循環(huán)冷卻水處理ppt課件

1、第三章第三章 循環(huán)冷卻水處理循環(huán)冷卻水處理 第一節(jié)第一節(jié) 循環(huán)冷卻水處理概況循環(huán)冷卻水處理概況 第二節(jié)第二節(jié) 循環(huán)冷卻水中金屬的腐蝕及其控制循環(huán)冷卻水中金屬的腐蝕及其控制 第三節(jié)第三節(jié) 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物及其控制的沉積物及其控制 第四節(jié)第四節(jié) 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的微生物及其控制微生物及其控制 第五節(jié)第五節(jié) 冷卻水系統(tǒng)的清洗和預(yù)膜冷卻水系統(tǒng)的清洗和預(yù)膜 第六節(jié)第六節(jié) 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的日常運(yùn)行循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的日常運(yùn)行 第一節(jié)第一節(jié) 循環(huán)冷卻水處理概況循環(huán)冷卻水處理概況 一、一、 冷卻系統(tǒng)的類(lèi)型冷卻系統(tǒng)的類(lèi)型1. 直流冷卻水系統(tǒng) 冷卻水僅通過(guò)換熱設(shè)備一次，用過(guò)后

2、就排放掉。不需要其他冷卻水構(gòu)筑物，因而投資少、操作簡(jiǎn)單，但是冷卻水的操作費(fèi)用大，且不符合節(jié)水的要求。圖3-1 直流冷卻水系統(tǒng) 2.2.密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 冷卻水密閉循環(huán)，并交替冷卻和加熱，而不與空氣接觸。水的再冷通常通過(guò)另一臺(tái)換熱設(shè)備用其他冷卻介質(zhì)冷卻的。一般用于發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)或有特殊要求的單臺(tái)換熱設(shè)備。 圖3-2 封閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)密閉系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)密閉系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)（1）水溫易控制；（2）水質(zhì)問(wèn)題的控制簡(jiǎn)單化：補(bǔ)充水量少；（3）補(bǔ)充水僅用于補(bǔ)償水泵填料的泄露水量或因檢修而排放的水量；（4）水的蒸發(fā)很少；（5）結(jié)垢程度較輕：一般用軟化水或去離子水。（6）腐蝕問(wèn)題不嚴(yán)重：氧不是

3、處于飽和狀態(tài)。 3.3.敞開(kāi)式蒸發(fā)系統(tǒng)敞開(kāi)式蒸發(fā)系統(tǒng) 冷卻水通過(guò)熱交換器后，水溫提高成為熱水，熱水經(jīng)冷卻塔曝氣與空氣接觸，由于水的蒸發(fā)散熱和接觸散熱使水溫降低，冷卻后的水再循環(huán)利用。又稱(chēng)為冷卻塔系統(tǒng)。 圖3-3 敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)1-補(bǔ)充水（M）；2-冷卻塔；3-冷水池；4-循環(huán)水泵；5-滲漏水（F）；6-冷卻水；7-冷卻用換熱器；8-熱水（R）；9-排污水（B）；10-蒸發(fā)損失（E）；11-風(fēng)吹損失（D）；12-空氣 v水的蒸發(fā)散熱 水在冷卻設(shè)備中形成大小水滴或極薄水膜，擴(kuò)大其與空氣的接觸面積和延長(zhǎng)接觸時(shí)間，加強(qiáng)水的蒸發(fā)，使水汽從水中帶走汽化所需的熱量，從而使水冷卻。 v水的接觸傳熱 水面

4、與較低溫度的空氣接觸，由于溫差使熱水中的熱量傳到空氣中去，水溫得到降低。溫差愈大，傳熱效果愈好。 v水的輻射傳熱 不需要傳熱介質(zhì)的作用，而是由一種電磁波的形式來(lái)傳播熱能的現(xiàn)象。 水冷卻的原理 冷卻水系統(tǒng)中，用來(lái)降低水溫的構(gòu)筑物或設(shè)備成為冷卻構(gòu)筑物或冷卻設(shè)備。按其熱水與空氣接觸方式的不同，可分為：v水面冷卻構(gòu)筑物 又稱(chēng)涼水池 ，需要冷卻的水流入池內(nèi)，通過(guò)自然蒸發(fā)、輻射和對(duì)流傳熱逐漸將水冷卻到適當(dāng)再用的溫度。冷卻過(guò)程緩慢，效率低，溫差小。且需要很大的貯水池。v噴水池 池內(nèi)裝有水管、噴嘴或電動(dòng)噴水組件，由噴嘴把水噴到大氣中，從而增加了蒸發(fā)量，即使在較小的水池也能加速冷卻。水的消耗大，約為循環(huán)水量的1

5、.0-5.0% 。易帶入周?chē)碾s質(zhì)。v冷卻塔 是一個(gè)塔型建筑，水氣熱交換在塔內(nèi)進(jìn)行，可以人工控制空氣流量來(lái)加強(qiáng)空氣與水的對(duì)流作用來(lái)提高冷卻效果。占地面積小、冷卻效果好。有自然通風(fēng)式和機(jī)械通風(fēng)式。冷卻塔包括通風(fēng)筒、配水系統(tǒng)、淋水裝置、通風(fēng)設(shè)備、收水器、集通風(fēng)筒、配水系統(tǒng)、淋水裝置、通風(fēng)設(shè)備、收水器、集水池水池等部分 冷卻設(shè)備的種類(lèi)與結(jié)構(gòu)冷卻設(shè)備的種類(lèi)與結(jié)構(gòu) 圖3-4 自然通風(fēng)冷卻塔 圖3-5 機(jī)械通風(fēng)冷卻塔1-配水系統(tǒng)；2-填料；3-百葉窗； 1-配水系統(tǒng)；2-填料；3-百葉窗；4-集水池；5-空氣分配區(qū)；6-風(fēng)筒； 4-集水池；5-空氣分配區(qū)；6-風(fēng)機(jī)；7-熱空氣和水蒸汽；8-冷水 7-風(fēng)筒；

6、8-熱空氣和水蒸汽；9-冷水 圖3-6 玻璃鋼冷卻塔1-玻璃鋼塔體；2-淋水裝置；3-填料；4-空氣；5-接水盤(pán)；6-冷卻水；7-熱水；8-排風(fēng)扇；9-熱空氣和水蒸汽 冷卻塔效率的衡量指標(biāo)冷卻塔效率的衡量指標(biāo) 冷卻幅高（也稱(chēng)濕球溫差） 冷卻水溫和空氣濕球溫度的差值 T2-。代表該地?zé)崴鋮s所能達(dá)到的極限值。T2-越小，效能越高。冷卻幅寬 冷卻塔的回水和出水溫度的差值，T1-T2。 淋水密度 指冷卻塔單位面積上的熱水噴灑負(fù)荷，m3/(m2h)。 淋水密度與冷卻幅寬、水的比熱的乘積稱(chēng)為冷卻構(gòu)筑物單位面積的熱負(fù)荷。敞開(kāi)式冷卻水的工況敞開(kāi)式冷卻水的工況 冷卻過(guò)程中的三種損失:蒸發(fā)損失、風(fēng)吹損失、排污量

7、補(bǔ)充水量 M = E + D + B + F， （1）蒸發(fā)損失E E = a (R-B), a = e (t2-t1) （2）風(fēng)吹損失D D = (0.2%-0.5%) R （3）排污損失B B = E/(K-1) （4）滲漏損失F M、E、D、B分別代表補(bǔ)充水量、蒸發(fā)損失、風(fēng)吹損失、排污量，R為系統(tǒng)中循環(huán)水量，e為損失系數(shù)，K為濃縮倍數(shù)。離子濃度的改變 圖3-7 降低濃縮倍數(shù)時(shí)水中 圖3-8提高濃縮倍數(shù)時(shí)水中 離子濃度變化曲線 離子濃度變化曲線 不論系統(tǒng)中某離子的初始濃度為多少，隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，其最終的濃度總是濃縮倍數(shù)和補(bǔ)充水中離子濃度的乘積。由此證明了控制好補(bǔ)充水量和排污量能使系統(tǒng)中某

8、些離子濃度穩(wěn)定在一個(gè)定值。濃縮倍數(shù) 指循環(huán)水中某物質(zhì)的濃度和補(bǔ)充水中某物質(zhì)的濃度之比。用來(lái)計(jì)算濃縮倍數(shù)的物質(zhì)要求他們的濃度除了隨濃縮過(guò)程增加外不受其他條件干擾。二、二、 敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)產(chǎn)生的問(wèn)題敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)產(chǎn)生的問(wèn)題沉積物的析出和附著沉積物的析出和附著 重碳酸鹽分解產(chǎn)生碳酸鈣水垢，輕者降低換熱器的傳熱效率，重者堵塞管道。有害離子引起的腐蝕有害離子引起的腐蝕 溶解氧引起電化學(xué)腐蝕 有害離子引起腐蝕微生物的滋生和粘泥微生物的滋生和粘泥 細(xì)菌和藻類(lèi)繁殖，生成生物粘泥而引起腐蝕、管道堵塞三、三、 敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水處理的重要性敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水處理的重要性穩(wěn)定生產(chǎn)節(jié)約水資源減少環(huán)境污染節(jié)約鋼

