冷卻水處理基本知識

1、循環(huán)冷卻水處理基礎(chǔ)工業(yè)生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)設(shè)備或產(chǎn)品往往會產(chǎn)生大量熱量，使溫度升高，必須及時冷卻，以免影響生產(chǎn)的正常進行和產(chǎn)品質(zhì)量。水是吸收和傳遞熱量的良好介質(zhì)，常用來冷卻生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品。用水來冷卻工藝介質(zhì)的系統(tǒng)稱為冷卻水系統(tǒng)。在熱力發(fā)電廠中，有許多設(shè)備需要用水作為冷卻介質(zhì)，其中主要的是汽輪機的凝汽器。冷卻水水質(zhì)不良，是凝汽器銅管內(nèi)生成附著物和銅管發(fā)生腐蝕的原因之一。由于附著物的傳熱性很差，它的形成會導(dǎo)致凝結(jié)水溫度升高，從而使凝汽器真空度降低，影響汽輪機的出力和運行的經(jīng)濟性。銅管的腐蝕會減弱其機械強度，甚至?xí)┛?，使冷卻水漏入凝結(jié)水中，影響鍋爐的安全運行。一、為什么用水作為冷卻介質(zhì)？ü

2、水的化學(xué)穩(wěn)定好，不易分解。ü 水的熱容量大，在常用溫度范圍內(nèi)，不會產(chǎn)生明顯的膨脹或壓縮。ü 水的沸點較高，在通常使用條件下，在換熱器內(nèi)不致汽化。ü 水的來源較廣泛，流動性好，易于輸送和分配。ü 水的價格相對便宜。二、冷卻水系統(tǒng)：1、直流冷卻水系統(tǒng)：冷卻水僅僅通過換熱設(shè)備一次，用過后水就被排放掉。Ø 用水量大，排出水的溫升卻很小，水中各種礦物質(zhì)和離子含量基本上保持不變。Ø 投資少，操作簡便，但冷卻水的操作費用大，而且不符合當(dāng)前節(jié)約使用水資源的要求。Ø 也有沉積、腐蝕等問題，也需要進行化學(xué)處理。2、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)：冷卻水經(jīng)使用后

3、，通過冷卻塔或噴水池等設(shè)備將溫度降低后又作為冷卻介質(zhì)使用，即重復(fù)利用吸熱后的冷卻水。Ø 水的再冷卻通過冷卻塔（或其他冷卻構(gòu)筑物）來進行。Ø 冷卻水在循環(huán)過程中與空氣接觸，部分水在通過冷卻塔時會不斷被蒸發(fā)而損失掉，因而水中各種礦物質(zhì)和離子含量也不斷被濃縮增加。Ø 為了維持各種礦物質(zhì)和離子含量穩(wěn)定在某一范圍內(nèi)，必須對系統(tǒng)補充一定量的冷卻水，通常稱為補充水；并排出一定量的濃縮水，通稱排污水。Ø 雖然會損失一部分水，但與直流式冷卻水系統(tǒng)相比，可以節(jié)約大量的冷卻水，且排污水也相應(yīng)減少。Ø 有腐蝕、沉積和微生物滋生的問題，需要進行必要的化學(xué)處理，操作運行費

4、用較高，設(shè)備投資較大，化學(xué)處理比較容易控制。不論從節(jié)約水資源，還是從經(jīng)濟和保護環(huán)境的觀點出發(fā)，都應(yīng)設(shè)法降低各類工廠的冷卻水用量，減少排污水量，限制使用直流冷卻水系統(tǒng)，盡可能推廣采用敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。3、敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)產(chǎn)生的問題v 沉積物的析出和附著v 設(shè)備腐蝕Ø 溶解氧引起的電化學(xué)腐蝕Ø 有害離子引起的腐蝕Ø 微生物引起的腐蝕v 微生物的滋生和粘泥4、敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)處理的重要性v 穩(wěn)定生產(chǎn)：減少意外停產(chǎn)檢修事故v 節(jié)約水資源：補充水量少v 減少環(huán)境污染：排放量少v 提高經(jīng)濟效益：減少設(shè)備腐蝕三、幾個基本概念1) 循環(huán)量R：循環(huán)水泵的實際出流量。2)

