化學(xué)]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ppt課件

1、第二篇第二篇 循環(huán)冷卻水處置循環(huán)冷卻水處置第一節(jié)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的堆積物第一節(jié)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的堆積物第二節(jié)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中堆積物的控制第二節(jié)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中堆積物的控制第三節(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)中的堆積第四章循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的堆積物及其控制物及其控制循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，會有各種物質(zhì)堆積在換熱器的傳熱管外表循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，會有各種物質(zhì)堆積在換熱器的傳熱管外表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、硅酸鹽等假設(shè)運(yùn)用含重碳酸鹽較多的水作為冷卻水，假設(shè)運(yùn)用含重碳酸鹽較多的水

2、作為冷卻水， 當(dāng)它經(jīng)過換熱器傳熱外表時，當(dāng)它經(jīng)過換熱器傳熱外表時， 會會受熱分解受熱分解在在0oC時，重碳酸鈣的溶解度時，重碳酸鈣的溶解度2630mg/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，這當(dāng)水流速度較小或傳熱面較粗糙時，這些結(jié)晶堆積物就容易堆積在傳熱外表上些結(jié)晶堆積物就容易堆積在傳熱外表上硫酸鈣的溶解度是硫酸鈣的溶解度是1800mg/L這類堆積物通常稱為水垢。由于這些水垢都是由無機(jī)鹽組成，這類堆積物通常稱為水垢。由于這些水垢都是由無機(jī)鹽組成，故又稱為無機(jī)垢；由于這些水垢結(jié)晶致密，比較鞏固，故又故又稱為無機(jī)垢；由于這些水垢結(jié)晶致密，比較鞏固，故

3、又稱為硬垢稱為硬垢污垢普通是由顆粒細(xì)小的泥砂、塵土、不溶性鹽類的泥狀物、膠污垢普通是由顆粒細(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，故又稱為軟垢。它們是由于這種污垢體積較大、質(zhì)地疏松稀軟，故又稱為軟垢。它們是引起垢下腐蝕的主要緣由，也是某些細(xì)菌如厭氧菌生存和繁衍的引起垢下腐蝕的主要緣由，也是某些細(xì)菌如厭氧菌生存和繁衍的溫床。溫床。污垢和水垢一樣，也會影響換熱器的傳熱效率污垢和水垢一樣，也會影響換熱器的傳熱效率1.

4、飽和指數(shù)飽和指數(shù) L.S.I.碳酸鹽溶解在水中到達(dá)飽和形狀時，存在著以下動平衡關(guān)系碳酸鹽溶解在水中到達(dá)飽和形狀時，存在著以下動平衡關(guān)系飽和pH飽和指數(shù)1936年朗格利爾(langelier)提出pHspH-pHs碳酸鈣垢會析出，這種水屬結(jié)垢型水碳酸鈣垢會析出，這種水屬結(jié)垢型水使碳鋼外表裸露在水中而遭到腐蝕，使碳鋼外表裸露在水中而遭到腐蝕， 這種水稱作腐蝕型水這種水稱作腐蝕型水碳酸鈣既不析出，原有碳酸鈣垢層也不會被溶解掉，這種水屬碳酸鈣既不析出，原有碳酸鈣垢層也不會被溶解掉，這種水屬于穩(wěn)定型水于穩(wěn)定型水1. 飽和指數(shù)飽和指數(shù) L.S.I.(1)計(jì)算飽和計(jì)算飽和pHs的公式的公式根據(jù)電中性原那么和

5、質(zhì)量作用定律1. 飽和指數(shù)飽和指數(shù) L.S.I.(2)計(jì)算飽和計(jì)算飽和pHs的簡化方法的簡化方法1. 飽和指數(shù)飽和指數(shù) L.S.I.(2)計(jì)算飽和計(jì)算飽和pHs的簡化方法的簡化方法例題知某水的水質(zhì)分析值如下：例題知某水的水質(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值值例題知某水的水質(zhì)分析值如下：例題知某水的水質(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) L.S.I.(3)飽和指數(shù)的運(yùn)用飽和指數(shù)的運(yùn)用通常設(shè)計(jì)部門對水質(zhì)處置進(jìn)展設(shè)計(jì)和確定藥劑配方通常設(shè)計(jì)部門對水質(zhì)處置進(jìn)展設(shè)計(jì)和確定藥劑配方時，往往根據(jù)水質(zhì)資料首先計(jì)算一下飽和指數(shù)，以時，往往根據(jù)水質(zhì)資料首先計(jì)算一

6、下飽和指數(shù)，以判別水質(zhì)是屬于什么類型的，然后再思索處置方案判別水質(zhì)是屬于什么類型的，然后再思索處置方案根據(jù)該水質(zhì)條件并思索濃縮倍數(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) R.S.I.飽和指數(shù)在預(yù)測水質(zhì)性能時經(jīng)常出現(xiàn)錯誤的判別飽和指數(shù)在預(yù)測水質(zhì)性能時經(jīng)常出現(xiàn)錯誤的判別提出以下兩種假設(shè)的水 從飽和指數(shù)看，兩種水都是結(jié)垢型的，但實(shí)踐上(a)種水是結(jié)垢型的，而(b)種水那么是強(qiáng)腐蝕型的2. 穩(wěn)定指數(shù)穩(wěn)定指數(shù) R.S.I.(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)P.S.I.水的總堿度比水的實(shí)踐測定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) P.S

