船用低速柴油機(jī)缸套冷卻水及處理

1、船用低速柴油機(jī)缸套冷卻水及處理摘 要：本文介紹了使用閉式冷卻的船用柴油機(jī)的冷卻水及水處理。關(guān)鍵詞：柴油機(jī)缸套水缸套水處理1 序言在船舶主機(jī)運(yùn)行過程中，燃油的化學(xué)能在轉(zhuǎn)化為機(jī)械能之前，會產(chǎn)生大量的熱能部分多余的熱能通過缸套水(高溫冷卻水)散失掉。近年來建造的船舶中主機(jī)缸套一般采用閉式冷卻系統(tǒng)冷卻介質(zhì)為淡水在使用的淡水中往往是非純凈水，所以需對系統(tǒng)中的淡水進(jìn)行處理以防在冷卻腔中結(jié)垢和造成腐蝕。在這里就冷卻水和水處理作一下簡單的闡述。2 缸套水主機(jī)缸套水使用的一般是經(jīng)處理的淡水，因?yàn)槲唇?jīng)處理的淡水中含有一定的溶解物，這些溶解物經(jīng)高溫后，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而損害缸套或產(chǎn)生新的物質(zhì)影響主機(jī)的正常航行所以我

2、們在加注淡水時一般要對淡水進(jìn)行處理。21 危害未經(jīng)處理的淡水中，主要含有氣體、無機(jī)鹽和有機(jī)物等。這些物質(zhì)在高溫作用下都會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。溶于水的氣體有0 、CO 、H2S等，它們能對缸套造成腐蝕。例如：發(fā)生吸氧腐蝕2Fe+02+2H2O=2Fe(OH)2，這種反應(yīng)多出現(xiàn)在局部，引起潰瘍性破壞，縮短主機(jī)的使用壽命。溶于水的無機(jī)鹽離子有Ca 、Mg 、Na+、l<+、HC03+,CL-S042-等等其中的一些離子會形成水垢。水垢的主要化學(xué)成分是：Ca SO 、42CaSiO3、MgCO3、Mg SiO3、Mg(OH)2等。形成的水垢會牢固地附在缸套上，使得缸套傳熱不良，嚴(yán)重時，會使缸套產(chǎn)生裂紋

3、，見圖1。傳熱損失f 1水垢厚度(mm)圖1 水垢厚度對傳熱的影響溶于水的有機(jī)物主要是油脂。當(dāng)水中的油脂、膠體物質(zhì)及較高含鹽量在高溫作用下混合時，容易產(chǎn)生泡沫，致使冷卻效果不佳。因此，為了避免以上的危害存在，我們有必要對加注的缸套水進(jìn)行處理。22 水質(zhì)指標(biāo) 。水質(zhì)指標(biāo)就是保證主機(jī)正常運(yùn)行時對水質(zhì)的基本要求。水質(zhì)指標(biāo)主要有5個。1)PH值用來表示水的酸堿性，一般以7為分界限，大于7的為堿性，小于7的為酸性，等于7的為中型物質(zhì)。2)堿度用來表示水中0H、HC03-、C032一及其他弱酸根的總量按照酸堿的質(zhì)子理論，凡能提供質(zhì)子H+的物質(zhì)就是酸，凡能接受H+的物質(zhì)就是堿。顯然，這些弱酸根都是堿。水中可

4、能有PO43-、HP042-。因?yàn)镠P()42一、I-IC03-根既能接受H+。也能提供H+。所以此種物質(zhì)為兩性物質(zhì)。因此，堿性離子OH一與兩性離子HPO42一、HC03-基本上不能同時共存。在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿時。兩性離子HPO-HC03-實(shí)際上不存在。對于可接受兩個H+的兩性離子而言。反應(yīng)是分步進(jìn)行的。接受第一個H 的反應(yīng)完全。達(dá)到化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時。溶液有一定的PH值；接受第二個H+的反應(yīng)到達(dá)化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時溶液又有另一確定的PH值。根據(jù)這種特性可用指示劑確定。具體離子特性和指示劑確定見圖2、圖3和表1。圖2 碳酸各種存在形式隨PH變化的百分分布圖圖3 磷酸各種存在形式隨PH變化的百分分布圖表1 部分酸堿

5、指示劑的PH變色范圍指示劑 顏色 PH變色范圍 堿色 常配制濃度百里酚藍(lán) 紅 1228 黃 O1的2O 乙醇甲基橙 紅 3144 黃 005的水甲基紅 紅 4462 黃 01的60 乙醇溴百里酚藍(lán) 黃 6276 藍(lán) 01的20乙醇酚酞 無 80100 紅 05的9O 乙醇百里酚酞 無 94106 藍(lán) 01的90 乙醇含量。因?yàn)橥ǔ５乃?)Ca2Mg 含量最大。所以采用Ca 、M 含量表示水的硬度。Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2不穩(wěn)定，遇熱后分解為Ca CO，、Mg CO，利用過濾方法，可以Ca2M +氯化物、鹽酸鹽用加熱過濾的方法不能除去。而組成永久硬度。通常用水樣中氯化物的含量來代

6、表水樣表示水中0 的含量。必須處理缸套用水。通?？梢栽谂蛎浰渲型斗鸥鞣N化學(xué)藥荊達(dá)到防止結(jié)垢和防止腐蝕的目的。常用的藥劑有Na CO 、Na3PO 、N O 等。這些藥劑在水中的反應(yīng)如下：Jf Ca2+CO3 c旱， co3 JI H20+CO32-,-20H一+CO2 fNa2CO3 f20H一+MgZ+-Mg(OH)2LI2032-+CAS04(s)-CaCO3 J-I-5042-Mg2+2P043- Mg3(PO4)2 f 3CaSO4(s)+2PO43- Ca3(P04)2 +3S042-MgSO4(s)+2P (PoS2 l+3so42-3 實(shí)際使用在柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)中。冷卻介質(zhì)通常有

