工业循环冷却水处理培训课件 52页

武汉金坡化工科技有限公司工业循环冷却水处理工艺培训\n第一章循环水系统及循环水的冷却第一节概述1.1.1自然界水的分布1.1.1.1地球上有71%的面积被水覆盖1.1.1.2所有水中97.5%的为海水1.1.1.3淡水中有99.4%在南极和北极以冰雪形式存在1.1.1.4我国水质资源贫乏，南北差异大，南方多雨污染大，很多地方并不是没有水，相反水质不合格；北方少雨而缺水。1.1.1.5工业生产中有50～80%的水用于介质冷却。1.1.1.6我国为世界上13个最贫水国家之一1.1.1.7我国工业用水浪费惊人1.1.1.8我国工业冷却水循环使用率不足60%1.1.1.9发达国家工业冷却水循环使用率已达到80%\n第一章循环水系统及循环水的冷却1.1.2水的特点1.1.2.1水的热容量大，传热效果好；1.1.2.2水的化学稳定性好，常温下呈液态，便于输送，使用方便；1.1.2.3水是溶解能力很强的溶剂，多数物质在水中有很大的溶解度；1.1.2.4水的价格便宜，循环用水经济性优越，由于循环水主要是温度提高，水质变化不大，故采取降温即可循环使用。1.1.3水中的成分1.1.3.1溶解物质(直径小于1nm）1.1.3.1.1各种离子1.1.3.1.1.1多种金属离子：Ca2+、Mg2+、k+、Na+、Fe3+等1.1.3.1.1.2多种阴离子：Cl-、HCO3-、CO32-、PO43-、SO42-、OH-、NO3-等1.1.3.1.2各种可溶性气体：CO2、O2，有时还含有H2S、SO2、N2、NH3等\n第一章循环水系统及循环水的冷却1.1.3.2胶体物质（直径介于1nm～100nm）胶体微粒是许多分子和离子的集合体，微粒表面积很大，有很强的吸附能力，表面吸附很多离子而带电，结果使同类胶体因带有同性电荷而相互排斥，在水中不能结合形成更大的颗粒而自行沉降，在天然水中，这些胶体主要是腐植质以及铁、铝、硅等的化合物。1.1.3.5悬浮物（直径大于100nm）悬浮物颗粒较大，易除去，静止时比重较小的悬浮物会浮于水面，主要是腐植质等一些有机化合物；比重较大的则下沉，主要是砂子和粘土类无机化合物。\n第一章循环水系统及循环水的冷却第二节冷却水系统及其构筑物1.2.1冷却水系统不同工业生产中，产热的过程各异，被冷却的对象差别较大，主要的冷却对象有冷凝器，热交换器，油（气或液体）冷却器，发电机组，压缩机组，高炉，炼钢，化学反应器等，这种用水来冷却工艺介质的系统称为冷却水系统，通常分两种：直流冷却水系统，循环冷却水系统。1.2.1.1直流冷却水系统在直流冷却水系统中，冷却水仅通过换热设备利用一次后就被排放掉，用水量很大，水温升高很少，水中各种矿物质和各种离子含量基本不变，对水质要求不高。\n第一章循环水系统及循环水的冷却1.2.1.2循环冷却水系统冷却水被反复多次使用，水经换热设备后温度升高，由冷却塔或其他冷却设备将水温降低，再由泵将水送到冷却系统，重复利用，分为封闭式和敞开式。1.2.1.2.1封闭式循环冷却水系统水在密闭系统循环进行热交换，冷却水升温后不与大气直接接触，在另一台换热设备中由其他冷却介质降温后再回用，必须使用含盐量低的软水或纯水，循环过程中不直接接触空气，水量损失少，水中各种矿物质和各种离子含量基本不变，溶解氧和杂质少，由于不与阳光接触，不利于菌藻的繁殖，系统结垢与腐蚀较少发生，排污量较小，补水也小，一般用于发电机，内燃机或有特殊要求的单台换热器，冷却效率低。