5、 蒸發(fā)損失量E：冷卻過程中，從冷卻水中蒸發(fā)逸入大氣的水蒸汽量。精確計算EG(X2X1)；G為進入塔的干空氣量，X2與X1分別為出塔和進塔空氣的含濕量。估算EKtR，K為溫度系數(shù)，R為循環(huán)水量，t為冷卻塔進出口的溫度差。3) 風(fēng)吹損失量D：冷卻過程中，被空氣帶走的或因飛濺而脫離系統(tǒng)的部分水滴。通常約為循環(huán)量的0.1%左右。與塔型設(shè)計有關(guān)。4) 排污損失量B：為了控制冷卻水循環(huán)過程中因蒸發(fā)損失而引起的濃縮過程，必須人為地排掉的水量?？梢灾苯佑嬃?。5) 滲漏損失量F：在管道和貯水系統(tǒng)中因滲漏而損失的水量。完善的系統(tǒng)基本上可以忽略。6) 補充水量M：為了維持系統(tǒng)水量平衡而向系統(tǒng)中補充的部分水量?？梢灾?/p>

6、接計量。7) 濃縮倍數(shù)N：指循環(huán)水中某物質(zhì)的濃度與補充水中某物質(zhì)的濃度之比。改變補充水量或排污水量，就可以改變循環(huán)水的濃縮倍數(shù)。理論情況下，不論系統(tǒng)中某離子的初始濃度是多少，隨著運行時間的推移，其最終的濃度總是濃縮倍數(shù)和補充水中離子濃度的乘積。循環(huán)冷卻水處理的三大問題一般冷卻水常引起的障害有三種，即腐蝕( corrosion ) 、水垢(scale)、淤泥沉積( deposition ) 與微生物 ( slime )，茲將其發(fā)生原因及控制方法分述如下：第一部分：腐蝕一、冷卻水中金屬腐蝕的機理金屬腐蝕是經(jīng)由化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致金屬毀壞的現(xiàn)象。最主要的腐蝕問題是由氧氣所引起的，冷卻水于冷卻水塔中

7、與空氣密切接觸，水中溶氧高達 810 ppm ，極易促成腐蝕。金屬的腐蝕是一個電化學(xué)過程。由于種種原因，碳鋼的金屬表面并不是均勻的。當(dāng)它與冷卻水接觸時，會形成許多微小的腐蝕電池（微電池）。其中活潑的部位成為陽極，腐蝕學(xué)上把它稱為陽極區(qū)；而不活潑的部位則成為陰極，腐蝕學(xué)上把它稱為陰極區(qū)。陽極反應(yīng)：Fe Fe2+ + 2e陰極反應(yīng)：1/2O2 + H2O + 2e 2OH-沉淀反應(yīng)：Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2總反應(yīng)：Fe + 1/2O2 + H2O Fe(OH)2二、冷卻水中金屬腐蝕的形態(tài)1、均勻腐蝕v 又稱全面腐蝕或普遍腐蝕。v 腐蝕過程在金屬的全部暴露表面上均勻地進行。v 主要發(fā)生

8、在低pH值的酸性溶液中Ø 冷卻水系統(tǒng)酸洗時Ø 加酸調(diào)節(jié)pH的冷卻水系統(tǒng)，加酸過多v 在腐蝕過程中，金屬逐漸變薄，最后被破壞。2、電偶腐蝕v 又稱雙金屬腐蝕或接觸腐蝕。v 當(dāng)兩種不同的金屬浸在導(dǎo)電性的水溶液中時，兩種金屬之間通常存在電位差。如果這些金屬互相接觸，則該電位差就會驅(qū)使電子在它們之間流動，從而形成一個腐蝕電池。v 電位較低的金屬在接觸后腐蝕速度會增加，電位較高的金屬在接觸后腐蝕速度將下降。例如熱交換器的銅管與碳鋼端板，其接觸部份的鋼鐵材質(zhì)會因此加速腐蝕。工業(yè)上也時常運用此原理來做防蝕方法，這種方法稱為犧牲陽極保護法。3、縫隙腐蝕v 為強烈的局部腐蝕，有時又稱垢下腐蝕

9、。v 與孔穴、墊片底面、搭接縫、表面沉積物、金屬的腐蝕產(chǎn)物以及螺帽、鉚釘帽下縫隙內(nèi)積存的少量靜止溶液有關(guān)。Ø 陽極過程：M M2+ + 2eØ 陰極過程：1/2O2 + H2O + 2e 2OH-MCl2 + 2H2O M(OH)2 + 2H+ + 2Cl-v 沉積物的作用是屏蔽，在其下面形成縫隙，為液體不流動創(chuàng)造條件。v 在縫隙中，金屬生成金屬離子，而氧則由于縫隙中溶液對流不通暢而貧化，故氧的還原反應(yīng)主要是在縫隙之外氧容易到達的陰極區(qū)進行。這樣，在縫隙溶液中就有了過剩的正電荷。這些過剩的正電荷需要帶負(fù)電的Cl-遷移到縫隙中去，以保持電中性。結(jié)果，縫隙內(nèi)金屬氯化物的濃度增加