9、材第二節(jié)第二節(jié) 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中金屬的腐蝕及其控制循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中金屬的腐蝕及其控制 一、一、 冷卻水中金屬腐蝕的機(jī)理冷卻水中金屬腐蝕的機(jī)理 造成金屬腐蝕的是金屬的陽(yáng)極溶解反應(yīng)。因此，金屬的腐蝕破壞僅出現(xiàn)在腐蝕電池中的陽(yáng)極區(qū)，而陰極區(qū)是不腐蝕的。 孤立的金屬腐蝕時(shí)，在金屬表面上同時(shí)以相等速度進(jìn)行著一個(gè)陽(yáng)極反應(yīng)和一個(gè)陰極反應(yīng)的現(xiàn)象，稱(chēng)為電極反應(yīng)的耦合。互相耦合的反應(yīng)稱(chēng)為共軛反應(yīng)，而相應(yīng)的腐蝕體系則稱(chēng)為共軛體系。在共扼體系中，總的陽(yáng)極反應(yīng)速度與總的陰極反應(yīng)速度相等。此時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)釋放出的電子恰好為陰極反應(yīng)所消耗，金屬表面沒(méi)有電荷的積累，故其電極電位也不隨時(shí)間而變化。 從以上的討論中可以看到，在腐蝕

10、控制中，只要控制腐蝕從以上的討論中可以看到，在腐蝕控制中，只要控制腐蝕過(guò)程中的陽(yáng)極反應(yīng)和陰極反應(yīng)兩者中的任意過(guò)程中的陽(yáng)極反應(yīng)和陰極反應(yīng)兩者中的任意個(gè)電極反應(yīng)的速個(gè)電極反應(yīng)的速度，則另一個(gè)電極反應(yīng)的速度也會(huì)隨之而受到控制，從而使整度，則另一個(gè)電極反應(yīng)的速度也會(huì)隨之而受到控制，從而使整個(gè)腐蝕過(guò)程的速度受到控制。個(gè)腐蝕過(guò)程的速度受到控制。 二、二、 影響腐蝕的因素影響腐蝕的因素 （一）化學(xué)因素（一）化學(xué)因素 （二）物理因素（二）物理因素 （三）微生物（三）微生物 1.pH值 1.溫度 2.溶解鹽 2.金屬相對(duì)面積 3.溶解氣體 3.流速 4.懸浮物 4.不同金屬 5.冶金學(xué)方面 （一）化學(xué)因素（一）

11、化學(xué)因素 pHpH值值 pH值對(duì)金屬腐蝕速度的影響取決于該金屬的氧化物在水中的溶解度對(duì)pH值的依賴(lài)關(guān)系。 溶解鹽溶解鹽 溶液電導(dǎo)率的升高使初期腐蝕速度也升高；像Cl-、SO42-等腐蝕性離子，可以破壞金屬的陽(yáng)極氧化保護(hù)膜，從而進(jìn)一步加速腐蝕；構(gòu)成硬度和堿度的離子對(duì)腐蝕卻有抑制作用；在電解質(zhì)濃度高的水中，氧的溶解度下降，所以含鹽量高時(shí)腐蝕速度降低。 pH值對(duì)腐蝕速度的影響 溶解固體對(duì)腐蝕速率的影響 不同溫度時(shí)氧含量對(duì)腐蝕的影響 溶解氣體溶解氣體 (1)溶解氧 起去極化作用，會(huì)促進(jìn)腐蝕。 當(dāng)水中含氧不一致時(shí)，會(huì)形成氧濃差充氣電池，表現(xiàn)形式為垢下腐蝕。 在某些情況下氧是氧化性鈍化劑，能使金屬鈍化而免

12、于腐蝕，如在鋁的腐蝕過(guò)程中 (2)二氧化碳 溶于水后形成碳酸，增大水的酸性，從而有利于氫的逸出和金屬表面膜的溶解破壞。 (3)氨 會(huì)選擇性地腐蝕銅： NH3 + H2O = NH4OH NH4OH + Cu2+ = Cu(NH3)2+ + H2O (4)硫化氫 導(dǎo)致pH降低；和鐵反應(yīng)生成硫化鐵（陰極），與鐵形成電偶腐蝕懸浮物懸浮物 主要是易沉積在換熱器表面引起垢下腐蝕。當(dāng)冷卻水流速過(guò)高時(shí)，顆粒容易對(duì)硬度較低的金屬或合金產(chǎn)生磨損腐蝕。溫度溫度 溫度升高，腐蝕的化學(xué)反應(yīng)速度就提高。 溫度與擴(kuò)散速度成正比，與過(guò)電壓、粘度成反比。增加擴(kuò)散量能使更多氧到達(dá)金屬表面，導(dǎo)致腐蝕電池去極化；過(guò)電壓下降時(shí)，因析

13、氧而導(dǎo)致去極化；粘度下降有利于陰陽(yáng)極去極化，即有利與大氣中氧的溶解和加速氫氣的逸出。 在金屬相鄰的區(qū)域內(nèi)，溫度不同，就會(huì)加劇點(diǎn)蝕，熱的部位為陽(yáng)極，冷的部位為陰極。 溫度對(duì)腐蝕速率的影響 溫差產(chǎn)生的 A-敞開(kāi)系統(tǒng)；B-密閉系統(tǒng) 自發(fā)電池（二）物理因素（二）物理因素金屬相對(duì)面積金屬相對(duì)面積 （面積效應(yīng)）（面積效應(yīng)） 腐蝕速率與陰極和陽(yáng)極面積的比例成正比關(guān)系。 不同金屬：鎳-鋼結(jié)合時(shí)，鎳為陰極。采用管-管板連接，鋼-鎳則腐蝕加劇 鎳-鋼增腐蝕小得多。 同一金屬：鈍化膜破壞。（點(diǎn)蝕）流速流速 一般情況下流速增加使腐蝕速度增加。在高流速區(qū)域，層流區(qū)的厚度減少， 氧容易達(dá)到金屬表面，氧的去極化作用導(dǎo)致腐蝕

14、加速進(jìn)行。 高速流水會(huì)沖走可能成為鈍化層的腐蝕產(chǎn)物，從而加劇腐蝕。不同金屬不同金屬 不同金屬的接觸而引起的腐蝕稱(chēng)為電偶腐蝕。電偶腐蝕的驅(qū)動(dòng)力是金屬間的電位差，電偶中的陽(yáng)極腐蝕。（陰極保護(hù)）冶金學(xué)方面冶金學(xué)方面 金屬的均勻性：非均相金屬的夾雜區(qū)、晶粒結(jié)構(gòu)的金屬化合物上的夾雜區(qū) 金屬表面狀況：表面總有缺陷，如劃痕、裂紋等； 靜態(tài)應(yīng)力：交變應(yīng)力。 微生物的粘泥引起垢下腐蝕。 一些微生物的新陳代謝過(guò)程參與了電化學(xué)過(guò)程，促使腐蝕加速。如，厭氧菌會(huì)形成濃差電池，加快局部腐蝕；某些種類(lèi)的細(xì)菌還會(huì)產(chǎn)生酸性化合物；去磺弧菌屬是硫酸鹽還原菌，可使硫酸鹽生成硫化氫；硫桿菌屬把硫酸鹽氧化成硫酸。（三）微生物（三）微生

15、物三、腐蝕的形態(tài) 腐蝕常見(jiàn)的形態(tài)有均勻腐蝕、點(diǎn)蝕、侵蝕、選擇性腐蝕、垢下腐蝕、縫隙腐蝕、水線腐蝕、開(kāi)裂腐蝕（應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂）。 均勻腐蝕（全面腐蝕）均勻腐蝕（全面腐蝕） 是循環(huán)冷卻水中遇到的最普遍的問(wèn)題。 均勻腐蝕指在腐蝕介質(zhì)的作用下，金屬整個(gè)表面發(fā)生的腐蝕破壞，基本按相同的腐蝕速度進(jìn)行。這是因?yàn)榻饘俦砻娴年庩?yáng)極交叉分布，大量的微陰極微陽(yáng)極反應(yīng)同時(shí)發(fā)生，金屬具有相同的腐蝕電流，腐蝕產(chǎn)物在整個(gè)金屬表面形成。均勻腐蝕是在金屬正常的腐蝕允許范圍內(nèi)，一般在設(shè)計(jì)時(shí)納入設(shè)計(jì)壽命之中。 點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕 最常見(jiàn)的一種腐蝕形態(tài)，通常其腐蝕深度大于其孔徑。點(diǎn)蝕深度與大陰極和小陽(yáng)極的面積比率成正比關(guān)系。在含活性陰離子的介質(zhì)

