工業(yè)水處理技術(shù)_第4章循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物及其控制

1、第二篇第二篇 循環(huán)冷卻水處理循環(huán)冷卻水處理第一節(jié)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物第一節(jié)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物第二節(jié)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中沉積物的控制第二節(jié)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中沉積物的控制第三節(jié)阻垢劑及分散劑第三節(jié)阻垢劑及分散劑第四章循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積第四章循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物及其控制物及其控制循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，會(huì)有各種物質(zhì)沉積在換熱器的傳熱管表面循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，會(huì)有各種物質(zhì)沉積在換熱器的傳熱管表面天然水中溶解有各種鹽類，天然水中溶解有各種鹽類， 如重碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物、硅酸鹽等如重碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物、硅酸鹽等如果使用含重碳酸鹽較多的水作為冷卻水，如果使用含重碳酸鹽較多的水

2、作為冷卻水， 當(dāng)它通過換熱器傳熱表面時(shí)，當(dāng)它通過換熱器傳熱表面時(shí)， 會(huì)會(huì)受熱分解受熱分解在在0oC時(shí)，重碳酸鈣的溶解度時(shí)，重碳酸鈣的溶解度2630mg/L的溶解度只有的溶解度只有20mg/L的溶解度只是的溶解度只是0.1mg/L溶解度隨著溫度的升高而降低溶解度隨著溫度的升高而降低當(dāng)水流速度較小或傳熱面較粗糙時(shí)，這當(dāng)水流速度較小或傳熱面較粗糙時(shí)，這些結(jié)晶沉積物就容易沉積在傳熱表面上些結(jié)晶沉積物就容易沉積在傳熱表面上硫酸鈣的溶解度是硫酸鈣的溶解度是1800mg/L這類沉積物通常稱為水垢。因?yàn)檫@些水垢都是由無機(jī)鹽組成，這類沉積物通常稱為水垢。因?yàn)檫@些水垢都是由無機(jī)鹽組成，故又稱為無機(jī)垢；由于這些水垢

3、結(jié)晶致密，比較堅(jiān)硬，故又故又稱為無機(jī)垢；由于這些水垢結(jié)晶致密，比較堅(jiān)硬，故又稱為硬垢稱為硬垢污垢一般是由顆粒細(xì)小的泥砂、塵土、不溶性鹽類的泥狀物、膠污垢一般是由顆粒細(xì)小的泥砂、塵土、不溶性鹽類的泥狀物、膠狀氫氧化物、雜物碎屑、腐蝕產(chǎn)物、油污、特別是菌藻的尸體及狀氫氧化物、雜物碎屑、腐蝕產(chǎn)物、油污、特別是菌藻的尸體及其黏性分泌物等組成其黏性分泌物等組成由于這種污垢體積較大、質(zhì)地疏松稀軟，故又稱為由于這種污垢體積較大、質(zhì)地疏松稀軟，故又稱為。它們是。它們是引起垢下腐蝕的主要原因，也是某些細(xì)菌如厭氧菌生存和繁殖的引起垢下腐蝕的主要原因，也是某些細(xì)菌如厭氧菌生存和繁殖的溫床。溫床。污垢和水垢一樣，也會(huì)

4、影響換熱器的傳熱效率污垢和水垢一樣，也會(huì)影響換熱器的傳熱效率1. 飽和指數(shù)飽和指數(shù) （）碳酸鹽溶解在水中達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，存在著下列動(dòng)平衡關(guān)系碳酸鹽溶解在水中達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，存在著下列動(dòng)平衡關(guān)系飽和pH飽和指數(shù)1936年朗格利爾(langelier)提出pHspH-pHs碳酸鈣垢會(huì)析出，這種水屬碳酸鈣垢會(huì)析出，這種水屬使碳鋼表面裸露在水中而受到腐蝕，使碳鋼表面裸露在水中而受到腐蝕， 這種水稱作這種水稱作碳酸鈣既不析出，原有碳酸鈣垢層也不會(huì)被溶解掉，這種水屬碳酸鈣既不析出，原有碳酸鈣垢層也不會(huì)被溶解掉，這種水屬于于1. 飽和指數(shù)飽和指數(shù) （）(1)計(jì)算計(jì)算飽和飽和pHs的公式的公式根據(jù)電中性原則和

5、質(zhì)量作用定律1. 飽和指數(shù)飽和指數(shù) （）(2)計(jì)算計(jì)算飽和飽和pHs的簡化方法的簡化方法1. 飽和指數(shù)飽和指數(shù) （）(2)計(jì)算計(jì)算飽和飽和pHs的簡化方法的簡化方法例題已知某水的水質(zhì)分析值如下：例題已知某水的水質(zhì)分析值如下：試計(jì)算該水質(zhì)的試計(jì)算該水質(zhì)的pHs值值例題已知某水的水質(zhì)分析值如下：例題已知某水的水質(zhì)分析值如下：試計(jì)算該水質(zhì)的試計(jì)算該水質(zhì)的pHs值值1. 飽和指數(shù)飽和指數(shù) （.）(3)飽和指數(shù)的飽和指數(shù)的應(yīng)用應(yīng)用通常設(shè)計(jì)部門對(duì)水質(zhì)處理進(jìn)行設(shè)計(jì)和確定藥劑配方通常設(shè)計(jì)部門對(duì)水質(zhì)處理進(jìn)行設(shè)計(jì)和確定藥劑配方時(shí)，往往根據(jù)水質(zhì)資料首先計(jì)算一下飽和指數(shù)，以時(shí)，往往根據(jù)水質(zhì)資料首先計(jì)算一下飽和指數(shù)，以