10、。之后，金屬氯化物水解，生成不溶性的金屬氫氧化物沉淀和可溶性的鹽酸。鹽酸是強電解質(zhì)，它在水中會全部電離為H+和Cl-。這些H+和Cl-會加速多數(shù)金屬和合金的溶解（腐蝕）。v 凡是耐蝕性依靠氧化膜或鈍化膜的金屬或合金，例如不銹鋼和碳鋼，特別容易遭受縫隙腐蝕。4、孔蝕v 又稱點蝕或坑蝕，是在金屬表面上產(chǎn)生小孔的一種極為局部的腐蝕形態(tài)。v 是破壞性和隱患性最大的腐蝕形態(tài)之一。v 是劇烈的局部腐蝕，孔蝕嚴(yán)重的設(shè)備會在突然之間發(fā)生穿孔。v 檢查和發(fā)現(xiàn)很困難，通常蝕孔小而且被腐蝕產(chǎn)物或沉積物復(fù)蓋，蝕孔通常往重力方向生長。一般蝕孔需要幾個月或幾年才穿透金屬。在出現(xiàn)可以看到的蝕孔前，通常需要一段很長時間的孕育

11、期。v 在碳鋼換熱器冷卻水一側(cè)的碳鋼管壁表面和管板上，經(jīng)常可以看到許多由孔蝕產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物及其下面的蝕孔。v 孔蝕是金屬溶解的一種獨特形式。蝕孔中金屬的陽極溶解是一種自催化過程：例如，鋼發(fā)生蝕孔時，鐵在蝕孔內(nèi)溶解，生成Fe2+，引起蝕孔內(nèi)產(chǎn)生過量的正電荷，結(jié)果使Cl-遷移到蝕孔中以維持蝕孔內(nèi)溶液的電中性。因此，蝕孔內(nèi)會有高濃度的FeCl2。FeCl2水解產(chǎn)生高濃度的H+和Cl-，整個過程隨時間而加速。v 由于氧在蝕孔溶液中的濃度實際等于0，所以溶解氧的陰極還原過程是在蝕孔附近的表面上進行的，故這部分表面成為腐蝕電池的陰極區(qū)而不受腐蝕。v 冷卻水中大多數(shù)孔蝕與鹵素離子有關(guān)。其中影響最大的是氯離子

12、、溴離子和次氯酸根離子。v 許多不銹鋼在海水和其他氯化物溶液中有強烈產(chǎn)生孔蝕和縫隙腐蝕的傾向，普通碳鋼耐孔蝕的能力比不銹鋼要高一些。5、選擇性腐蝕v 是從一種固體金屬中有選擇性地除去其中一種元素的腐蝕。v 冷卻水系統(tǒng)中最常見的選擇性腐蝕是黃銅管的脫鋅（黃銅從黃色變?yōu)榧t色或銅的顏色）。Ø 均勻型或?qū)有兔撲\：多發(fā)生于高鋅黃銅和酸性介質(zhì)中。Ø 局部型或塞型脫鋅：多發(fā)生于低鋅黃銅和中性、堿性或微酸性介質(zhì)中。6、磨損腐蝕v 又稱沖擊腐蝕、沖刷腐蝕或磨蝕v 是由于腐蝕性流體和金屬表面間的相對運動引起的金屬加速破壞和腐蝕。7、應(yīng)力腐蝕破裂v 是指拉應(yīng)力和特定腐蝕介質(zhì)的共同作用而引起金屬或

13、合金的破裂。v 特點：大部分表面實際上未遭破壞，只有一部分細(xì)裂紋穿透金屬或合金內(nèi)部。v 能在常用的設(shè)計應(yīng)力范圍之內(nèi)發(fā)生，后果嚴(yán)重。v 重要變量：溫度、溶液成分、金屬或合金的成分、應(yīng)力和金屬結(jié)構(gòu)。8、微生物腐蝕v 直接引起金屬腐蝕的細(xì)菌Ø 鐵沉積細(xì)菌（鐵細(xì)菌）Ø 產(chǎn)硫化物細(xì)菌（硫酸鹽還原菌）Ø 產(chǎn)酸細(xì)菌（硝化細(xì)菌、硫桿菌）v 導(dǎo)致沉積物下腐蝕：當(dāng)微生物繁殖時，其微生物體的分泌物與冷卻水有機物、無機物聚積而形成的黏泥沉積在系統(tǒng)中時，將造成沉積下腐蝕。沉積物上下界面因溶存氧濃度不同將會造成氧濃淡電池( Oxygen concentration cell)，在沉積物下發(fā)生