16、中，鈍化膜的平衡破壞，溶解占優(yōu)勢(shì)，形成孔蝕核，蝕核長(zhǎng)大成為蝕孔，蝕孔發(fā)展形成氧濃差電池，最后形成閉塞電池，在酸化自催化作用下造成腐蝕加速。（1）沖擊腐蝕 在湍流水中，含溶解固形物和懸浮物或所攜帶的氣體含量較高的水中氧化物的鈍化膜常遭受破壞，使金屬設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的局部腐蝕。如換熱器管束的入口、節(jié)流區(qū)、直角彎管及彎頭處受水侵蝕最嚴(yán)重。銅及其合金。海軍黃銅、鋁黃銅和銅鎳合金較能抗沖擊腐蝕。 受沖擊腐蝕的金屬斷面 侵蝕侵蝕 是在高流速條件下形成的。分為沖擊腐蝕沖擊腐蝕和氣蝕氣蝕兩種。（2）氣蝕（空泡腐蝕） 在流速高、壓力變化大，且含溶解氣體或滲入氣體的水中易發(fā)生，如泵葉輪的吸水側(cè)、管網(wǎng)系統(tǒng)的直角彎管、球

17、閥或閘閥的出水側(cè)。當(dāng)水流到較高壓力時(shí)，低壓區(qū)形成的氣泡發(fā)生破裂，產(chǎn)生很高的沖擊壓力，可以到達(dá)幾十到幾百M(fèi)pa,導(dǎo)致金屬表面被腐蝕成為蝕坑、裂紋和穿孔。氣蝕外表往往是又深又圓的麻坑，但無(wú)銹瘤。溶解氮含量高時(shí)會(huì)加劇氣蝕。 合金中的某一種元素首先被侵蝕，從合金主體中被浸提出。（1）脫鋅腐蝕 鋅從黃銅中侵蝕下來(lái)，使銅的結(jié)構(gòu)變成脆弱的孔狀體，表面呈淡紅色，而不是黃色。當(dāng)存在氧的濃度差、低流速、高溫、酸性和堿性介質(zhì)和曝氣的水，會(huì)加劇這種侵蝕。脫鋅有兩種：塞式（在高鹽水中，涉及面積小，但穿透很深）和層式（面積大且均勻，沿整個(gè)金屬表面發(fā)生） （2）石墨化作用 鑄鐵會(huì)選擇性地失鐵。金屬保持一個(gè)弱石墨和氧化鐵結(jié)構(gòu)

18、，石墨的過(guò)電壓很低，會(huì)由于氧的放出而導(dǎo)致侵蝕蔓延。通常情況下，晶粒邊界首先受到侵蝕，然后逐步蔓延。在低pH值、高含量溶解固體、硫化氫氣體之類(lèi)的酸性污染物會(huì)加速石墨化作用。選擇性腐蝕選擇性腐蝕 垢下腐蝕垢下腐蝕 垢下腐蝕屬于氧的濃差電池腐蝕。 沉積物控制不善，會(huì)引起垢下腐蝕。一旦發(fā)生，腐蝕會(huì)循環(huán)加劇，藥劑也無(wú)濟(jì)于事。低流速區(qū)域易發(fā)生。 防止垢下腐蝕的措施：加大流速減少沉積物，加強(qiáng)對(duì)微生物的控制，減少微生物粘泥?？p隙腐蝕縫隙腐蝕 氧濃差電池的形成對(duì)腐蝕的開(kāi)始起促進(jìn)作用，酸化自催化作用是造成腐蝕加速的根本原因。侵蝕程度與陽(yáng)極縫隙的面積和周?chē)年帢O面積的比率成正比關(guān)系。水線侵蝕水線侵蝕 在未充滿(mǎn)水的配

19、水系統(tǒng)或熱交換器以及各種容器內(nèi)都有一個(gè)三相區(qū)：上部是空氣，下部是冷卻水和金屬本身。三相的存在會(huì)同時(shí)產(chǎn)生充氣濃差電池充氣濃差電池和縫隙腐蝕縫隙腐蝕。在金屬和交界的彎月面部分容易發(fā)生氧的去極化，這一充滿(mǎn)氣體的部分成為陰極，而緊挨著它的金屬區(qū)則為陽(yáng)極。一般用陰極抑制劑來(lái)克服水線侵蝕，但劑量要適當(dāng)。 應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂 （1）晶間開(kāi)裂腐蝕 晶間開(kāi)裂腐蝕產(chǎn)生于 晶粒邊界之間；一般出現(xiàn)在陽(yáng)極晶粒的邊界。如奧氏體和馬氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕。 金屬在制造過(guò)程中常處于應(yīng)力狀態(tài)，會(huì)在垂直于應(yīng)力方向上開(kāi)裂。在高溫、高氯化物濃度或腐蝕條件的存在，都會(huì)促使晶間腐蝕開(kāi)裂。 （2）穿晶開(kāi)裂腐蝕 穿晶開(kāi)裂腐蝕表現(xiàn)為穿過(guò)晶

20、粒。發(fā)生在反復(fù)承受應(yīng)力的條件下發(fā)生。純金屬抵抗穿晶開(kāi)裂的能力較強(qiáng)。 晶間應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（200） 穿晶應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（200） 腐蝕速度又稱(chēng)為腐蝕速率或腐蝕率。工業(yè)冷卻水處理的文獻(xiàn)中，已經(jīng)采用SI制的mma(毫米年）和ma(微米年)作為腐蝕速度的單位。它們的物理意義是：如果金屬表面各處的腐蝕是均勻的，則金屬表面每年的腐蝕深度將是多少mm(毫米)或m(微米)。 對(duì)冷卻水系統(tǒng)中金屬的腐蝕控制并不是要求絕對(duì)不發(fā)生腐蝕(即腐蝕速度為零)，而是要求把金屬的腐蝕速度控制在一定范圍。 設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中腐蝕控制指標(biāo)規(guī)定：碳鋼換熱器管壁的腐蝕速度宜小于0.125mma；鋼合金和不銹鋼換熱器管壁的腐蝕速度

21、宜小于0.005mma。四 冷卻水中腐蝕的控制方法 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中金屬腐蝕的控制方法很多，常用的有1.提高冷卻水的pH值2.添加緩蝕劑3.選用耐蝕材料的換熱器4.用防腐阻垢涂料涂覆（一）提高（一）提高pH值控制腐蝕值控制腐蝕 碳鋼的腐蝕速度與PH值的關(guān)系 由金屬腐蝕的理論可知，隨著水pH值的增加，水中氫離子的濃度降低，金屬腐蝕過(guò)程中氫離子去極化的陰極反應(yīng)受到抑制，碳鋼表面生成氧化性保護(hù)膜的傾向增大，故冷卻水對(duì)碳鋼的腐蝕性隨其PH值的增加而降低。冷卻水的pH值對(duì)碳鋼腐蝕速度的影響未保護(hù)碳鋼的腐蝕速度；- 碳鋼管壁腐蝕速度容許值的上限 提高提高pH值控制碳鋼腐蝕的原理值控制碳鋼腐蝕的原理 由上圖

22、中可以看到，在沒(méi)有溶解氧的溶液中，鐵的腐蝕電位 (實(shí)線)總是在a線 (它代表H+ 與H2的平衡電位與pH的關(guān)系) 以下。與此同時(shí)在pH9.5時(shí)，鐵的自然腐蝕電位處子腐蝕區(qū)內(nèi)，這意味著此時(shí)鐵 (或碳鋼) 將發(fā)生折氫的腐蝕。隨著水pH值的增大，鐵的腐蝕電位逐漸接近鐵的穩(wěn)定區(qū)，故鐵的腐蝕速度將隨pH位的增大而降低。在pH9.5 12.5時(shí)，鐵的自然腐蝕電位靠近穩(wěn)定區(qū)的邊界。此時(shí)，鐵的電位實(shí)際處于Fe-Fe3O4體系的平衡電位，F(xiàn)e變?yōu)镕e3O4，腐蝕速度變得很小。在有溶解氧存在的溶液中，鐵的腐蝕電位與無(wú)溶解氧存在時(shí)相比明顯升高(見(jiàn)圖中的虛折線)。在pH8.0時(shí)，氧雖能使鐵的腐蝕電位升高，但還不足以進(jìn)