\n第一章循环水系统及循环水的冷却1.2.1.2.2敞开式循环冷却水系统水在系统循环过程中通过冷却塔（池）降温，它在循环过程中要与空气接触，部分水被损失，水中各种矿物质和各种离子含量会由于不断的浓缩增大，过程中需要不断的补充新鲜水与排污水，与直流冷却水相比补充水占1/40左右，可节约用水，减少排污。1.2.2冷却塔构筑物1.2.2.1冷却池利用天然或人工池塘，水库等来冷却循环水主要靠蒸发带走热量，冷却过程缓慢，效率底，冷热水温差小，冷却占地面积大，储水量大。\n第一章循环水系统及循环水的冷却1.2.2.2冷却塔循环水经过换热后，经过冷却塔与空气直接接触，由蒸发，接触传导方式散热降温，冷却塔具有占地面积小，冷却效果好等特点。冷却塔一般由通风筒、配水系统、淋水系统、通风设备、收水系统、集水池等组成。集水池容积占总流量的三分之一到五分之一。1.2.3循环冷却水的冷却机理进塔热水下淋过程中向下喷淋成水滴或水膜状，空气则由下向上与水滴或水膜逆向流动，或水平方向交流流动，在气水接触过程中，进行热交换，使水温降低。与周围空气之间存在温度差和湿度差，以及水气相对运动时两相表面存在的速度梯度，水温主要通过水与空气的接触散热以及水的蒸发散热逐渐降低。\n第一章循环水系统及循环水的冷却第三节敞开式循环冷却水的水质处理1.3.1循环过程中水质变化特点1.3.1.1溶解固体浓缩冷却水在循环运行过程中，由于蒸发、风吹、排污、渗漏四种水量损失，需要补充新鲜水。循环冷却水的浓缩倍数是指该循环冷却水的含盐量与其补充水的含盐量之比。浓缩倍数由1.0（直排）提高到2.0时节约的水量为96.5%，2.0到3.0节约0.87%，3.0到4.0节约0.29%，4.0到5.0节约0.14%，5.0到6.0节约0.09%，6.0到7.0节约0.06%，7.0到10.0节约0.03%。计算浓缩倍数通常选用的物质有Cl-、SiO2、K+或总溶解固体，一般控制在2.0～4.0。系统浓缩倍数的大小反映水资源利用率，过小，补水量及排污水量较大，水处理药剂耗量较大。\n第一章循环水系统及循环水的冷却但浓缩倍率过大，节约的用水量变化不大，但结垢腐蚀趋向增加，也利于微生物的增生。选择多大的浓缩倍率要结合当地的水质资源，水处理药剂情况和运行管理情况。不能随意改变补水量及排水量。1.3.1.2二氧化碳的散失天然水中含有钙镁的碳酸盐和重碳酸盐，两类盐与二氧化碳存在平衡，空气中二氧化碳含量很低，占0.03%～0.1%，无论水中的碳酸根或碳酸氢根多少，水滴在空气中降落1.5～2秒后，水中二氧化碳几乎全部散失，剩余的只与温度有关，水温50℃就没有了，由于碳酸盐溶解度远小于碳酸氢盐，所以循环水更容易结垢。pH会上升。\n第一章循环水系统及循环水的冷却1.3.1.3溶解氧含量升高循环水在循环过程中与大气充分接触，水中溶解氧接近平衡浓度，当循环水通过换热器时由于温度升高，氧的溶解度下降，水中氧达到饱和，过饱和溶解氧对钢铁有两个作用：1.加速腐蚀；2·形成氧化膜而抑制腐蚀。