14、嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象。三、冷卻水中金屬腐蝕的影響因素分為化學(xué)因素、物理因素、微生物因素，具體有以下幾種因素：v pHv 陰離子v 絡(luò)合劑v 硬度v 金屬離子v 溶解氣體v 溶液濃度v 懸浮固體v 流速v 電偶v 溫度四、冷卻水中金屬腐蝕的控制方法v 添加緩蝕劑：是一種簡便而有效的方式。v 提高冷卻水的pH值（堿性處理法）：隨著水pH值的增加，水中氫離子濃度降低，金屬腐蝕過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膜的傾向增大，故冷卻水對碳鋼的腐蝕性隨其pH值的增加而降低。在pH<8.0時，氧雖然能使鐵的腐蝕電位升高，但還不足以進入鈍化區(qū)，鐵的腐蝕電位仍處于腐蝕區(qū)，此時，氧將使鐵

15、的腐蝕速度增加。當(dāng)pH>8.0時，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入鈍化區(qū)內(nèi)，在水中沒有Cl-的情況下，鐵將得到保護。v 選用耐蝕材料的換熱器：改變系統(tǒng)材質(zhì)將是一很大成本花費，而且并不是百分之百可以防止腐蝕發(fā)生。v 用防腐涂料涂覆v 陰極保護（犧牲陽極法）五、常用的冷卻水緩蝕劑v 陽極腐蝕抑制劑：鉻酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽等。Ø 腐蝕陽極形成高密度的 Fe+離子層，凡與此Fe+作用而可形成不溶性膜的防蝕劑即為陽極腐蝕抑制劑。Ø CrO4= Fe+ Fe2O3 ·Cr2O3Ø PO4-3Fe+ Fe2O3

16、3;Fe3 (PO4) 2v 陰極腐蝕抑制劑：碳酸氫鹽、鋅鹽、聚磷酸鹽等。Ø 腐蝕陰極產(chǎn)生 OH-使局部的pH 增高，凡因局部的pH 增高而可生成不溶性膜的防蝕劑即為陰極腐蝕抑制劑。Ø HCO3- Ca+ OH- CaCO3 H2OØ Zn+ 2OH- Zn(OH) 21、鉻酸鹽：Ø 最有效的氧化性陽極型緩蝕劑Ø 能使碳鋼表面生成一層連續(xù)致密的鈍化膜Ø 成膜迅速Ø 適用的pH值范圍很寬（pH=6-11）Ø 投加量大（200-250ppm）Ø 容易被還原而失效Ø 毒性大，排放有嚴(yán)格要求Ø

17、 已經(jīng)被逐漸淘汰2、亞硝酸鹽3、硅酸鹽4、鉬酸鹽5、鋅鹽：Ø 陰極型緩蝕劑Ø 投加濃度低（0.25-4ppm）Ø 安全但又低效的緩蝕劑Ø 與其他緩蝕劑聯(lián)合使用效果好Ø 成膜迅速Ø 環(huán)保排放有較嚴(yán)格的限制Ø pH>8.0時，Zn2+易從水中析出6、磷酸鹽：v 高濃度使用時是陽極型緩蝕劑（>10ppm）Ø 需要依靠溶解氧形成保護膜（氧化膜）。Ø 氧化膜成膜很慢，緩蝕能力不是太強。Ø 需要與磷酸鈣阻垢劑配合使用。v 低濃度使用時是陰極型緩蝕劑（<6ppm）Ø 需要一定量的鈣

18、硬度在陰極區(qū)形成磷酸鈣沉淀型保護膜。Ø 需要在中性或堿性環(huán)境中使用Ø 沒有毒性Ø 容易促進冷卻水中藻類的生長7、聚磷酸鹽：v 混合型緩蝕劑：陽極鈍化膜，陰極沉淀膜v 既是緩蝕劑又是阻垢劑（低濃度使用時）v 用量低（20-25ppm），緩蝕效果較好v 無毒v 易于水解成正磷酸鹽v 易促進藻類的生長v 對銅及銅合金有侵蝕性v 適用于中性水體8、有機多元膦酸：v 混合型緩蝕劑：陽極鈍化膜，陰極沉淀膜v 既是緩蝕劑又是阻垢劑（低濃度使用時）v 常與其他緩蝕劑聯(lián)合使用。v 投加濃度15-20ppm，緩蝕效果較好v 相對聚磷酸鹽不易水解v 能使鋅鹽穩(wěn)定在水中v 對銅和銅合金有