23、入鈍化區(qū)，鐵的自然腐蝕電位仍處于腐蝕區(qū)內(nèi)，此時(shí)，氧將使鐵的腐蝕速度增加。當(dāng)pH8.0時(shí)，氧使鐵的表面生成一層鈍化膜 (主要成分為- Fe2O3)，鐵的腐蝕電位升高而進(jìn)人鈍化區(qū)內(nèi)。在水中沒(méi)有氯離子的情況下，鐵將得到保護(hù)。 堿性冷卻水處理堿性冷卻水處理 第一種是廣義的堿性冷卻水處理，是指將循環(huán)冷卻水的運(yùn)行pH值控制在大于7.0的冷卻水處理。這種處理實(shí)際上包括了兩大類(lèi)： (1)不加酸調(diào)節(jié)pH值的堿性冷卻水處理 在循環(huán)冷卻水運(yùn)行過(guò)程中，人們不再向冷卻水中加酸以調(diào)節(jié)pH值，而是讓冷卻水在冷卻塔內(nèi)爆氣過(guò)程中達(dá)到其自然平衡pH值，采用這種處理方式，冷卻水的pH值大致為8.09.5； (2)加酸調(diào)節(jié)pH值的堿

24、性冷卻水處理 這是指在循環(huán)冷卻水的運(yùn)行過(guò)程中，向冷卻水中加入酸(一般是濃硫酸)以控制其pH值，使之保持在7.08.0之間的處理。由于pH7.08.0的水已偏于堿性一側(cè)，故也把它歸入堿性冷卻水處理。 第二種是狹義的堿性冷卻水處理。它僅是指那些不加酸調(diào)節(jié)pH值的堿性冷卻水處理。 提高冷卻水提高冷卻水pHpH值的方法值的方法 敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是通過(guò)水在冷卻塔內(nèi)的曝氣過(guò)程而提高其pH值的。 當(dāng)水中游離CO2濃度降到很低，水中的CO2不再逸入大氣，達(dá)到其自然平衡pH值時(shí)，水的pH值大約升高到8.5左右。這種通過(guò)曝氣去提高冷卻水pH值的途徑有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)： （1）它不需要添加藥劑或增加設(shè)備； （2）它不需

25、要人工去控制冷卻水的pH值，而是通過(guò)化學(xué)平衡的規(guī)律而自動(dòng)去控制，故在充分曝氣的條件下，循環(huán)冷卻水的pH值能較可靠地保持在8.09.5的范圍內(nèi)。 提高p pH值后遇到的問(wèn)題 (1) 冷卻水中碳酸鈣的沉積傾向增加，易于引起結(jié)垢和垢下腐蝕。 (2) 循環(huán)冷卻水在pH8.09.5時(shí)運(yùn)行，碳鋼的腐蝕速度雖有所下降，但仍然偏高不一定能達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范要求的0.125mma(5mpy)以下。因此，冷卻水系統(tǒng)在pH8.09.5運(yùn)行時(shí)，除了進(jìn)行結(jié)垢控制和微生物生長(zhǎng)控制外，還需要進(jìn)行腐蝕控制。 (3) 給兩種常用的冷卻水緩蝕劑聚磷酸鹽和鋅鹽的使用帶來(lái)了困難。冷卻水pH值的升高使聚磷酸鹽水解生成磷酸鈣垢的傾向增大，也使

26、鋅離子易于生成氫氧化鋅析出。 右圖是水中鋅離子濃度隨水的pH值變化的情況。隨著pH值的增加，水中鋅離子濃度急劇下降。當(dāng)pH8.09.5時(shí)，鋅離子濃度只能保持在1.00.2mg/L左右。在這樣低的鋅離子濃度下很難使碳鋼的腐蝕速度控制在0.125mm/a以下。 （二）添加緩蝕劑控制腐蝕（二）添加緩蝕劑控制腐蝕緩蝕劑按其抑制的腐蝕反應(yīng)分為陽(yáng)極型、陰極型和混合型三種類(lèi)型。陽(yáng)極型緩蝕劑使金屬形成氧化物保護(hù)膜。陰極型緩蝕劑經(jīng)化學(xué)吸附過(guò)程被吸附在金屬表面，本身形成一層膜，或與金屬離子反應(yīng)后形成膜?；旌闲图?zhèn)鋬煞N性能。緩蝕劑的選用與冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)、水的成分、金屬的類(lèi)型、應(yīng)力、清潔程度、水流速度以及水處理

27、所要達(dá)到的程度、pH值、溶解氧含量、鹽、懸浮物成分等有關(guān)。 I.單一冷卻水緩蝕劑單一冷卻水緩蝕劑1鉻酸鹽是一種氧化性、陽(yáng)極型緩蝕劑。鉻酸鹽有個(gè)臨界濃度。 在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，鉻酸鹽通常以較低的劑量與其他緩蝕劑 (例如鋅鹽、聚磷酸鹽、有機(jī)膦酸鹽等) 復(fù)配成復(fù)合緩蝕劑使用容易還原失效。(H2S) 鉻酸鹽遇到的最大問(wèn)題是它的毒性引起的環(huán)境污染。 2亞硝酸鹽 氧化、陽(yáng)極型緩蝕劑使用有臨界濃度 用作冷卻設(shè)備酸洗后的鈍化劑和密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中容易促進(jìn)冷卻水中微生物生長(zhǎng)；可能被還原為氨，易使銅和銅合金產(chǎn)生腐蝕；有毒3硅酸鹽硅酸鹽陽(yáng)極型、沉積膜型緩蝕劑既可在清潔的金屬表面上，也可在有銹的金屬表面上生成保護(hù)膜，但

28、這些保護(hù)膜是多孔性的，且成膜時(shí)間長(zhǎng)。當(dāng)冷卻水中濃度低時(shí)，金屬有形成點(diǎn)蝕的傾向。水中有溶解氧時(shí)金屬才可被保護(hù)。不但可以抑制冷卻水中鋼鐵的腐蝕，而且還可抑制非鐵金屬鋁和銅及其合金、鉛、鍍鋅層的腐蝕，特別適宜于控制黃銅的脫鋅。 無(wú)毒；成本較低；在鎂硬度高的水中，容易產(chǎn)生硅酸鎂垢 。4鉬酸鹽鉬酸鹽 陽(yáng)極型緩蝕劑是一種非氧化性或弱氧化性緩蝕劑，因此，它需要合適的氧化劑去幫助它在金屬表面產(chǎn)生一層保護(hù)膜。 環(huán)境的污染很??；緩蝕效果不如鉻酸鹽；成本太高。 5鋅鹽鋅鹽 是一種陰極型緩蝕劑 是一種安全但低效的緩蝕劑。成膜迅速，與其他緩蝕劑聯(lián)合使用時(shí)的效果好 。在pH8.0時(shí)，若單獨(dú)使用，鋅離子易從水中析出以致降低

29、或失去緩蝕作用。（穩(wěn)定劑）有毒。 6.磷酸鹽磷酸鹽陽(yáng)極型緩蝕劑易與水中的鈣離子生成溶度積很小的磷酸鈣垢，需要與專(zhuān)用的阻垢共聚物聯(lián)用無(wú)毒；價(jià)格便宜；緩蝕作用不太強(qiáng) ；易促進(jìn)藻類(lèi)生長(zhǎng)。 7.聚磷酸鹽聚磷酸鹽 目前使用最廣泛且最經(jīng)濟(jì)的冷卻水緩蝕劑之一 陰極、沉淀膜型緩蝕劑。具有阻垢作用 使用時(shí)要求水中既有溶解氧，又有適量的鈣離子。通常與鉻酸鹽、鋅鹽、鉬酸鹽、有機(jī)膦酸鹽等緩蝕劑聯(lián)合使用。 使用關(guān)鍵是盡可能避免其水解成正磷酸鹽以及生成溶度積很小的磷酸鈣垢 8有機(jī)膦酸有機(jī)膦酸陰極、沉積膜型緩蝕劑，有低濃度阻垢作用不易水解，特別適用于高硬度、高pH值和高溫下運(yùn)行的冷卻水系統(tǒng)能使鋅鹽穩(wěn)定在水中 對(duì)銅及其合金有

30、較強(qiáng)的侵蝕性；價(jià)格較貴。9巰基苯并噻唑巰基苯并噻唑 MBT陽(yáng)極型緩蝕劑，銅緩蝕劑。對(duì)氯和氯胺很敏感，容易被它們氧化而破壞。 SCNSH10苯并三唑和甲基苯并三唑 銅和銅合金緩蝕劑 混合型緩蝕劑，以陰極型為主。能耐受氯的氧化作用 價(jià)格較高 11硫酸亞鐵 發(fā)電廠銅合金管凝汽器冷卻水系統(tǒng)中廣泛使用生成以為Fe2O 3主的保護(hù)膜結(jié)合在Cu2O保護(hù)膜上，防止銅管脫鋅和沖擊腐蝕價(jià)格便宜；污染??；造膜技術(shù)復(fù)雜。II.復(fù)合冷卻水緩蝕劑復(fù)合冷卻水緩蝕劑單一品種的冷卻水緩蝕劑的效果往往不夠理想，因此，人們常常把兩種或兩種以上的藥劑組合成復(fù)合冷卻水緩蝕劑，以便能取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高其緩蝕效果，并簡(jiǎn)稱(chēng)為復(fù)合緩蝕劑。協(xié)同作用