7、.I. 為表4-3 由總堿度查平衡pH值晶體生長實(shí)際以為，對微溶性鹽如碳酸鈣，必需求出現(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值臨界pH結(jié)垢指數(shù)完全是用實(shí)驗(yàn)測定值替代熱力學(xué)平衡推導(dǎo)式來預(yù)測水中的碳酸鈣能否會沉淀出來，其實(shí)意圖義均比 為好普通化工、煉油、發(fā)電等消費(fèi)廠多為穩(wěn)定的普通化工、煉油、發(fā)電等消費(fèi)廠多為穩(wěn)定的延續(xù)操作，因此換熱器中各點(diǎn)的溫度不隨時延續(xù)操作，因此換熱器中各點(diǎn)的溫度不隨時間而變間而變由于溫度差沿傳熱面不斷變動，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冷卻水和熱流體溫度差的平均值管壁兩側(cè)為流體的傳熱根本方程單位時間內(nèi)由熱流體傳送給冷

8、卻水的熱量Q 可使冷卻水溫度升高：包括三個過程：又因恒溫穩(wěn)定傳熱，故有由堆積物引起的熱阻通常稱為污垢熱阻假設(shè)在傳熱實(shí)驗(yàn)中，欲測定冷卻水側(cè)的污垢熱阻，那么可設(shè)法控制熱流體側(cè)假設(shè)在傳熱實(shí)驗(yàn)中，欲測定冷卻水側(cè)的污垢熱阻，那么可設(shè)法控制熱流體側(cè)不生成污垢不生成污垢用離子交換法軟化補(bǔ)充水，本錢較高。因此只需補(bǔ)充水量小的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)間或采用之在預(yù)處置時就投加適當(dāng)?shù)氖?，讓水中的碳酸氫鈣與石灰在廓清池中預(yù)先反響，生成碳酸鈣沉淀析出，從而除去水中的Ca2+投加石灰所耗的本錢低投加石灰所耗的本錢低投加石灰時，灰塵較大，勞動條件差投加石灰時，灰塵較大，勞動條件差尤其對暫時硬度大的結(jié)垢型原水更適用尤其對暫時硬度大

9、的結(jié)垢型原水更適用通常是加硫酸氣易從水中逸出，因此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，因此在冷卻塔中析出碳酸鈣，堵塞冷卻塔中填料之間的孔隙。這種景象稱鈣垢轉(zhuǎn)移隙。這種景象稱鈣垢轉(zhuǎn)移有些化肥廠或化工廠消費(fèi)過程中有大量有些化肥廠或化工廠消費(fèi)過程中有大量CO2氣產(chǎn)生氣產(chǎn)生留意涼水塔中適當(dāng)補(bǔ)充一些留意涼水塔中適當(dāng)補(bǔ)充一些CO2氣氣從從 的的CaCO3結(jié)晶過程看，如能投加某些藥劑，結(jié)晶過程看，如能投加某些藥劑，破壞其結(jié)晶增長，就可到達(dá)控制水垢構(gòu)成的目的破壞其結(jié)晶增長，就可到達(dá)控制水垢構(gòu)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運(yùn)

10、用的各種阻垢劑目前運(yùn)用的各種阻垢劑:結(jié)晶的過程首先是生成晶核，構(gòu)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同的泥團(tuán)雜質(zhì)等分散成微粒使之懸浮于水中， 隨著水流流動而不堆積在傳熱外表上， 從而減少污垢對傳熱的影響， 同時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升高的緣由是由于冷卻水經(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)境枯燥、灰塵飛揚(yáng)時更是明顯。假設(shè)在系統(tǒng)中增設(shè)旁濾設(shè)備，只需控制旁流量和進(jìn)、出旁流設(shè)備的濁度，就可保證系統(tǒng)在長時間運(yùn)轉(zhuǎn)下濁度也不會添加，維持在控制的目的內(nèi)，從

11、而減少污垢的生成。長鏈狀陰離子的三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉長鏈狀陰離子的三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉構(gòu)造式構(gòu)造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

12、磷酸鹽除用作防止水垢外，也可作緩蝕劑用聚磷酸鹽在水中會發(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， 代之而起的是復(fù)合磷酸鹽配方代之而起的是復(fù)合磷酸鹽配方化學(xué)稱號為氨基三亞甲基膦酸化學(xué)稱號為氨基三亞甲基膦酸化學(xué)稱號為乙二胺四亞甲基膦酸化學(xué)稱號為乙二胺四亞甲基膦酸化學(xué)稱號為羥基亞乙基二膦酸化學(xué)稱號為羥基亞乙基二膦酸化學(xué)稱號為二亞乙基三胺五亞甲基膦酸化學(xué)稱號為二亞乙基三胺五亞甲基膦酸化學(xué)稱號為化學(xué)稱號為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)磷酸酯普通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)磷酸酯普通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)協(xié)作用復(fù)協(xié)作用木質(zhì)素磺酸是由磺化后的構(gòu)造單元組成的，磺化構(gòu)造單元大致是這樣的：木質(zhì)素磺酸是由磺化后的構(gòu)造單元組成的，磺化構(gòu)造單元大致是這樣的