19、較強的侵蝕性v 適用于中堿性水體9、銅緩蝕抑制劑v MBT（巰基苯并噻唑）：Ø 低濃度時是一種陽極型緩蝕劑（2ppm）Ø 對銅和銅合金的腐蝕控制比較有效Ø 用量少Ø 對氯和氯胺很敏感，容易被氧化而破壞v BTA（苯并三唑）：Ø 吸附型緩蝕劑Ø 很有效的銅和銅合金緩蝕劑Ø 能耐氧化作用Ø 能在較寬的pH范圍內(nèi)有效使用v TTA（甲基苯并三唑）：TTAHRAØ 與BTA大致相同Ø 更能耐受氯的氧化作用v HRA（鹵素穩(wěn)定噻唑）：Ø 吸附型緩蝕劑Ø 獨特的抗氧化性能Ø 更

20、寬的有效pH適用范圍Ø 很強的銅緩蝕性能Ø 避免因碳鋼表面鍍銅而造成的點蝕腐蝕抑制劑在實際應(yīng)用上須注意藥劑濃度、金屬表面溫度及pH 等控制，若控制不良反而增加點蝕速度或引起結(jié)垢問題。保持金屬界面的潔凈，防止氧氣濃淡電池的發(fā)生也非常重要，因此分散劑的有效運用及微生物的良好控制，也是達成腐蝕防制不容忽視的重要條件。第二部分：結(jié)垢和沉積一、沉積物的分類v 水垢: 為硬質(zhì)結(jié)晶形,如 CaCO3 、CaSO4或 MgSiO3等v 污垢：為軟質(zhì)不定形雜物，如淤泥、腐蝕產(chǎn)物、制程泄漏物、微生物繁衍產(chǎn)生的黏泥沉積物等是引起垢下腐蝕的主要原因。沉積物發(fā)生的害處除阻塞管路，影響熱交換，降低設(shè)備

21、產(chǎn)能外更可能因無預(yù)警停機造成損失(物料、設(shè)備更換、清洗費用)，此外，沉積物下方會因為氧氣濃度與沉積物外界不同而產(chǎn)生氧濃淡電池，造成沉積下的金屬腐蝕。結(jié)晶形水垢源自于在水中的 Ca2+HCO3-、SO42-、Mg2+、SiO32-等離子經(jīng)濃縮超過飽和溶解度而結(jié)晶沉淀。上述離子的濃度、pH 和溫度愈高則愈容易形成水垢。軟質(zhì)沉積物的產(chǎn)生則源自水中懸浮固體、有機物、油脂等物質(zhì)（即不溶解固體）沉淀，一般容易發(fā)生于水流速較慢(流速低于1 m/s)的地方，如管殼式熱交換器的殼側(cè)(shellside)，熱交換器出口的管端 (tube end ) 及管板 (tube sheet ) 上。這些沉積物質(zhì)將會造成下列

22、不良后果：Ø 降低熱傳效率或傳熱不均Ø 工廠非計劃性停止運轉(zhuǎn)Ø 設(shè)備腐蝕Ø 增加管線輸送壓力落差及電力消耗Ø 減低腐蝕抑制劑效果Ø 產(chǎn)量減少二、水垢析出的判斷（一）、碳酸鈣析出的判斷 1、飽和指數(shù)（L.S.I）：水的實際pH值與其碳酸鈣飽和pH值（以pHS表示）的差值。即L.S.I = pHpHS。L.S.I ：> 0 結(jié)垢、= 0 穩(wěn)定、< 0 腐蝕pHS的簡化計算公式：（A.B.C.D可查表得到） pHS =（9.7 + A + B）（C + D） A：總?cè)芙夤腆w系數(shù)； B：溫度系數(shù)； C：鈣硬度系數(shù)；D：總堿度系數(shù)。