31、和增效作用 當(dāng)一種腐蝕性介質(zhì)中同時(shí)加入兩種或兩種以上的緩蝕劑，且其緩蝕效果比單獨(dú)一種緩蝕劑的效果好，人們把這種作用稱(chēng)為協(xié)同作用協(xié)同作用。 當(dāng)一種腐蝕性介質(zhì)中同時(shí)加入兩種或兩種以上的藥劑（其中一種是主緩蝕劑，其他的藥劑不一定是緩蝕劑），其緩蝕效果比一種主緩蝕劑好，我們把這種作用稱(chēng)為增效作用增效作用或廣義的協(xié)同作用廣義的協(xié)同作用，把這樣復(fù)配而成的緩蝕劑稱(chēng)為增效復(fù)合緩蝕劑或廣義的協(xié)同復(fù)合緩蝕劑 復(fù)合緩蝕劑的優(yōu)點(diǎn)復(fù)合緩蝕劑的優(yōu)點(diǎn)可以降低緩蝕劑總濃度，從而降低成本可以降低某種緩蝕劑的用量可以同時(shí)控制多鐘金屬的腐蝕可以防止水垢污垢生成從而提高緩蝕效果和防止垢下腐蝕可以使某些容易沉淀的主緩蝕劑穩(wěn)定保持在水中

32、 復(fù)合冷卻水緩蝕劑的分類(lèi)復(fù)合冷卻水緩蝕劑的分類(lèi) 按其中是否含有重金屬化合物可以分為： 含重金屬的復(fù)合緩蝕劑；不含重金屬的復(fù)合緩蝕劑。 按其對(duì)金屬腐蝕反應(yīng)中陽(yáng)極過(guò)程或陰極過(guò)程的抑制情況，可以分為： 陽(yáng)極型復(fù)合緩蝕劑； 陰極型復(fù)合緩蝕劑；混合型復(fù)合緩蝕劑。 按其中的主緩蝕劑分類(lèi)，則可分為： 鉻酸鹽系(鉻系)復(fù)合緩蝕劑； 磷酸鹽系(磷系)復(fù)合緩蝕劑； 鋅系復(fù)合緩蝕劑； 鉬酸鹽系(鉬系)復(fù)合緩蝕劑； 硅酸鹽系(硅系)復(fù)合緩蝕劑； 全有機(jī)系復(fù)合緩蝕劑等等。 按各種功能組分的組合方式，則可以大致分為： 主緩蝕劑 + 協(xié)同緩蝕劑；一種金屬用的緩蝕劑 + 另一種(或另外幾種)金屬用的緩蝕劑；緩蝕劑+阻垢緩蝕劑

33、； d緩蝕劑+分散阻垢劑；緩蝕劑+緩蝕劑的穩(wěn)定劑等。 復(fù)合冷卻水緩蝕劑的實(shí)例復(fù)合冷卻水緩蝕劑的實(shí)例 鉻酸鹽鉻酸鹽-鋅鹽和鉻酸鹽鋅鹽和鉻酸鹽-鋅鹽鋅鹽-膦酸鹽膦酸鹽 鉻酸鹽-鋅鹽是敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水中最有效的復(fù)合緩蝕劑之一。把鋅鹽(510mg/LZn2+)加入低劑量(20mg/L CrO42-)的鉻酸鹽溶液中，它們之間就有明顯的增效作用，并能大大降低鋼的局部腐蝕 添加有機(jī)多元膦酸鹽，能抑制敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水中碳酸鈣和硫酸鈣垢的生長(zhǎng)，能提高冷卻水中鋅離子的穩(wěn)定性，從而使冷卻水運(yùn)行的pH范圍擴(kuò)展到pH 9；有清洗作用，可使金屬表面處于清潔狀態(tài) n 聚磷酸鹽聚磷酸鹽鋅鹽鋅鹽 陰極型緩蝕劑 對(duì)碳酸鈣和硫酸鈣

34、垢有低濃度阻垢作用，對(duì)被保護(hù)金屬表面有清洗作用 鋅鹽與聚磷酸鹽之間有增效作用，鋅的含量通常為1020，以產(chǎn)生增效作用。鋅鹽鋅鹽膦酸鹽膦酸鹽 當(dāng)復(fù)合緩蝕劑中鋅的含量在2070范圍內(nèi)變化時(shí)，碳鋼的腐蝕可以得到良好的控制，當(dāng)系統(tǒng)中有銅合金存在時(shí)，單獨(dú)使用膦酸鹽對(duì)銅合金有腐蝕性，因?yàn)殪⑺猁}能與銅離子螯合生成穩(wěn)定的螯合物。然而加入鋅離子后，與膦酸鹽生成更強(qiáng)、更穩(wěn)定的螯合物，從而減弱了膦酸鹽對(duì)銅的腐蝕。 對(duì)電解質(zhì)的濃度不敏感，溫度的影響也很小 ?？捎糜谕鹊难h(huán)冷卻水中 。鋅鹽鋅鹽-膦羧酸膦羧酸-分散劑分散劑混合型緩蝕劑，有低濃度阻垢作用 是近年來(lái)為敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水在高pH下運(yùn)行而開(kāi)發(fā)的鋅系復(fù)合緩蝕劑。膦

35、羧酸有低濃度阻垢作用，高聚物分散劑有分散作用和晶格畸變作用，故冷卻水在高pH下運(yùn)行時(shí)仍然能使換熱器的金屬換熱表面保持清潔。膦酸鹽膦酸鹽膦酸鹽膦酸鹽 (ATMP(ATMPHEDP)HEDP)陰極型緩蝕劑 ATMP與HEDP的濃度比對(duì)于增效作用是十分關(guān)鍵的，1.5:1時(shí)最佳 對(duì)碳鋼的緩蝕性能隨pH而變化，使用時(shí)pH至少應(yīng)大于7.5。對(duì)溫度、水質(zhì)的變化不敏感。對(duì)于銅合金有侵蝕性 。如果系統(tǒng)中有銅合金存在時(shí)，需要添加專(zhuān)用的銅緩蝕劑 。聚磷酸鹽膦酸鹽聚磷酸鹽膦酸鹽陰極型緩蝕劑 聚磷酸鹽含量在4080左右時(shí)，效果較好。與ATMP-HEDP相比，對(duì)銅合金的侵蝕性要小一些，但仍需要添加專(zhuān)用的銅緩蝕劑對(duì)溫度不敏

36、感。當(dāng)溫度超過(guò)60時(shí)，仍能進(jìn)行良好的腐蝕控制。聚磷酸鹽聚磷酸鹽正磷酸鹽正磷酸鹽混合型緩蝕劑。聚磷酸鹽濃度的可在2080的范圍內(nèi)變化。對(duì)溫度的敏感性不大。 緩蝕劑選擇依據(jù)換熱器材質(zhì)和水質(zhì)穩(wěn)定指數(shù)和要求的腐蝕速率冷卻水系統(tǒng)的類(lèi)型（三）選用耐蝕材料的換熱器 采用耐蝕材料制成換熱器防止冷卻水系統(tǒng)中金屬腐蝕的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行時(shí)的技術(shù)管理比較簡(jiǎn)單、方便；缺點(diǎn)是換熱器的價(jià)格較貴，投資較大。 近年來(lái)工業(yè)冷卻水系統(tǒng)中出現(xiàn)了一系列新型材料換熱器，其中有鈦和鈦合金換熱器、254SMO全奧氏體不銹鋼換熱器、鋁鎂合金換熱器、氟塑料換熱器、聚丙烯換熱器等。這些新型耐燭材料換熱器往往能在更為苛刻的條件下工作。它們的出現(xiàn)，有的主要

37、是為了解決換熱器管束冷卻水一側(cè)(例如使用海水作冷卻水時(shí))的腐蝕，有的則主要是為了解決換熱器管束工藝介質(zhì)一側(cè)的腐蝕，但同時(shí)也解決了冷卻水一側(cè)的腐蝕。（四）用防腐阻垢涂料涂覆 隨著高分子化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，人們已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一些性能優(yōu)良的涂料去保護(hù)工業(yè)冷卻水系統(tǒng)中碳鋼換熱器(水冷器）的管束、管板和水室等與冷卻水接觸的部位，以抑制冷卻水引起的腐蝕和結(jié)垢。 冷卻水防腐涂料的主要成分有：樹(shù)脂基料(包括所添加的增塑劑)、防腐顏料、填料、溶劑以及加量很少但又作用顯著的各種涂料助劑。防腐作用機(jī)理主要有四種 1 屏蔽作用 2 緩蝕作用 3 陰極保護(hù)作用 4 pH緩沖作用第三節(jié)第三節(jié) 循環(huán)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物及其控制