一般规律是在氧低浓度时加速腐蚀，随氧浓度的增加腐蚀加剧，到达一定值后开始下降，这值为氧的临界点，与pH有关。pH低于6时，一般不会形成氧化膜；pH为7时溶解氧的临界点浓度为16毫克每升。故碳钢在中性或微碱性水中，腐蚀速度先是随氧浓度增加增大，过临界点时而减小。\n第一章循环水系统及循环水的冷却1.3.1.4杂质增加循环水在冷却塔中吸收和洗涤了空气中的污染物（SO2、H2S、NH3等），空气中和补充水带入的泥灰，尘土，植物的绒毛，甚至昆虫，使水中杂质增多，及工艺介质的泄漏也会污染循环水。1.3.1.5微生物的滋生循环水中的盐类和其他杂质较高，溶解氧充足，温度适宜（25～45℃），许多微生物（细菌、真菌和藻类）能够在此条件下生长繁殖，形成大量黏泥沉淀物，附着在管壁、器壁或填料上。\n第一章循环水系统及循环水的冷却1.3.2敞开式循环冷却水系统对水质的要求国标＜工业循环冷却水处理设计规范针＞对敞开式循环冷却水的水质要求：含盐量小于3000Us/cm2；氯根小于300，1000；悬浮物小于20，碱度小于500，钙小于200、大于30，总铁小于0.5。1.3.3循环冷却水水质处理冷却水长期循环使用，会出现结垢，腐蚀，微生物滋生等问题，影响系统正常运行，需要投加化学药剂，改变运行条件，改变设备材料性能等处理：1.控制结垢是去除补水成垢离子，加酸，降低补充水浊度，降低pH，投加阻垢剂；2.控制腐蚀是添加缓蚀剂，提高pH，在碱性条件下运行，选用耐腐材料，用防腐涂料涂覆等；3.控制微生物是投加杀生剂，选用耐腐蚀材料；控制冷却水的氧含量、pH、悬浮物及微生物养料等。\n第二章循环冷却水系统的结垢及其控制第一节水垢的种类、来源和危害循环水遇到的问题是污垢沉积，污垢包括水垢，淤泥，生物黏泥和腐蚀产物。2.1.1污垢的来源2.1.1.1补充水未经处理或处理不好的补充水会将泥沙，悬浮物，微生物带入系统，还带有一定的难溶的盐类；处理好的补充水也会带一定的混凝剂的水解产物。2.1.1.2空气泥沙，粉尘，昆虫，微生物及大气污染的硫化氢，二氧化硫，氨等腐蚀气体会随空气进入循环水中造成腐蚀产物的沉积。\n第二章循环冷却水系统的结垢及其控制2.1.1.3泄露物某些工艺介质，如油和有机物的泄露会导致污泥沉积。2.1.1.4系统腐蚀产物2.1.2污垢种类的判断分析污垢的化学组成除了使用一般的化学分析法外，对一些复杂的试样还需要鉴定其晶体结构、物相组成、化合物形态等。2.1.2.1灼烧灼烧失重达40%～60%，可认为污垢主要是生物黏泥。一般情况下大于20%可以判断存在生物粘泥；2.1.2.2加酸加稀酸溶解且产生气泡为碳酸钙垢，不溶为硫酸钙垢、硅酸盐垢，在稀酸中需加热才能溶解的，不冒气泡的是磷酸钙垢。\n第二章循环冷却水系统的结垢及其控制2.1.3污垢的危害2.1.3.1影响换热1.5毫米的碳酸钙增加20%的能耗；12毫米增加70%的能耗；25毫米增加95%的能耗。污垢的导热系数仅为碳钢的数十分之一。2.1.3.2间接腐蚀（氧浓度差，垢层下缺氧区和没有污垢的富氧区构成腐蚀原电池而腐蚀，垢下为阳极，受到腐蚀，这种局部性腐蚀比全面腐蚀危害更大，导致金属材料穿孔。）