін ластану мөлшеріндегі кезеңдік күрт өзгерістер көбінесе жүйені тоқтату, іске қосу немесе басқа да уақытша жағдайлар сәттеріне сәйкес келеді. Кейбір кезеңдік өзгерістер көбінесе шөгінділердің бір бөлігінің кезеңдік түрде алынуы ретінде түсіндіріледі (мысалы, қысым импульстарына байланысты шөгінділердің қайта таралуы, жылулық стрестен бөліну немесе тотығу-тотықсыздану транзиенттерінен қабыну). Бумен қапталу ішінара бөлінген шөгінділер мен жылу алмасу беті арасында пайда болады деп болжанады. Алайда, басқа да себептер болуы мүмкін, мысалы, тоқтату кезінде беттегі шөгінділердің ішінде ауаның тұтқындалуы немесе уақытша жағдайларда температураның өлшеуінің дәлдігінің жеткіліксіздігі ("температура ағыны").

Induction period Sometimes, a near nil fouling rate is observed when the surface is new or very clean. This is often observed in biofouling and precipitation fouling. After the "induction period", the fouling rate increases. "Negative" fouling This can occur when fouling rate is quantified by monitoring heat transfer. Relatively small amounts of deposit can improve heat transfer, relative to clean surface, and give an appearance of "negative" fouling rate and negative total fouling amount. Negative fouling is often observed under nucleate boiling heat transfer conditions (deposit improves bubble nucleation) or forced convection (if the deposit increases the surface roughness and the surface is no longer "hydraulically smooth"). After the initial period of "surface roughness control", the fouling rate usually becomes strongly positive. Linear fouling The fouling rate can be steady with time. This is a common case. Falling fouling In this scenario, the fouling rate decreases with time, but never drops to zero. The deposit thickness does not achieve a constant value. The progress of fouling can be often described by two numbers: the initial fouling rate (a tangent to the fouling curve at zero deposit loading or zero time) and the fouling rate after a long period of time (an oblique asymptote to the fouling curve). Asymptotic fouling Here, the fouling rate decreases with time, until it finally reaches zero. At this point, the deposit thickness remains constant with time (a horizontal asymptote). This is often the case for relatively soft or poorly adherent deposits in areas of fast flow. The asymptote is usually interpreted as the deposit loading at which the deposition rate equals the deposit removal rate. Accelerating fouling In this scenario, the fouling rate increases with time; the rate of deposit buildup accelerates with time (perhaps until it becomes transport limited). Mechanistically, this scenario can develop when fouling increases the surface roughness, or when the deposit surface exhibits higher chemical propensity to fouling than the pure underlying metal. Seesaw fouling Here, fouling loading generally increases with time (often assuming a generally linear or falling rate), but, when looked at in more detail, the fouling progress is periodically interrupted and takes the form of sawtooth curve. The periodic sharp variations in the apparent fouling amount often correspond to the moments of system shutdowns, startups or other transients in operation. The periodic variations are often interpreted as periodic removal of some of the deposit (perhaps deposit re suspension due to pressure pulses, spalling due thermal stresses, or exfoliation due to redox transients). Steam blanketing has been postulated to occur between the partially spalled deposits and the heat transfer surface. However, other reasons are possible, e. g., trapping of air inside the surface deposits during shutdowns, or inaccuracy of temperature measurements during transients ("temperature streaming").