38、冷卻水系統(tǒng)中的沉積物及其控制 一、水中形成的沉積物一、水中形成的沉積物 二、水垢析出的判斷二、水垢析出的判斷三、沉積物的控制方法三、沉積物的控制方法 四、阻垢劑及分散劑四、阻垢劑及分散劑五、阻垢機(jī)理的研究五、阻垢機(jī)理的研究一、水中形成的沉積物一、水中形成的沉積物水中的鹽類(lèi)水中的鹽類(lèi) 冷卻塔的曝氣作用： Ca(HCO3)2 CaCO3+CO2+H2O 鈣鹽的反溫度效應(yīng)： 溫度升高， CaCO3 和 Ca3(PO4)2的溶解度反而下降。 溶度積效應(yīng)： 碳酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽等的鈣鎂鐵鹽隨水的濃縮而產(chǎn)生沉淀。水中的污泥水中的污泥 各種懸浮物、砂子、淤泥、粘土、微生物、油等，均可由補(bǔ)充水帶入系統(tǒng)。 空

39、氣中引入的污泥空氣中引入的污泥 與系統(tǒng)相關(guān)的沉積物與系統(tǒng)相關(guān)的沉積物 二、水垢析出的判斷Langelier 飽和指數(shù) L.S.I. = pH - pHs 0 不腐蝕不結(jié)垢L.S.I. = pH - pHs 0 腐蝕L.S.I. = pH - pHs 0 結(jié)垢 其中 pHs PKz PKs Pca PM-堿度 2.5 也可將上式進(jìn)行簡(jiǎn)化如下： pHs （9.7+A+B）（C+D） 總?cè)芙夤腆w系數(shù); 溫度系數(shù); 鈣硬度系數(shù); 堿度系數(shù)Ryznar 穩(wěn)定指數(shù) R.S.I是由雷茲納在實(shí)際工作中總結(jié)出的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算式如下： R.S.I. = 2pHs pH 6 結(jié)垢 R.S.I. = 2pHs p

40、H 6 不腐蝕不結(jié)垢 R.S.I. = 2pHs pH 6 腐蝕 同L.S.I相比，R.S.I更接近實(shí)際，但同L.S.I一樣未考慮水處理因素對(duì)結(jié)垢的影響，因此也只能對(duì)未作處理的原水作判斷。Puckorius 結(jié)垢指數(shù) P.S.I是帕科拉茲在穩(wěn)定指數(shù)R.S.I的基礎(chǔ)上提出來(lái)的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，他用平衡pH，即PHeq代替R.S.I計(jì)算公式中的實(shí)測(cè)pH。P.S.I比R.S.I更接近實(shí)際。 PHeq的計(jì)算公式如下： PHeq 1.465 lgM + 4.54 R.S.I. = 2pHs pHeq 6 結(jié)垢 R.S.I. = 2pHs pHeq 6 不腐蝕不結(jié)垢 R.S.I. = 2pHs pHeq 6

41、腐蝕臨界pH結(jié)垢指數(shù) 臨界pH結(jié)垢指數(shù)是由法特諾提出來(lái)的。他用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)出結(jié)垢時(shí)水的真實(shí)值，即pHc。用pHc與日常運(yùn)行時(shí)的pH比較，當(dāng)大于pHc時(shí)，水就要結(jié)垢，當(dāng)pH小于pHc時(shí)，不結(jié)垢，但是否腐蝕還要考慮其它因素。 臨界pH結(jié)垢指數(shù)由于是由實(shí)驗(yàn)方法得出來(lái)的，已考慮了結(jié)垢所有影響因素，準(zhǔn)確度較高。但工作量大，對(duì)實(shí)驗(yàn)條件及工作人員的要求也較高，因此臨界pH結(jié)垢指數(shù)在日常運(yùn)用中也受到限制。三、沉積物的控制方法1水垢的控制 （1）軟化 用鈉沸石或氫沸石進(jìn)行離子交換、石灰軟化除去礦物質(zhì)等方法去除成垢離子。 除石灰法外，其它成本較高，適宜于小系統(tǒng)。 在密閉系統(tǒng)應(yīng)用得較多（2）加酸或通CO2 控制水垢

42、的最老的方法之一（3）投加阻垢劑 使得CaCO3晶體畸變，有助于防止緊密的、結(jié)構(gòu)均勻的結(jié)晶沉積在金屬表面上。2污垢的控制（1）絮凝劑（2）分散劑 M=100020000，加入陰離子聚合物后會(huì)增大污垢表面的負(fù)電荷，使離子保持分散狀態(tài)。（3）分散劑 M=100020000，加入陰離子聚合物后會(huì)增大污垢表面的負(fù)電荷，使離子保持分散狀態(tài)。（4）表面活性劑 非離子聚合物可提高系統(tǒng)內(nèi)的表面活化性，增強(qiáng)分散劑的分散作用，使其能更好地處于懸浮狀態(tài)，并脫除原有的沉積物。 ( 5 ) 旁流處理四、阻垢劑及分散劑1絡(luò)合劑 EDTA和NTA絡(luò)合劑能與二價(jià)或三價(jià)金屬生成可溶性絡(luò)物。常用于處理鍋爐水。2聚磷酸鹽聚磷酸鹽可

43、有效控制晶核形成的速度，可螯合鈣鎂離子，從而阻止水垢的形成。做阻垢劑使用時(shí)有臨界值。易水解轉(zhuǎn)化成為正磷酸鹽，和鈣離子生成磷酸鈣沉淀。 三聚磷酸鈉 六偏磷酸鈉3有機(jī)磷酸酯有機(jī)磷酸酯含C-O-P鍵。水垢控制劑和金屬氧化物的螯合劑。抑制硫酸鈣垢的效果較好，但抑制碳酸鈣垢的效果較差。比聚磷酸鹽難水解，比有機(jī)膦酸易水解。4有機(jī)膦酸有機(jī)膦酸含C-P-O鍵，比C-O-P鍵要穩(wěn)定，不易水解。具有臨界值效應(yīng)，低濃度時(shí)對(duì)氧化鐵的水合物、成垢鹽份等有很好的控制作用。阻垢性能比聚磷酸鹽好。與其他藥劑有良好的協(xié)同效應(yīng)。高劑量時(shí)有良好的緩蝕性能。常用的有ATMP、EDTMP、HEDP、DTPMP5膦羧酸膦羧酸分子結(jié)構(gòu)中同

44、時(shí)含膦酸基和羧酸基，在高溫、高硬、高pH值的水中具有優(yōu)良的阻垢性能。與有機(jī)膦酸比，不易形成有機(jī)膦酸鈣沉淀。高劑量使用時(shí)具有良好緩蝕性能。2-磷酸基丁烷-1,2,4-三羧酸 PBTCA6 . 聚羧酸聚羧酸對(duì)碳酸鈣有良好的阻垢作用，具有臨界值效應(yīng)。對(duì)水中的無(wú)定形不溶物質(zhì)起分散作用。常用的為丙烯酸的均聚物和共聚物，馬來(lái)酸為主的均聚物和共聚物。7 天然分散劑木質(zhì)素木質(zhì)素 無(wú)定形的芳香族聚合物，極強(qiáng)的活性?；腔举|(zhì)素的結(jié)構(gòu)單元中含有酚羥基和羧基。丹寧丹寧 是一類(lèi)含有許多酚羥基而聚合度不同的物質(zhì)，分子量在2000以上，按化學(xué)性質(zhì)分水解丹寧（可產(chǎn)生酸、糖和醇）和縮合類(lèi)丹寧（經(jīng)酸處理進(jìn)一步聚合成大分子）。淀粉

45、和纖維素淀粉和纖維素 均屬于多聚糖類(lèi)，淀粉由外層的淀粉膠（相對(duì)分子量為5萬(wàn)到100萬(wàn)，非水溶體）和內(nèi)部的淀粉糖（相對(duì)分子量為1萬(wàn)到6萬(wàn)，水溶體）組成。纖維素為無(wú)色的纖維狀物質(zhì)，相對(duì)分子量為2萬(wàn)到4萬(wàn)。均可進(jìn)行羧甲基化。五、阻垢機(jī)理的研究 聚合物的阻垢作用包括螯合作用晶格畸變作用抑制生長(zhǎng)膠粒分散 1 1、螯合作用、螯合作用 由于聚合物與溶液中的陽(yáng)離子螯合而降低了溶液中微溶鹽的過(guò)飽和度，從而抑制了垢的形成。 2 2、晶格畸變作用、晶格畸變作用 聚合物在垢的形成過(guò)程中吸附在晶核或微晶上，占據(jù)一定的位置，阻礙和破壞了晶體的正常生長(zhǎng)，減慢晶體的生長(zhǎng)速率，從而減少了垢的形成。 3 3、抑制作用、抑制作用