2.1.3.3微生物滋生（微生物黏泥引起的垢下腐蚀能在短时间使换热器穿孔）2.1.3.4严重时使换热器堵塞，降低水流量，产量下降\n第二章循环冷却水系统的结垢及其控制第二节水垢的结垢趋势判断2.2.1碳酸盐水垢2.2.1.1碳酸盐水垢的来源及组成2.2.1.2碳酸盐水垢的特点最常见的水垢，外观为白色或灰白色，质硬，附着牢固。常见的稀酸可将溶解并产生气泡，850～950℃灼烧时会损失40%，灼烧后产物污垢变的松散，能溶于水呈碱性；550℃灼烧反映微生物的含量，观察水垢溶解后的少量残渣及注意水垢灼烧时的气味，可了解垢中所含的杂质，溶解之后的少量残渣如果是白色是硅酸盐，黑褐色是腐蚀产物，灼烧时有焦糊气味的是有机物（碳水化合物），有腥臭味的是微生物污泥。\n第二章循环冷却水系统的结垢及其控制2.2.1.3碳酸盐水垢的稳定性指标2.2.1.3.1Langelier饱和指数（L.S.I.）L.S.I.=PH-PHS＞0结垢＜0腐蚀=0稳定是判断碳酸盐水垢的方法。2.2.1.3.2Ryznar稳定指数（R.S.I.)R.S.I.=2PHS-PH<6结垢＞6腐蚀=6稳定2.2.1.3.3极限碳酸盐硬度法循环水在一定的水质，水温条件下，保持不结垢时碳酸盐硬度的最高值，也就是二氧化碳很少时循环水可维持重碳酸盐的最高值。2.2.2磷酸盐水垢在含磷的水处理药剂中，由于受温度、停留时间、微生物、氧化物质等的影响，含磷药剂会发生水解，在高pH，高硬度下形成磷酸盐水垢，外观为灰白色，质地疏松，附着力差，随受热面的热流强度和金属温度上升，结垢加重，质地坚硬，难于排除。他与碳酸盐水垢外观接近，但难溶于稀酸，不产生气泡，需要加热。\n第二章循环冷却水系统的结垢及其控制2.2.3硅酸盐水垢产生于原水中二氧化硅含量高的锅炉或循环冷却水中。外观呈白色，有杂质时为灰白色或粉红色，要用酸碱交替清洗。＜150～175毫克每升。Mg2+(以碳酸钙计，mg/L)×SiO2(Mg/L）＜150002.2.4硫酸盐水垢硫酸钙溶解度大于碳酸钙的40倍以上，37℃以下溶解度随温度升高上升，37℃以上随温度升高而降低。硫酸钙垢非常坚硬，难以用化学清洗法除去，常规的机械方法也难以除去。Ca2+(以碳酸钙计，mg/L)×SO42-(Mg/L）≤5000002.2.5镁垢坚硬白色，只有pH很高时出现。\n第二章循环冷却水系统的结垢及其控制第三节水垢的控制技术2.3.1水中溶解物质的结垢过程2.3.1.1结垢的实质水中微溶物质的溶解度随温度的升高而降低，（温度与结垢物质的浓度）并不是达到过饱和程度就析出晶体，而是超过若干倍，结晶推动力足够大时结晶才能自动进行，溶液开始过饱和到晶体能自动析出之间的区域叫介稳区。2.3.1.2影响介稳区的因素2.3.1.2.1结垢物质的溶解度：盐类的溶解度越大介稳区越小磷酸钙大于碳酸钙大于硫酸钙；2.3.1.2.2温度：温度低介稳区越宽。温度越升高，分子活化能增加，扩散速度加快，晶体碰撞增加，结晶机会加大。2.3.1.2.3杂质：杂质越多介稳区越小（晶核亚铁离子等）\n第二章循环冷却水系统的结垢及其控制2.3.1.2.4阻垢剂的投加：可扩大介稳区，阻垢剂能抑制晶体的生长，使晶体结垢变形，使晶体变的疏松易被水流冲走，可使已结垢微粒处于分散状态。2.3.2影响水垢的因素2.3.2.1补充水质的影响：浊度（悬浮物本身不能形成硬垢，起晶核作用，促进污垢沉积）、pH、碱度、硬度，含盐量等。