Қоқыс ластанудың экономикалық және экологиялық маңызы

Қоқыс пайда болуы кең таралған және коррозия сияқты зор операциялық шығындарға әкеледі. Мысалы, бір есептеу бойынша, өнеркәсіп дамыған елдерде жылу алмастырғыштардың қоқысқа байланысты шығындары олардың ЖІӨ-сінің 0,25%-ын құрайды. Тағы бір талдау (2006 жылғы мәліметтер бойынша) Қытайдың коммуналдық кәсіпорындарындағы қазандықтар мен турбиналардың қоқысқа байланысты экономикалық шығынын 4,68 миллиард долларға бағаласа, бұл елдің ЖІӨ-сінің 0,169%-ын құрайды. Шығындар бастапқыда жылу берудің нашарлауынан, коррозиядан (әсіресе шөгінді және тіреуіш коррозиясынан), қысымның төмендеуінен, ағынның тоқырауынан, құрылымдық элементтер ішіндегі ағынның қайта бөлінуінен, ағынның тұрақсыздығынан, туындаған дірілдерден (мүмкін, шаршау сияқты басқа да проблемаларға әкелуі мүмкін), сыртқы үйкелістен, электрлік жылыту элементтерінің мерзімінен бұрын істен шығуынан және көптеген басқа да күтпеген проблемалардан туындайды. Бұған қоса, экологиялық шығындарды да ескеру керек (бірақ көбінесе ескерілмейді). Экологиялық шығындар биоқоқыстың алдын алу үшін биоцидтерді қолданудан, қоқыс салдарынан төмендеген өнімділікті өтеу үшін отынның артуынан және бір реттік салқындату жүйелерінде салқындату суының көбеюінен туындайды. Мысалы, 500 МВт (нетто электр қуаты) электр стансасының бір блогындағы "қалыпты" қоқыс бу турбинасының өнімділігін 5 МВт және одан да көп мөлшерде төмендетуі мүмкін. 1300 МВт атом электр стансасында, әдеттегі шығын 20 МВт және одан да көп болуы мүмкін (қоқыс салдарынан құрылымдық элементтердің нашарлауына байланысты станса толығымен тоқтауы мүмкін, шығын 100%-ға жетеді). Теңіз суын тұщыландыру стансаларында қоқыс өндірілген өнімнің пайызын екі таңбалы көрсеткішпен төмендетуі мүмкін (өндірілген өнімнің пайызы – бұл өндірілген дистилляттың массасын процесте қолданылатын буға қатысты көрсететін шама). Компрессорлық салқындатқыштардағы қосымша электр энергиясын тұтыну да екі таңбалы көрсеткіште болады. Операциялық шығындарға қоса, капиталдық шығындар да артады, себебі жылу алмастырғыштар қоқыс салдарынан жылу берудің төмендеуін өтеу үшін үлкенірек көлемде жобалануы керек. Жоғарыда аталған шығындарға құрылымдық элементтерді тексеруге, тазалауға және жөндеуге қажетті уақыттың құнын (әдеттегі электр стансасында тоқтаудың бір күніне миллион долларлық кіріс жоғалту) және осы техникалық қызмет көрсетуге жұмсалатын шығындарды қосу қажет. Ақырында, қоқыс көбінесе құрылымдық элементтердің немесе бүкіл стансаның қызмет мерзімін шектейтін ауыр зақымданулардың түпкі себебі болып табылады.

Fouling is ubiquitous and generates tremendous operational losses, not unlike corrosion. For example, one estimate puts the losses due to fouling of heat exchangers in industrialized nations to be about 0.25% of their GDP. Another analysis estimated (for 2006) the economical loss due to boiler and turbine fouling in China utilities at 4.68 billion dollars, which is about 0.169% the country GDP. The losses initially result from impaired heat transfer, corrosion damage (in particular under deposit and crevice corrosion), increased pressure drop, flow blockages, flow redistribution inside components, flow instabilities, induced vibrations (possibly leading to other problems, e. g., fatigue), fretting, premature failure of electrical heating elements, and a large number of other often unanticipated problems. In addition, the ecological costs should be (but typically are not) considered. The ecological costs arise from the use of biocides for the avoidance of biofouling, from the increased fuel input to compensate for the reduced output caused by fouling, and an increased use of cooling water in once through cooling systems. For example, "normal" fouling at a conventionally fired 500 MW (net electrical power) power station unit accounts for output losses of the steam turbine of 5 MW and more. In a 1,300 MW nuclear power station, typical losses could be 20 MW and up (up to 100% if the station shuts down due to fouling induced component degradation). In seawater desalination plants, fouling may reduce the gained output ratio by two digit percentages (the gained output ratio is an equivalent that puts the mass of generated distillate in relation to the steam used in the process). The extra electrical consumption in compressor operated coolers is also easily in the two digit area. In addition to the operational costs, also the capital cost increases because the heat exchangers have to be designed in larger sizes to compensate for the heat transfer loss due to fouling. To the output losses listed above, one needs to add the cost of down time required to inspect, clean, and repair the components (millions of dollars per day of shutdown in lost revenue in a typical power plant), and the cost of actually doing this maintenance. Finally, fouling is often a root cause of serious degradation problems that may limit the life of components or entire plants.