23、2、穩(wěn)定指數(shù)（R.S.I）：水體碳酸鈣飽和pH值（以pHS表示）的2倍與其實際pH值的差值。即R.S.I = 2pHSpH。R.S.I ：< 6 結(jié)垢、= 6 穩(wěn)定、> 6 腐蝕3、結(jié)垢指數(shù)（P.S.I）：水體碳酸鈣飽和pH值（以pHS表示）的2倍與其平衡pH值（以pHeq表示）的差值。即P.S.I = 2pHSpHeq。P.S.I ：< 6 結(jié)垢、= 6 穩(wěn)定、> 6 腐蝕pHeq = 1.465 lgM + 4.45； M：系統(tǒng)中水的總堿度（以CaCO3表示），ppm4、臨界pH結(jié)垢指數(shù)：用實驗方法測出結(jié)垢時水的真實pH值，將其稱為臨界pH值，以pHC表示。一般pH

24、C = pHS + （1.72.0）判斷：水體實際pH值大于它的臨界pH時就會結(jié)垢。以上四種指數(shù)均是針對碳鋼材質(zhì)，預(yù)測水中溶解的碳酸鈣是否會析出，或者碳酸鈣在水中是否會溶解而言，因此，判斷式中所謂腐蝕的實際含義并不是直接預(yù)測水的腐蝕性，而是指作保護層用的碳酸鈣溶解后，碳鋼直接裸露在水中，由電化學(xué)作用等原因引起腐蝕。如果材質(zhì)是鋁、不銹鋼等合金則腐蝕問題就不會像碳鋼那樣突出?？梢杂米鲗ξ醇铀|(zhì)穩(wěn)定劑的原水作水質(zhì)性能的初步判斷。投加各種化學(xué)處理劑后，根據(jù)所采用的化學(xué)品性能不同，判斷參數(shù)會有較大不同。（二）、磷酸鈣析出的判斷磷酸鈣的飽和pH（pHS）計算：鈣因素、磷酸鹽因素、溫度因素均可查表獲得。水的

25、實際pH磷酸鈣飽和pH： 1、 > 0，預(yù)示磷酸鈣有沉淀的可能； 2、< 0，磷酸鈣有溶解的傾向。實際應(yīng)用時，常控制其差值在1.5以下。Ø 在計算中，假設(shè)PO43-與Ca2+生成的磷酸鹽是Ca3(PO4)2，但實際上還可能有其他鹽的存在。Ø 計算是根據(jù)平衡考慮的，而沒有考慮到達平衡的速度和固相的物理特性。Ø 計算用的溫度和實際析出磷酸鈣的溫度有差別。Ø 引用的常數(shù)值與實際情況不完全相符。（三）、硅酸鹽垢析出的判斷限制冷卻水中SiO2的含量，一般 < 175ppm控制硅酸鎂濃度積： Mg2+ SiO2 < 15000 Mg2+鎂離子

26、的濃度（以CaCO3計），ppm SiO2硅酸濃度（以SiO2計），ppmØ 這類水垢不能用一般的化學(xué)酸洗法去清洗，而要用酸、堿交替清洗的方法。Ø 投加合適的阻垢劑可以提高硅酸鎂的在溶液中的濃度積，降低pH也可以提高。三、沉積物的控制（一）、水垢的控制1) 從冷卻水中除去成垢的鈣離子：控制冷卻水中鈣硬度的濃度使其低于飽和溶解度是防止碳酸鈣水垢的方法之一。Ø 離子交換樹脂法Ø 石灰軟化法2) 降低冷卻水pH，穩(wěn)定重碳酸鹽：加酸控制冷卻水的pH可降低水質(zhì)的L.S.I防止水垢形成，但是若是pH控制不當(dāng)，易使冷卻水腐蝕性增加是此種方法最大的缺點。Ø 加

27、酸Ø 通CO23) 投加阻垢劑：水垢析出的過程，就是微溶性鹽從溶液中結(jié)晶沉淀的一種過程。首先是生成晶核，形成少量的微晶粒，這些微晶粒借助布朗運動相互碰撞，碰撞的結(jié)果就提供了晶體生長的機會。如能投加某些藥劑，破壞其結(jié)晶增長，就可以達到控制水垢形成的目的。（二）、污垢的控制1) 降低補充水濁度：濁度主要由泥砂、腐殖質(zhì)以及各種懸浮物和膠體物構(gòu)成。補充水濁度大于5ppm時需要考慮預(yù)處理。規(guī)范規(guī)定循環(huán)冷卻水中懸浮物濃度不宜大于20ppm；對于板式、翅片管式和螺旋板式換熱器不宜大于10ppm。2) 做好循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理：不處理或處理不當(dāng)，腐蝕產(chǎn)物、大量滋生的菌藻形成污垢；做好水質(zhì)處理，是減少系