2.3.2.2水温的影响：温度高结垢越难控制。2.3.2.3水流速度：水垢附着速度随流速增大减小，换热设备水流分布不均的滞留区或死角易结垢。2.3.2.4换热器壁温：和流量有关。2.3.2.5换热设备的材料和表面光洁度：导热系数越大，壁温高，越易结垢，表面光洁度粗糙易结垢。另外，浓缩倍数，药剂停留时间，药剂药性都有影响。循环水系统结垢复杂，只有维持各因数的协调才能控制好系统。\n第二章循环冷却水系统的结垢及其控制2.3.3循环冷却水系统的防垢原理和方法2.3.3.1降低水的浊度2.3.3.2降低水中结垢离子的浓度（1.石灰软化法，2.石灰纯碱法，3.石灰石膏法-硫酸亚铁混凝硬度可达0.3～0.4，4.离子交换法）2.3.3.3在循环水中加酸或二氧化碳（适合于水质要求不严的系统，pH小于6.5时无碳酸钙垢，加硫酸pH控制在7.2～7.8同时添加缓蚀剂，加入硫酸量根据循环水碱度的变化确定，硫酸钙含量超过500000每升时需改加盐酸）2.3.3.4使用阻垢剂破坏结垢离子的结晶生长\n第二章循环冷却水系统的结垢及其控制2.3.3.5投加水处理药剂结垢是微溶物质达到过饱和后产生晶核，再形成少量晶粒，然后相互碰撞，并按一定的方式或形式排列长大，形成大晶体。投加药剂可改变微溶物资晶体生长过程或形态，使之处于过饱和的介稳状态，甚至使已结垢的附着物剥离。2.3.3.5.1螯和性（增加溶解度，封闭金属离子）2.3.3.5.2抑制性（扩大介稳区抑制晶核长大使晶核排列无序发生畸变）2.3.3.5.3分散性（使晶核带电相互排斥，减少碰撞）2.3.3.6物理阻垢（电场法，磁场法，超声波法）\n第二章循环冷却水系统的结垢及其控制第四节阻垢分散剂及其性能评定早期水处理是加酸控制pH的酸性处理，当前为节约用水提高浓缩倍率改用投加化学药剂的碱性处理法。2.4.1阻垢分散剂的种类2.4.1.1天然分散剂（丹宁，木质素，淀粉，纤维素等）阻垢性能低，高温高压易分解，促进微生物的繁殖。2.4.1.2均聚物（聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，聚马来酸酐，聚环氧琥珀酸，）2.4.1.3共聚物（丙烯酸类共聚物、马来酸类共聚物、蟥酸共聚物）2.4.1.4含磷阻垢剂（聚磷酸盐，有机膦酸，有机膦羧酸等）\n第二章循环冷却水系统的结垢及其控制2.4.2阻垢机理2.4.2.1螯合增溶（阻垢剂能与水中的Ca2+、Mg2+等阳离子形成稳定的可溶性螯合物，从而提高了冷却水中Ca2+、Mg2+离子的允许浓度。）2.4.2.2晶格畸变（碳酸钙垢是结晶体，严格排序，按一定方向成长的，加入阻垢剂后，吸附到碳酸钙晶体的活性生长点上与Ca2+螯合，抑制晶格向一定方向生长，使晶格歪曲，长不大，晶体被阻垢剂分子包围而失去活性。2.4.2.3分散性\n第二章循环冷却水系统的结垢及其控制2.4.3阻垢剂的选择，配方与性能评定由于循环水质各不相同，应根据水质条件选择合适的阻垢剂，要具备阻垢效果好，化学性质稳定，与杀生剂、缓蚀剂并用不影响其他物质性能，无毒或低毒，投加方便，综合成本低。2.4.3.1静态阻垢评定法（24小时适合于结垢型水的初选，方法简单，但没考虑动态因素。）