6、判斷水質(zhì)是屬于什么類型的，然后再考慮處理方案判斷水質(zhì)是屬于什么類型的，然后再考慮處理方案根據(jù)該水質(zhì)條件并考慮濃縮倍數(shù)為3的運(yùn)轉(zhuǎn)條件，計(jì)算了該水質(zhì)的飽和指數(shù)2. 穩(wěn)定指數(shù)穩(wěn)定指數(shù) （）飽和指數(shù)在預(yù)測水質(zhì)性能時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤的判斷飽和指數(shù)在預(yù)測水質(zhì)性能時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤的判斷提出以下兩種假設(shè)的水 從飽和指數(shù)看，兩種水都是結(jié)垢型的，但實(shí)際上(a)種水是結(jié)垢型的，而(b)種水則是強(qiáng)腐蝕型的2. 穩(wěn)定指數(shù)穩(wěn)定指數(shù) （）(a)種水是結(jié)垢型的(b)種水是強(qiáng)腐蝕型的3. 結(jié)垢指數(shù)（結(jié)垢指數(shù)（）水的比水的實(shí)際測定pH能更正確地反映冷卻水的腐蝕與結(jié)垢傾向并提出結(jié)垢指數(shù)（ ）為表4-3 由總堿度查平衡pH值晶體生長理論認(rèn)

7、為，對(duì)微溶性鹽如碳酸鈣，必須要出現(xiàn)一定的過飽和度始能析出沉淀。與過飽和度相應(yīng)的pH值稱為臨界pH結(jié)垢指數(shù)完全是用實(shí)驗(yàn)測定值代替熱力學(xué)平衡推導(dǎo)式來預(yù)測水中的碳酸鈣是否會(huì)沉淀出來，其實(shí)用意義均比 為好用各種類型的將冷卻水和熱流體隔開，并通過管壁將熱流體的熱量傳給冷卻水一般化工、煉油、發(fā)電等生產(chǎn)廠多為穩(wěn)定的一般化工、煉油、發(fā)電等生產(chǎn)廠多為穩(wěn)定的連續(xù)操作，因此換熱器中各點(diǎn)的溫度不隨時(shí)連續(xù)操作，因此換熱器中各點(diǎn)的溫度不隨時(shí)間而變間而變由于溫度差沿傳熱面不斷變動(dòng)，在換熱器兩端（冷卻水的出口端和進(jìn)口端）熱流體與冷卻水之間的溫度差分別為流體流體卻水卻水冷卻水和熱流體溫度差的平均值管壁兩側(cè)為流體的單位時(shí)間內(nèi)由熱

8、流體傳遞給冷卻水的熱量Q 可使冷卻水溫度升高：包括三個(gè)過程：又因恒溫穩(wěn)定傳熱，故有由沉積物引起的熱阻通常稱為如果在傳熱實(shí)驗(yàn)中，欲測定冷卻水側(cè)的污垢熱阻，則可設(shè)法控制熱流體側(cè)不如果在傳熱實(shí)驗(yàn)中，欲測定冷卻水側(cè)的污垢熱阻，則可設(shè)法控制熱流體側(cè)不生成污垢生成污垢用離子交換法軟化補(bǔ)充水，成本較高。因此只有補(bǔ)充水量小的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)間或采用之在預(yù)處理時(shí)就投加適當(dāng)?shù)氖遥屗械奶妓釟溻}與石灰在澄清池中預(yù)先反應(yīng)，生成碳酸鈣沉淀析出，從而除去水中的Ca2+投加石灰所耗的成本低投加石灰所耗的成本低投加石灰時(shí)，灰塵較大，勞動(dòng)條件差投加石灰時(shí)，灰塵較大，勞動(dòng)條件差尤其對(duì)暫時(shí)硬度大的結(jié)垢型原水更適用尤其對(duì)暫時(shí)硬度大