7、淡水、海水等，淡水由于水質(zhì)穩(wěn)定和傳熱效果好并可采用水處理解決其腐蝕和結(jié)垢的缺陷43而被廣泛地運(yùn)用。目前 一般采用閉式循環(huán)的MAN B&W MC系列柴油機(jī)缸套水冷卻系統(tǒng)如圖4。由圖4可知，在整個系統(tǒng)中，冷卻水的水圖4 采用閉式冷卻的MAN B&W 6S50MC機(jī)冷卻系統(tǒng)圖量不會減少只是由于蒸發(fā)或人為的泄放損失所以在一次性加注后，后期定期補(bǔ)水和檢測即可。船舶上處理冷卻水的方法有兩種一種是加入無機(jī)緩蝕劑此類化學(xué)藥品大致分為陽極緩蝕劑與陰極緩蝕劑兩種：前者如碳酸鹽、磷酸鹽、亞硝酸鹽等，可在陽極金屬上形成保護(hù)層，防止陽離子進(jìn)入水中，但濃度必須足夠否則未形成保護(hù)層的局部將產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕：后者

8、如重碳酸鈣等可在陰極金屬上形成保護(hù)層。目前大多使用以亞硝酸鹽與硼酸鹽為主的水處理劑、。其價格便宜。保護(hù)效果好，投藥量低(<05)，如濃度不當(dāng)，其危害不突出，且不會傷及皮膚。其缺點(diǎn)是在船上必須定期化驗(yàn)其濃度變化對鋅及鍍鋅管有腐蝕作用，另外亞硝酸鹽有一定毒性。另一種是加入乳化防銹油由于環(huán)境保護(hù)的要求44目前較少使用乳化防銹油。31 無機(jī)緩蝕劑無機(jī)緩蝕劑(防銹劑)的種類很多，但目前國內(nèi)所使用的均以亞硝酸鹽和硼酸鹽為主要成份，前者具有很好的防垢和防銹作用；后者為堿性物質(zhì)可提高冷卻水的PH值，有利于保護(hù)膜形成。只要按照說明書應(yīng)用，都能取得良好效果。下面以遠(yuǎn)洋船上常用的UNITOR公司生產(chǎn)的冷卻水腐

9、蝕抑制劑(DIESELGUARD)為例加以說明。這種冷卻水處理劑為干燥灰白粉狀亞硝酸鹽 硼酸鹽化合物，能使金屬表面形成完整的一層薄膜不影響傳熱，能防止電化學(xué)腐蝕和穴蝕。抑制水垢生成，對銅、黃銅、及非金屬(如軟管、密封墊片)均無損害。加有這種藥劑的冷卻水可用做造水機(jī)的熱源，制得的淡水可直接飲用。使用這種藥劑的用量控制及濃度是根據(jù)船用低速柴油機(jī)缸套冷卻水及處理亞硝酸鹽濃度而定的，具體見表2。表2 亞硝酸鹽濃度決定藥劑的用量控制及濃度亞硝酸鹽值( 投藥量 藥水(kgt)ppm) 蒸留水 自來水 有海水污染20o 20 50 6540o 15 45 6060o 10 40 5580o 50l 0oO

10、04 35 45l 20o 30l 4O0 25 40l 60o 2035l 80o 302 0oO 控制范圍 152 20o 10 252 40o 202 60o 132 80o 控制范圍 0 13 0oO3 20o 053 40o3 60o 控制范圍3 80o4 0oO初次投藥量 24 54 67對系統(tǒng)受油和水垢污染的冷卻腔，加藥前應(yīng)先進(jìn)行清洗。有可供清洗用的UNITOR產(chǎn)品。去油污可用Seaclean， 去水垢可用Descalex。藥末加入系統(tǒng)中的高溫膨脹水箱。待藥劑分散到整個系統(tǒng)后。應(yīng)立即取水樣進(jìn)行化驗(yàn)。并根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果對含藥濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)達(dá)到所需要的要求后應(yīng)每周再化驗(yàn)一次 亞硝酸鹽濃

11、度化驗(yàn)是利用UNITOR公司提供的手提化驗(yàn)箱按說明進(jìn)行：取經(jīng)過濾后的試樣5 ml放人瓶內(nèi)。再加蒸餾水至50 ml，加入2片亞硝酸鹽1號藥片。待搖至融解后再放人1片亞硝酸鹽2號藥片。待融解后再放人第二片2號藥片。這樣一片片加入直至出現(xiàn)粉紅色并保持1 min以上。加入的2號藥片總數(shù)乘以1801P得出亞硝酸鹽的濃度值，再和附表比較。即可決定加藥數(shù)量。亞硝酸鹽的濃度一定要足夠，否則金屬表面薄膜不能保持完整，反而會加速電化學(xué)腐蝕。一般正常的亞硝酸鹽范圍：l 0002 400 ppm，使用DIESELGUARDNB處理劑的最小和最大之間的最佳點(diǎn)為1 440 ppm。此時缸套水的PH值應(yīng)被維持在83 100之間，氯化物的水平應(yīng)盡可能地低，最大不超過50 ppm。32 乳化防銹油乳化防銹油品種很多。配方