46、聚合物在晶體的生長(zhǎng)過(guò)程中吸附在微晶的活性生長(zhǎng)點(diǎn)上，減慢甚至完全抑制了晶體的生長(zhǎng)，使微晶不能長(zhǎng)大從水中沉淀出來(lái)結(jié)晶及晶格畸變過(guò)程示意圖4、膠粒分散（1）聚合物可吸附在水垢的顆粒表面，顯著增加其表面電位。因此，增大了顆粒間的靜電排斥，達(dá)到分散穩(wěn)定膠體的作用。（2）膠粒吸附聚合物后，會(huì)產(chǎn)生一種新的斥力位能空間斥力位能，并且由于聚合物中親水基團(tuán)的水合作用也會(huì)增加膠粒間的空間排斥作用。因此起到了穩(wěn)定作用。陰離子型分散劑分散作用示意圖1-泥砂粉塵等雜質(zhì)；2-陰離子型分散劑；3-被分散的泥砂粉塵等雜質(zhì)第四節(jié)第四節(jié) 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的微生物及其控制循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的微生物及其控制 一一 冷卻水中的微生物冷卻水

47、中的微生物二二 微生物活動(dòng)引起的問(wèn)題微生物活動(dòng)引起的問(wèn)題三三 微生物控制方法的選擇微生物控制方法的選擇四四 冷卻水殺生劑冷卻水殺生劑一、一、 冷卻水中的微生物冷卻水中的微生物1.微生物的來(lái)源空氣攜帶的灰塵等雜物工業(yè)污染和泄漏補(bǔ)充水帶入2 微生物的種類(lèi)藻類(lèi)藻類(lèi)主要有藍(lán)藻、綠藻和硅藻生長(zhǎng)在有陽(yáng)光照射的地方，如冷卻塔塔壁、集水池邊沿等。危害： a.死亡的藻類(lèi)成為懸浮物和沉積物 b.為細(xì)菌和霉菌提供食物 c.導(dǎo)致差異充氣電池型的腐蝕 d.引起垢下腐蝕控制： a.阻止陽(yáng)光進(jìn)入冷卻水系統(tǒng) b.添加氯及非氧化性殺生劑（季銨鹽）真菌真菌一切植物界非光合作用的有機(jī)物的總稱(chēng)。缺少葉綠素，不能進(jìn)行光合作用，通常以其

48、它有機(jī)物提供的代謝物為為食。冷卻水系統(tǒng)中主要為霉菌和酵母約10%的真菌以木頭作為有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物來(lái)源，會(huì)導(dǎo)致木質(zhì)構(gòu)件朽蝕。真菌大量繁殖會(huì)發(fā)生粘泥危害控制：添加殺真菌的藥劑，如五氯酚或三丁基錫。氯不是很有效。細(xì)菌1.產(chǎn)粘泥細(xì)菌冷卻水系統(tǒng)中數(shù)量最多的一類(lèi)有害菌。產(chǎn)生膠體狀黏性的沉積物從而導(dǎo)致垢下腐蝕2. 鐵細(xì)菌好氧菌，常見(jiàn)的有：嘉氏鐵細(xì)菌、球衣細(xì)菌、鞘鐵細(xì)菌、泉發(fā)菌等在含鐵的水中生長(zhǎng)（含鐵高于0.20.3ppm的水中即可發(fā)現(xiàn)）生成體積很大的紅棕色黏性沉積物 Fe1.5O2xH2O Fe2O3Xh2o鐵細(xì)菌大量繁殖會(huì)出現(xiàn)紅水，pH和色度增加，還伴有惡臭。控制：加氯或非氧化性殺生劑3 硫酸鹽還原菌厭氣性細(xì)菌

49、生長(zhǎng)條件：2530，pH為7.2，故主要腐蝕輸水管和低溫?fù)Q熱器能把水溶性的硫酸鹽還原為硫化氫，對(duì)金屬具有腐蝕性產(chǎn)生的硫化氫和鉻酸鹽和鋅鹽反應(yīng)，使其緩蝕作用失效有去極化作用，加速金屬腐蝕 4FeH2SO4 2H2O3Fe(OH)2FeS控制：長(zhǎng)鏈的脂肪酸銨鹽或其他的非氧化性殺生劑。（氯的效果不好）4產(chǎn)酸細(xì)菌1)硝化細(xì)菌能把水中的氨轉(zhuǎn)化為硝酸控制：氯及某些非氧化性殺生劑2） 硫桿菌可使可溶性的硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩岫?、二?微生物活動(dòng)引起的問(wèn)題微生物活動(dòng)引起的問(wèn)題 微生物繁殖的主要形式是粘泥（微生物及其分泌物聚成的塊）和夾雜的無(wú)機(jī)和有機(jī)雜質(zhì)。在工藝設(shè)備上沉積的粘泥能明顯地減少傳熱量，降低換熱效率，金屬表

50、面的生物污垢能造成氧濃差腐蝕。1腐蝕問(wèn)題微生物在代謝過(guò)程中都要利用氫，使腐蝕反應(yīng)的陰極去極化。藻類(lèi)代謝作用放出的氧氣也會(huì)使金屬陽(yáng)極上的腐蝕反應(yīng)去極化。對(duì)腐蝕的主要影響是垢下腐蝕。 特殊的腐蝕： 產(chǎn)酸細(xì)菌2沉積物的問(wèn)題 產(chǎn)生生物粘泥（附著型生物粘泥、沉積型生物粘泥、懸浮型生物粘泥）降低換熱效率，引起垢下腐蝕3木材腐爛1)生物侵蝕：真菌2)化學(xué)侵蝕：強(qiáng)氧化劑如臭氧、溴、氯，在與木材接觸時(shí)會(huì)去除木材中的木質(zhì)素，使纖維素很容易被水沖掉。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部堿度增加時(shí)，化學(xué)侵蝕會(huì)更加嚴(yán)重。 3)物理侵蝕：含鹽水三、三、 生物控制方法的選擇生物控制方法的選擇1、選用耐蝕材料 在換熱器等關(guān)鍵部位或因工藝要求金屬器壁較

51、薄的地方，可選用耐微生物腐蝕的金屬。幾種常用金屬耐微生物腐蝕的性能排列如下： 鈦不銹鋼黃銅純銅硬鋁碳鋼 這是在一般情況下的大致排列，在一些特殊環(huán)境中則應(yīng)具體分析，選用材料。例如在合成氨廠，大氣中氨含量較高，則銅的腐蝕速度很快。2、控制水質(zhì) 控制冷卻水中的氧含量、pH、懸浮物和微生物的養(yǎng)料（油類(lèi)、氨等）對(duì)于在含塵量較大的環(huán)境中的冷卻水系統(tǒng)，最好加裝旁濾設(shè)備。3、采用殺生涂料 用添加有能抑制微生物生長(zhǎng)的殺生劑（如偏硼酸鋇、氧化亞銅、氧化鋅、三丁基氧化錫等）的特種涂料涂刷換熱器的冷卻水一側(cè)，既能保護(hù)金屬不受腐蝕，又能防止微生物粘泥的沉積，并且對(duì)水垢的沉積也有一定的預(yù)防作用。這種涂料的熱阻較小，對(duì)換熱

52、效果影響不大。 用由酸性水玻璃、氧化亞銅、氧化鋅和填料等組成的無(wú)機(jī)防藻涂料涂刷在冷卻塔和水池內(nèi)壁上，可有效地控制藻類(lèi)的生長(zhǎng)。 4、陰極保護(hù) 采用外加電流保護(hù)法或犧牲陽(yáng)極保護(hù)法，可控制陰極金屬上硫酸鹽還原菌的繁殖。5、清洗 用物理或化學(xué)清洗的方法去除微生物粘泥，可去除大部分的微生物，并破壞了微生物賴(lài)以生存的環(huán)境，微生物繁殖的速度受挫。 清洗后剩下來(lái)的微生物暴露在外，更易于被殺生劑殺死。 對(duì)于一個(gè)已經(jīng)被微生物嚴(yán)重污染的冷卻水系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，清洗是一個(gè)十分有效的措施。 6、防止陽(yáng)光照射 采用各種方式防止或減少陽(yáng)光直接照射冷卻水，可大幅減小藻類(lèi)繁殖的速度。7、添加殺生劑 往冷卻水系統(tǒng)中添加殺生劑（也稱(chēng)殺菌滅