9、的結(jié)垢型原水更適用通常是加氣易從水中逸出，因而在冷卻塔中析出碳酸鈣，堵塞冷卻塔中填料之間的孔氣易從水中逸出，因而在冷卻塔中析出碳酸鈣，堵塞冷卻塔中填料之間的孔隙。這種現(xiàn)象稱隙。這種現(xiàn)象稱鈣垢轉(zhuǎn)移鈣垢轉(zhuǎn)移有些化肥廠或化工廠生產(chǎn)過程中有大量有些化肥廠或化工廠生產(chǎn)過程中有大量產(chǎn)生產(chǎn)生注意涼水塔中適當(dāng)補(bǔ)充一些注意涼水塔中適當(dāng)補(bǔ)充一些從從 的的CaCO3結(jié)晶過程看，如能投加某些藥劑，破結(jié)晶過程看，如能投加某些藥劑，破壞其結(jié)晶增長，就可達(dá)到控制水垢形成的目的壞其結(jié)晶增長，就可達(dá)到控制水垢形成的目的聚磷酸鹽聚磷酸鹽有機(jī)多元膦酸有機(jī)多元膦酸有機(jī)磷酸酯有機(jī)磷酸酯聚丙烯酸鹽聚丙烯酸鹽目前使用的各種阻垢劑目前使用的

10、各種阻垢劑:結(jié)晶的過程首先是生成晶核，形成少量的微晶粒循環(huán)冷卻水中懸浮物濃度不宜大于循環(huán)冷卻水中懸浮物濃度不宜大于20mg/L分散劑能將粘合在一起的泥團(tuán)雜質(zhì)等分散成微粒使之懸浮于水中， 隨著水流流動(dòng)而不沉積在傳熱表面上， 從而減少污垢對(duì)傳熱的影響， 同時(shí)部分懸浮物還可隨排污水排出循環(huán)水系統(tǒng)。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在穩(wěn)定操作情況下濁度會(huì)升高的原因是由于冷卻水經(jīng)過冷卻塔與空氣接觸時(shí)，空氣中的灰塵會(huì)被洗入水中，特別是工廠所在地理環(huán)境干燥、灰塵飛揚(yáng)時(shí)更是明顯。如果在系統(tǒng)中增設(shè)旁濾設(shè)備，只要控制旁流量和進(jìn)、出旁流設(shè)備的濁度，就可保證系統(tǒng)在長時(shí)間運(yùn)行下濁度也不會(huì)增加，維持在控制的指標(biāo)內(nèi)，從而減少污垢的生成。長鏈狀

11、陰離子的長鏈狀陰離子的和和結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式六偏磷酸鈉沒有固定的熔點(diǎn)，在水中溶解度很大，但不恒定其水溶液有很大的粘度其水溶液有很大的粘度時(shí)效果較好從實(shí)驗(yàn)可知，幾從實(shí)驗(yàn)可知，幾mg/L的聚磷酸鹽就能的聚磷酸鹽就能防止幾百防止幾百mg/L的碳酸鈣沉淀析出的碳酸鈣沉淀析出幾幾mg/L的聚磷酸鹽就能防止幾百的聚磷酸鹽就能防止幾百mg/L的碳酸鈣沉淀析出的碳酸鈣沉淀析出聚磷酸鹽在水中生成的長鏈的陰離子容易吸附在微小的碳酸鈣晶粒上，同時(shí)這種陰離子易于和CO32-的離子置換，這種置換發(fā)生在分散于水中的全部鈣離子層上，從而防止了碳酸鈣的析出聚磷酸鹽除用作防止水垢外，也可作緩蝕劑用聚磷酸鹽除用作防止水垢外，也可作緩蝕

12、劑用聚磷酸鹽在水中會(huì)發(fā)生水解，生成正磷酸鹽。正磷酸鹽又是菌藻的營養(yǎng)物聚磷酸鹽在水中會(huì)發(fā)生水解，生成正磷酸鹽。正磷酸鹽又是菌藻的營養(yǎng)物單純用聚磷酸鹽作阻垢劑已逐漸被淘汰，單純用聚磷酸鹽作阻垢劑已逐漸被淘汰， 代之而起的是代之而起的是化學(xué)名稱為化學(xué)名稱為氨基三亞甲基膦酸氨基三亞甲基膦酸化學(xué)名稱為化學(xué)名稱為乙二胺四亞甲基膦酸乙二胺四亞甲基膦酸化學(xué)名稱為化學(xué)名稱為羥基亞乙基二膦酸羥基亞乙基二膦酸化學(xué)名稱為化學(xué)名稱為二亞乙基三胺五亞甲基膦酸二亞乙基三胺五亞甲基膦酸化學(xué)名稱為化學(xué)名稱為2-膦酸基丁烷膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸三羧酸有機(jī)膦酸酯抑制硫酸鈣垢的效果較好，但抑制碳酸鈣垢的效果較差有機(jī)膦酸酯抑制硫酸鈣垢的效果較好，但抑制碳酸鈣垢的效果較差有機(jī)磷酸酯一般與其他藥劑如聚磷酸鹽、鋅鹽、木質(zhì)素和苯并三氮唑等有機(jī)磷酸酯一般與其他藥劑如聚磷酸鹽、鋅鹽、木質(zhì)素和苯并三氮唑等復(fù)合作用復(fù)合作用木質(zhì)素磺酸是由磺化后的結(jié)構(gòu)單元組成的，磺化結(jié)構(gòu)單元大致是這樣的：木質(zhì)素磺酸是由磺化后的結(jié)構(gòu)單元組成的，磺化結(jié)構(gòu)單元大致是這樣的：是