2.4.3.2动态污垢监测仪（腐蚀率，药剂阻垢率，污垢热阻7～15天）2.4.3.3动态模拟实验法（可以比较全面的测定腐蚀、结垢数据，包括污垢热阻等，7～30天）\n第三章循环冷却水系统的腐蚀及其控制第一节冷却水中金属腐蚀机理金属的腐蚀是金属在周围介质（液体和气体）的作用下，由于化学反应，电化学反应或物理作用使金属受到破坏或性能恶化的现象。在循环水系统中腐蚀和结垢是两大主要运行障碍，腐蚀会形成污垢，污垢导致腐蚀。在循环冷却水系统中，常用的金属在冷却水中是不稳定的，最终要变为稳定的氧化态存在。\n第三章循环冷却水系统的腐蚀及其控制3.1.2冷却循环水中金属腐蚀的机理3.1.2.1金属的电极电位不同（金属在水中腐蚀时以离子状态转入水中）3.1.2.2金属的电化学腐蚀（由于金属表面不平整，循环水中溶解物质不是绝对均匀，导致金属表面电位不等，形成微电池）3.1.2.3冷却水中产生电化学腐蚀的条件3.1.2.3.1导电介质（含有相当量的溶解盐类的水）3.1.2.3.2阴阳极（电位较付的发生氧化反应，为阳极；电位较正发生还原反应，为阴极。）3.1.2.3.3传递电子的载体（金属本体）\n第三章循环冷却水系统的腐蚀及其控制3.1.2.4产生阴阳极的因素3.1.2.4.1金属表面的不均匀性（金属化学组织不均匀，应力分布不均，金属表面有伤痕）3.1.2.4.2不同金属接触的电位差3.1.2.4.3浓差电池3.1.2.4.3.1金属离子浓差电池（金属离子浓度差异形成，低部为阳极，高部为阴极。在换热器结构上有些缝隙，缝隙内金属离子或腐蚀产物扩散不出来，浓度很高，使缝隙外形成阳极而受到腐蚀）\n第三章循环冷却水系统的腐蚀及其控制3.1.2.4.3.2氧浓度差电池（最普遍，最难控制，危害最大。由于系统中溶解氧的浓度差形成，贫氧区电位较负，为阳极，富氧区为阴极。氧浓差电池有两种类型：1.不同深度水中溶解氧浓度不同；2.最常见的垢下腐蚀，腐蚀部位在沉积物下面。不长时间会产生穿孔）3.1.2.4.3.3温差电池（相同金属材料浸在起始浓度相同的电解质中，如温度不同，也会产生电位差。如铜片浸在硝酸铜溶液中，温度高处铜片为阴极，温度低处铜片为阳极而腐蚀。不同金属对温差引起的腐蚀不尽相同，铅与铜相似，而银与铜相反。温差电池引起的腐蚀程度较小）\n第三章循环冷却水系统的腐蚀及其控制3.1.3金属腐蚀速度的表示方法（常见的表示方法）3.1.3.1质量变化法〔单位时间单位面积的质量损失，g/（m2·h）〕3.1.3.2深度法（单位时间内的腐蚀深度，mm/a）3.1.4《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050-95的规定3.1.4.1碳钢换热器管壁的腐蚀速度＜0.125mm/a3.1.4.2铜、铜合金和不锈钢换热器管壁的腐蚀速度＜0.005mm/a\n第三章循环冷却水系统的腐蚀及其控制第二节冷却水系统金属腐蚀形态3.2.1金属腐蚀的分类（全面腐蚀，局部腐蚀，应力腐蚀）3.2.2全面腐蚀与局部腐蚀全面腐蚀指腐蚀分布在整个金属表面，由于金属表面从微观上分为阴阳极，形成极微小的腐蚀电池，这些微阳极和微阴极分布在整个金属表面，形成了全面腐蚀，不易形成穿孔，腐蚀产物在整个金属表面形成之后，又可能具有一定的保护作用，减缓腐蚀，所以全面腐蚀的危害性不是很大，在设计时可以适当增加壁厚；局部腐蚀是指腐蚀集中于换热器的一定部位，腐蚀产物覆盖不全面，没有保护作用，腐蚀速度快，易穿孔。