28、統(tǒng)產(chǎn)生污垢的好方法。3) 投加分散劑：分散劑能將粘合在一起的泥團雜質(zhì)等分散成微粒使之懸浮于水中，隨著水流流動而不沉積在傳熱表面上，從而減少污垢對傳熱的影響，同時部分懸浮物還可以隨排污水排出循環(huán)水系統(tǒng)。4) 增加旁濾設(shè)備：循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在穩(wěn)定操作情況下濁度升高的原因，主要是由于冷卻水經(jīng)過冷卻塔與空氣接觸時，空氣中的灰塵會被洗入水中，特別是工廠所在地理環(huán)境干燥、灰塵飛揚時更是明顯。循環(huán)水濁度量的變化：補充水引入、空氣中灰塵引入、循環(huán)冷卻水自身產(chǎn)生（結(jié)垢產(chǎn)物、腐蝕產(chǎn)物、菌藻滋生產(chǎn)物等）、循環(huán)冷卻水濁度沉降析出、排污排出。旁濾量一般經(jīng)驗是取循環(huán)量的15。（三）、阻垢劑及分散劑1、聚磷酸鹽v 三聚磷酸鈉

29、v 六偏磷酸鈉Ø 原理：破壞了碳酸鈣等晶體的正常生長過程，從而阻止了碳酸鈣水垢的形成。Ø 缺點：在水中會發(fā)生水解，生成正磷酸鹽，水解速率隨著濃度和溫度升高而加快，pH大于7.5或小于6.5時，水解速度也會加快。2、有機膦酸v ATMP（氨基三甲叉膦酸）v EDTMP（乙二胺四甲叉膦酸）v HEDP（羥基乙叉二膦酸）v DTPMP（二亞乙基三胺五亞甲基膦酸）3、膦羧酸v PBTCA（2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸）Ø 阻垢性能優(yōu)于有機膦酸Ø 不易形成難溶的有機膦酸鈣Ø 高劑量使用是一種高效緩蝕劑Ø 與鋅鹽和聚磷酸鹽復(fù)配可產(chǎn)生良好協(xié)同

30、效應(yīng)4、有機磷酸酯Ø 抑制硫酸鈣垢的效果較好，但抑制碳酸鈣的效果較差。Ø 比聚磷酸鹽難水解，比有機磷酸容易水解。Ø 對含油污冷卻水的水質(zhì)控制能保持良好的緩蝕、阻垢作用，有著特殊的效果。Ø 對水生動物毒性很低，水解后的產(chǎn)物可以生物降解，對環(huán)境沒有什么影響。5、聚羧酸v PAA（聚丙烯酸）v 聚甲基丙烯酸v 丙烯酸與丙烯酸羥丙酯共聚物v 丙烯酸與丙烯酸酯共聚物v HPMA（水解聚馬來酸酐）v 馬來酸酐-丙烯酸共聚物v 苯乙烯磺酸-馬來酸（酐）共聚物6、天然分散劑在尚未發(fā)展聚合物沉淀控制劑，曾采用丹寧、木質(zhì)素、磺化木質(zhì)素、磺化丹寧酸、淀粉、改性淀粉和CMC（羥

31、甲基纖維素）等天然有機物質(zhì)作為分散劑，控制水垢的生成。7、表面活性劑v 非離子型Ø 適合于被長鏈烴油污染的水體Ø 有微生物污染時也能很好地發(fā)揮作用Ø 作為生物殺滅劑或氯的增強劑v 陰離子型Ø 適合于被環(huán)狀烴油污染的水體Ø 不適用于被微生物污染的水體v 生物表面活性劑Ø 特別為微生物控制而設(shè)計，增強生物殺滅劑的能力Ø 有油時最好不要使用第三部分：微生物一、為什么會有微生物問題來源：補充水、空氣；含有微生物的補充水不斷進入冷卻水系統(tǒng)，與此同時，冷卻塔中從上面噴淋下來的冷卻水又從逆流相遇的空氣中捕集了大量的微生物進入冷卻水系統(tǒng)。冷