53、藻劑）是控制微生物繁殖的最有效、最常用的方法之一。只要選藥得當(dāng)，方法合適，添加殺生劑能有效控制微生物的繁殖。 8、噬菌體法 噬菌體法也叫細(xì)菌病毒，是一種能吃掉細(xì)菌的微生物，是一種生物殺菌方法。 噬菌體靠寄生在叫做“宿主”的細(xì)菌里繁殖，繁殖的結(jié)果是將“宿主”吃掉，這種過(guò)程叫溶菌作用。噬菌體繁殖的后代又寄生到其它的細(xì)菌里，其數(shù)量成百上千地增長(zhǎng)，因此用噬菌體法殺菌只須加少量噬菌體即可，靠它的自我繁殖可達(dá)到殺菌的目的，因此費(fèi)用較低。 據(jù)報(bào)道，噬菌體法殺菌對(duì)控制濱?；鹆Πl(fā)電站冷卻水系統(tǒng)及造紙廠冷卻水系統(tǒng)微生物繁殖十分有效。但在其它系統(tǒng)中應(yīng)用效果未見(jiàn)類(lèi)似的報(bào)告。通常情況下，幾種方法聯(lián)合使用效果較好，費(fèi)用較

54、低最常用的控制微生物繁殖的藥品是殺生劑和生物抑制劑。殺生劑的作用是殺死生物體，而生物抑制劑的作用是抑制生物的生長(zhǎng)和繁殖。為了發(fā)揮生物抑制劑的作用，水中必須保持藥品剩余濃度。藥品濃度越高，所需時(shí)間越短。間歇處理或沖擊處理的原則是允許微生物繁殖一定的時(shí)間，然后進(jìn)行沖擊處理。微生物生長(zhǎng)和清除的周期隨不同的系統(tǒng)而改變，甚至采用同一水源的各個(gè)系統(tǒng)也不盡相同。 四、 冷卻水殺生劑（一）優(yōu)良冷卻水殺生劑應(yīng)具備的條件1.廣譜性2.易分解或生物降解3.具有抗氧化作用4.具有相容性5.在冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行的pH范圍內(nèi)有效而不分解6.具有穿透和剝離粘泥的能力（二）冷卻水殺生劑選擇的依據(jù)1.能抑制冷卻水中幾乎所有能引起故

55、障的微生物的活動(dòng)2.經(jīng)濟(jì)實(shí)用3.冷卻水系統(tǒng)中有木質(zhì)構(gòu)件則建議使用非氧化性殺生劑4.排放是否為環(huán)境所允許5.是否適用于該冷卻水系統(tǒng)的pH值、溫度及材質(zhì)（三）常用的冷卻水殺生劑 氧化性殺生劑是具有強(qiáng)烈氧化性的殺生藥劑，通常是一種強(qiáng)氧化劑，對(duì)水中的微生物的殺生作用強(qiáng)烈。氧化型殺生劑對(duì)水中其它還原物質(zhì)能起氧化作用，故當(dāng)水中存在有機(jī)物、硫化氫及亞鐵離子時(shí)，會(huì)消耗一部分殺生劑，降低他們的殺生效果。循環(huán)冷卻水常用的氧化性殺生劑有：含氯化合物、過(guò)氧化合物、含溴化合物等。他們普遍具有殺菌滅藻速度快、殺生效果的光譜性、處理費(fèi)用較低、對(duì)環(huán)境污染相對(duì)影響較小、微生物不易產(chǎn)生抗藥性等優(yōu)點(diǎn)。不足之處在于受水中的有機(jī)物和還

56、原性物質(zhì)影響較大、藥效時(shí)間短、受水中pH值影響較大、分散滲透、剝離效果差。氧化型1、氯系列氯系列殺生劑主要有氯氣、次氯酸鈉、漂白粉、漂粉精、二氧化氯、二氯異腈尿酸、三氯異腈尿酸。氯系列殺生劑是一種強(qiáng)氧化性殺生劑，它們?cè)谒心芩馍纱温人岽温人?，次氯酸容易通過(guò)擴(kuò)散作用進(jìn)入微生物的細(xì)胞內(nèi)，與原生質(zhì)反應(yīng)，與細(xì)胞的蛋白質(zhì)生成穩(wěn)定的氮氯鍵。同時(shí)次氯酸能氧化某些輔酶巰基上的活性部位，而這些輔酶巰基是合成微生物呼吸所必須的三磷酸腺甙的中間體。（1）氯氣是最常用的一種殺生劑，殺菌能力強(qiáng)，價(jià)格低廉，來(lái)源廣泛，可和多種水處理劑一起使用而互不干擾或干擾很少，對(duì)環(huán)境污染小。機(jī)理：Cl2+H2OHOCl+HCl HO

57、Cl H+OCl- 起主要作用的是HOCl 。 pH值對(duì)次氯酸的電離有直接影響。pH控制在6.5-7.5較佳。注意：氯是強(qiáng)氧化劑，能氧化某些水處理劑 能和NH3、H2S、SO2反應(yīng)，使其用量增加水中游離活性氯的含量控制在0.5-1.0mg/L。（2）次氯酸鹽次氯酸鈣：有效氯為2835，不宜用于硬度高的水中次氯酸鈉：有效氯約10。高濃度時(shí)可作為粘泥剝離劑。（3）二氯異腈尿酸、三氯異腈尿酸能逐漸釋放出次氯酸或氯的有機(jī)氯化合物，殺菌持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。穩(wěn)定性好，減少在紫外線光化反應(yīng)引起的損失。費(fèi)用太高，僅適合于水量小的冷卻水系統(tǒng)。（4）二氧化氯在水中不生成次氯酸，僅以溶解的二氧化氯存在。不與冷卻水中的氨、

58、有機(jī)胺反應(yīng)而被消耗，其它氯系殺生劑無(wú)此性能。殺生性能好，而且還能分解菌體殘骸，殺死芽孢和孢子，控制粘泥生長(zhǎng)。適用p范圍較廣（p610）。缺點(diǎn)是很不穩(wěn)定，成本高。制備： Cl2 + 2NaClO2 2NaCl + 2ClO2 或 HCl + HOCl + 2NaClO2 2NaCl + 2ClO2+2H2O2. 臭氧氧化性強(qiáng)且不穩(wěn)定。殺生機(jī)理：臭氧與微生物的蛋白質(zhì)結(jié)合，破壞細(xì)胞呼吸所不可缺少的還原酶的活性。同大部分氯系殺生劑（二氧化氯除外）不同的是，臭氧不帶電荷，因此與微生物之間無(wú)靜電相斥力，較易接近微生物，殺生效率高。 O3 O2 + (O)同氯系殺生劑一樣，臭氧的殺生效果與冷卻水的pH、溫度

59、、有機(jī)物含量等因素有關(guān)。有一定的緩蝕阻垢作用。其阻垢機(jī)理至今尚不清楚。一般保持0.5ppm的殘余臭氧。過(guò)量會(huì)因脫除木質(zhì)素而破壞冷卻塔的木質(zhì)構(gòu)件。臭氧處理的費(fèi)用較高。3.溴及溴化物溴系殺生劑主要有鹵化海因、活性溴化物和氯化溴。 溴系殺生劑的殺生速度比氯快，特別是在堿性條件下，溴的殺生效果有著氯無(wú)法比擬的優(yōu)越性。溴對(duì)金屬的腐蝕速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氯，并且溴的衰減較快，對(duì)環(huán)境的影響較小。（1）活性溴液體活性溴化物為無(wú)色或淡黃色透明液體，一般為溴化鈉、表面活性劑中加入一些助劑復(fù)合而成。投加量一般為10-15mg/L，余溴為0.3-1.0mg/L。更適用于pH值高和含氨氰化物的系統(tǒng)中。（2）2,2-二溴氰乙烯

60、胺 DBNPAC3H2Br2N2O廣譜高效殺菌劑，它的分子能迅速穿透微生物的細(xì)胞膜，并作用于一定的蛋白基團(tuán)，使細(xì)胞正常的氧化-還原終止，從而引起細(xì)胞死亡。與氧化型殺菌劑同時(shí)使用，有協(xié)同增效作用。在堿性水質(zhì)中分解速度較快，完成殺菌作用后能迅速降解為無(wú)毒物質(zhì)，對(duì)環(huán)保有利，但藥效持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短。具有一定的粘泥剝離作用。 (3) 鹵化海因 1-溴-3-氯-5,5-二甲基海因 3-溴-1-氯-5,5-二甲基海因 1,3-二溴-5,5-二甲基海因其殺生作用是通過(guò)水解反應(yīng)生成次氯酸和次溴酸來(lái)完成，屬于一種氧化型殺菌劑。具有用量低、適用pH范圍寬、對(duì)金屬設(shè)備腐蝕小、刺激性小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn) 非氧化性殺生劑不