Қаптамаға қарсы бақылау

Тоңазытқышқа кіруді бақылаудың ең негізгі және әдеттегі әдісі – тоңазытқыш түрлерінің салқындату суының контурына енуін болдырмау. Бу электр станцияларында және су технологиясының басқа да ірі өнеркәсіптік орналымдарында макроқоқыстануды алдын-ала сүзгілеу және салқындату суының қоқыс тұтқыштары арқылы болдырмауға болады. Кейбір зауыттар сыртқы заттарды жою бағдарламасын қолданады (құралдарды жөндеу кезінде ұмытып кету сияқты, қажетсіз материалдардың енгізілу мүмкіндігін жою үшін). Ауыспалы бөлшектердің сызатын бақылау үшін кейде акустикалық бақылау қолданылады. Микроқоқыстану жағдайында суды тазарту суды тазартудың кеңейтілген әдістерімен, микрофильтрациямен, мембраналық технологиямен (кері осмос, электродионизация) немесе ион алмастыру шайырларымен жүзеге асырылады. Су құбырлары жүйелерінде коррозия өнімдерінің пайда болуын көбінесе процесс сұйықтығының pH-ын бақылау (әдетте аммиак, морфолин, этаноламин немесе натрий фосфатымен сілтілендіру), суда еріген оттегінің бақылауы (мысалы, гидразин қосу арқылы) немесе коррозияға қарсы ингибиторларды қосу арқылы азайтуға болады. Салыстырмалы түрде төмен температурадағы су жүйелері үшін қолданылатын биоцидтерді былай жіктеуге болады: хлорлы және бромды органикалық қосылыстар, хлорлы және бромды кескіштер, озонды және оттегі кескіштер, тотықпайтын биоцидтер. Тотықпайтын биоцидтердің ең маңыздыларының бірі – хлорметилизотиазолинон мен метилизотиазолинон қоспасы. Сондай-ақ дибромнитрилопропионамид және төртінші аммоний қосылыстары қолданылады. Су асты кемелерінің корпустары үшін түп бояулары қолданылады. Химиялық қоқыстануды тежегіштер көптеген жүйелерде қоқыстануды азайта алады, негізінен қоқыстану процесінің кристалдану, жабысу немесе консолидациялану қадамдарына кедергі келтіру арқылы. Су жүйелері үшін мысалдар: хелаттаушы агенттер (мысалы, EDTA), ұзын тізбекті алифалық аминдер немесе полиаминдер (мысалы, октадециламин, геламин және басқа да «пленка түзетін» аминдер), органикалық фосфоникалық қышқылдар (мысалы, этидрон қышқылы) немесе полиэлектролиттер (мысалы, полиакрил қышқылы, полиметакрил қышқылы, әдетте молекулалық салмағы 10000-нан төмен). Отпен жұмыс істейтін қазандықтарда алюминий немесе магний қоспалары күлдің балқу температурасын төмендетіп, алып тастау оңай болатын шөгінділердің пайда болуына ықпал етеді. Сондай-ақ, химиялық заттарды қараңыз. Магниттік суды тазарту 1950 жылдан бері қоқыстануды бақылаудағы тиімділігі туралы дау тудырып келеді. Басым пікір, ол жай ғана «жұмыс істемейді». Дегенмен, кейбір зерттеулер оның кейбір жағдайларда кальций карбонатының жиналуын азайтуға тиімді болуы мүмкін екенін көрсетеді. Компоненттің жобалау деңгейінде, қоқыстануды көбінесе (бірақ әрдайым емес) компонент бойында салыстырмалы түрде жоғары (мысалы, 2 м/с) және біркелкі сұйықтық жылдамдығын сақтау арқылы азайтуға болады. Тұрақтағы аймақтарды жою қажет. Компоненттер әдетте тазалаулар арасында күтілетін қоқыстануды қабылдауға арналған. Алайда, айтарлықтай артық жобалау жобалау қателігі болуы мүмкін, өйткені ол жылдамдықтың төмендеуіне байланысты қоқыстанудың көбеюіне әкелуі мүмкін. Жүйедегі мерзімді қысым импульстері немесе кері ағын, егер бұл мүмкіндік жобалау кезінде мұқият енгізілсе, тиімді болуы мүмкін. Бу генераторларына немесе буландырғыштарға әрқашан ауа шығару мүмкіндігі қосылады, бұл қоқыс шығаруды тудыратын немесе күшейтетін ұшпалы қоспалардың жиналуын бақылау үшін. Аз қоқыстанушы беттер (мысалы, өте тегіс, иондармен имплантацияланған немесе тефлон сияқты төмен беткі энергиясы бар) кейбір қолданбалар үшін таңдау болып табылады. Қазіргі заманғы компоненттер, әдетте, ішкі бөлшектерді тексеруді және мерзімді тазалауды жеңілдету үшін жобалануы қажет. Желідегі қоқыстануды бақылау жүйелері кейбір қолдануға арналған, сондықтан алдын ала болжанбайтын тоқтату қажет болған немесе зақым келгенге дейін үрлеу немесе тазарту қолданылуы мүмкін. Химиялық немесе механикалық тазарту процестері жинақталған және тарақтарды алып тастау үшін, егер қоқыстану жүйелік өнімділікке әсер ететін нүктеге жететін болса немесе қоқыстанудан туындаған елеулі деградация басталғанда (мысалы, коррозия арқылы) ұсынылады. Бұл процестерге қышқылдар мен кешендеуші заттармен қышқылдау, жоғары жылдамдықты су ұшқыштарымен («су ұшқышы») тазалау, металл, губка немесе басқа да шарлармен қайта айналдыру («жарылыс») немесе офлайн механикалық «пуля типті» түтік тазалағыштарды жылжыту жатады. Химиялық тазарту химиялық заттарды қолдану, сақтау және кәдеге шығару арқылы қоршаған ортаға зиян келтірсе, айналымды тазалау шарларымен немесе офлайн «пуля типті» тазалау арқылы механикалық тазарту экологиялық таза балама болуы мүмкін. Кейбір жылу алмастыру қолданбаларында динамикалық қабырғасы сызылған жылу алмастырғыштармен механикалық жеңілдету мүмкіндігі бар. Сондай-ақ, көптеген нақты қолданбалар үшін ультрадыбыстық немесе абразивті тазалау әдістері қол жетімді.