32、卻水系統(tǒng)是微生物的巨大捕捉器和培養(yǎng)器：Ø 充沛的水量：冷卻水系統(tǒng)中充沛的水量為這些進入的微生物的生長提供了可靠的保障。Ø 適宜的溫度：冷卻水的水溫通常被設(shè)計在3242之間，這一溫度范圍又特別有利于某些微生物的生長。Ø 營養(yǎng)物質(zhì)：冷卻水系統(tǒng)中工藝物質(zhì)（如油類）泄漏入冷卻水系統(tǒng)，為其中的微生物提供了營養(yǎng)源（養(yǎng)料）。Ø 溶解氧：冷卻水在冷卻塔內(nèi)的噴淋曝氣過程中溶入了大量的氧氣，為好氧性微生物提供了必要條件。Ø 庇護所：冷卻水中懸浮物形成的淤泥又為厭氧性微生物提供了庇護所，冷卻水中的硫酸鹽則成為厭氧性微生物硫酸鹽還原菌所需能量的來源。二、引起故障的微生

33、物1、細(xì)菌1) 產(chǎn)粘泥細(xì)菌：Ø 冷卻水系統(tǒng)中數(shù)量最多的一類有害細(xì)菌Ø 產(chǎn)生附著力很強的沉積物Ø 降低冷卻效果Ø 阻止緩蝕劑、阻垢劑和殺生劑到達金屬表面發(fā)生緩蝕、阻垢和殺生作用Ø 使金屬表面形成差異腐蝕電池而發(fā)生沉積物下腐蝕Ø 本身并不直接引起腐蝕2) 鐵沉積細(xì)菌：Ø 好氧菌Ø 在含鐵的水中生長Ø 生成體積很大的紅棕色的粘性沉積物Ø 形成氧濃差腐蝕電池Ø 使冷卻水中的緩蝕劑難于與金屬表面作用生成保護膜Ø 從陽極區(qū)除去Fe2+，使腐蝕速率增加Ø 很容易控制3) 產(chǎn)硫化物

34、細(xì)菌：Ø 又稱硫酸鹽還原菌Ø 是在無氧或缺氧的狀態(tài)下用硫酸鹽中的氧進行氧化反應(yīng)而得到能量的細(xì)菌群Ø 廣泛存在于厭氧性有機物聚集的地方Ø 能把水溶性的硫酸鹽還原成硫化氫Ø 只用加氯的微生物控制方案難于控制其生長4) 產(chǎn)酸細(xì)菌：Ø 硝化細(xì)菌o 把水中的氨轉(zhuǎn)變成硝酸o 2NH3 + 4O22HNO3 + 2H2Oo 容易用氯及某些非氧化性殺生劑控制Ø 硫桿菌o 能使可溶性硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩?、真菌：霉菌、酵母v 真菌的生長能產(chǎn)生粘泥而覆蓋在換熱器中換熱管的表面上，降低冷卻水的冷卻作用v 對金屬沒有直接的腐蝕性，引起垢下腐蝕v 氯對于

35、真菌不是很有效3、藻類：藍(lán)藻、綠藻、硅藻v 藻類的生長需要陽光v 死亡的藻類成為懸浮物和沉積物v 堵塞換熱器的管路，降低冷卻水的流量v 成為捕集冷卻水中有機體的過濾器，為細(xì)菌和霉菌提供食物v 對金屬沒有直接的腐蝕性，引起垢下腐蝕v 阻止陽光進入冷卻水系統(tǒng)可以控制其生長v 加氯及非氧化性殺生劑控制十分有效三、微生物對銅和銅合金的腐蝕Ø 銅腐蝕后生成的銅離子或銅鹽對微生物具有一定的毒性，但也存在著耐銅離子的細(xì)菌Ø 硫酸鹽還原菌會腐蝕銅或銅合金Ø 發(fā)生點蝕和選擇性腐蝕四、微生物粘泥引起的故障v 降低熱交換效率v 堵塞熱交換器，泵壓上升，流量減少v 加速腐蝕v 降低冷卻塔

36、的效率，填料變形、脫落v 處理藥劑的吸附、浪費v 外觀污染（環(huán)境公害）v 作業(yè)人員健康和安全五、影響微生物和粘泥的環(huán)境因素Ø 微生物的營養(yǎng)源Ø 水溫Ø pH值Ø 溶解氧Ø 光Ø 細(xì)菌數(shù)Ø 懸浮物Ø 粘泥量Ø 粘泥附著度Ø 流速六、冷卻水系統(tǒng)中微生物的控制方法Ø 選用耐蝕材料Ø 控制水質(zhì)Ø 采用殺生涂料Ø 陰極保護Ø 清洗Ø 防止陽光照射Ø 旁流過濾Ø 混凝沉淀Ø 噬菌體法Ø 添加殺生劑七、冷卻水殺生劑1、氧化性殺生劑1) 氯