The most fundamental and usually preferred method of controlling fouling is to prevent the ingress of the fouling species into the cooling water circuit. In steam power stations and other major industrial installations of water technology, macro fouling is avoided by way of pre filtration and cooling water debris filters. Some plants employ foreign object exclusion program (to eliminate the possibility of salient introduction of unwanted materials, e. g., forgetting tools during maintenance). Acoustic monitoring is sometimes employed to monitor for fretting by detached parts. In the case of micro fouling, water purification is achieved with extensive methods of water treatment, microfiltration, membrane technology (reverse osmosis, electrodeionization) or ion exchange resins. The generation of the corrosion products in the water piping systems is often minimized by controlling the pH of the process fluid (typically alkalinization with ammonia, morpholine, ethanolamine or sodium phosphate), control of oxygen dissolved in water (for example, by addition of hydrazine), or addition of corrosion inhibitors. For water systems at relatively low temperatures, the applied biocides may be classified as follows: inorganic chlorine and bromide compounds, chlorine and bromide cleavers, ozone and oxygen cleavers, unoxidizable biocides. One of the most important unoxidizable biocides is a mixture of chloromethyl isothiazolinone and methyl isothiazolinone. Also applied are dibrom nitrilopropionamide and quaternary ammonium compounds. For underwater ship hulls bottom paints are applied. Chemical fouling inhibitors can reduce fouling in many systems, mainly by interfering with the crystallization, attachment, or consolidation steps of the fouling process. Examples for water systems are: chelating agents (for example, EDTA), long chain aliphatic amines or polyamines (for example, octadecylamine, helamin, and other "film forming" amines), organic phosphonic acids (for example, etidronic acid), or polyelectrolytes (for example, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, usually with a molecular weight lower than 10000). For fired boilers, aluminum or magnesium additives can lower the melting point of ash and promote creation of deposits which are easier to remove. See also process chemicals. Magnetic water treatment has been a subject of controversy as to its effectiveness for fouling control since the 1950s. The prevailing opinion is that it simply "does not work". Nevertheless, some studies suggest that it may be effective under some conditions to reduce buildup of calcium carbonate deposits. On the component design level, fouling can often (but not always) be minimized by maintaining a relatively high (for example, 2 m/s) and uniform fluid velocity throughout the component. Stagnant regions need to be eliminated. Components are normally overdesigned to accommodate the fouling anticipated between cleanings. However, a significant overdesign can be a design error because it may lead to increased fouling due to reduced velocities. Periodic on line pressure pulses or backflow can be effective if the capability is carefully incorporated at the design time. Blowdown capability is always incorporated into steam generators or evaporators to control the accumulation of non volatile impurities that cause or aggravate fouling. Low fouling surfaces (for example, very smooth, implanted with ions, or of low surface energy like Teflon) are an option for some applications. Modern components are typically required to be designed for ease of inspection of internals and periodic cleaning. On line fouling monitoring systems are designed for some application so that blowing or cleaning can be applied before unpredictable shutdown is necessary or damage occurs. Chemical or mechanical cleaning processes for the removal of deposits and scales are recommended when fouling reaches the point of impacting the system performance or an onset of significant fouling induced degradation (e. g., by corrosion). These processes comprise pickling with acids and complexing agents, cleaning with high velocity water jets ("water lancing"), recirculating ("blasting") with metal, sponge or other balls, or propelling offline mechanical "bullet type" tube cleaners. Whereas chemical cleaning causes environmental problems through the handling, application, storage and disposal of chemicals, the mechanical cleaning by means of circulating cleaning balls or offline "bullet type" cleaning can be an environmentally friendlier alternative. In some heat transfer applications, mechanical mitigation with dynamic scraped surface heat exchangers is an option. Also ultrasonic or abrasive cleaning methods are available for many specific applications.