3.2.2.1局部腐蚀产生的原因3.2.2.1.1用保护膜或涂料抑制腐蚀时，保护膜或涂料局部脱落，为阳极受到腐蚀。\n第三章循环冷却水系统的腐蚀及其控制3.2.2.1.2换热器金属本身的缺陷（表面的切割，擦伤，缝隙或应力集中的地方，电位特别低，成为阳极而受到腐蚀。）3.2.2.1.3致密的碳酸钙水垢（抑制腐蚀，当局部脱落时，露出的金属部分成为阳极而受到腐蚀。旧的循环水系统开车前必须将老垢清洗干净）3.2.2.1.4循环水溶解氧浓度不同（富氧部分为阴极，缺氧部分为阳极而腐蚀）3.2.2.1.5换热器表面局部附着的泥砂，沉积物等（黏附杂质的部分因缺氧而成为阳极受到腐蚀。）3.2.3冷却水中常见的换热器腐蚀类型3.2.3.1溶解氧腐蚀（全面腐蚀的典型，碳钢设备在不含氧的纯水中腐蚀远小于溶解氧饱和的水，常见的是换热器表面一层浮锈，腐蚀速度降低，一般没加缓蚀剂的水中一两天就会形成锈蚀）\n第三章循环冷却水系统的腐蚀及其控制3.2.3.2点蚀（孔蚀或坑蚀，是循环水系统中破坏性最大的局部，剧烈的腐蚀形态，失重小，不易察觉，）解决方法：控制循环水氯离子浓度，选用抗蚀材料，投加缓蚀剂等。3.2.3.3缝隙腐蚀（金属表面被覆盖部位在一定环境中的局部腐蚀）解决方法：控制循环水氯离子浓度，选用抗蚀材料，投加缓蚀剂，减少表面沉积物，尽量避免缝隙。3.2.3.4接触腐蚀（又称电偶腐蚀，不同金属接触的电位差）3.2.3.5冲刷腐蚀（系统流速冲刷）3.2.3.6选择性腐蚀（是在合金的某些特定部位有选择地进行，其中电位较负的金属或相优先溶解而被破坏，典型例子就是凝汽器黄铜管的脱锌）3.2.3.7晶间腐蚀（是金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界产生的腐蚀3.2.3.8应力腐蚀（多见于奥氏体不锈钢、钛合金和铝合金。往往从点蚀、缝隙或腐蚀沟槽上开始，在腐蚀的部位产生应力集中，氯离子影响大。）3.2.3.7微生物腐蚀（往往是和电化学腐蚀同时发生的。1.细菌形成的黏泥沉积在金属表面，破坏保护膜，形成垢下腐蚀；2.细菌的代谢作用使金属的化学环境发生变化，引起氧和其他化合物的消耗，形成浓差电池。\n第三章循环冷却水系统的腐蚀及其控制第三节冷却水系统金属腐蚀影响因素影响循环水系统金属腐蚀因素主要是：1.金属本身的材质和内部结构，2.外部环境和运行条件。3.3.1水质影响3.3.1.1pH值（循环冷却水一般在7.0～9.2，影响不大）3.3.1.2硬度(冷却水中含有一定的钙、镁离子是有益的，可形成致密坚硬的水垢而减缓碳钢的腐蚀，故软水的腐蚀性比硬水严重3.3.1.3离子3.3.1.3.1金属离子（1.钾、钠等碱金属离子没有明显或直接的影响；2.铜、银、铅等重金属离子对钢、铝、镁、锌这几种常用金属有害；3.中性溶液中，Fe2+对凝汽器铜管有保护作用，而Fe3+在酸性溶液中却是一种阴极反应加速剂而促进腐蚀反应。4.Zn2+对钢有缓蚀作用，故锌盐广泛用作缓蚀剂\n第三章循环冷却水系统的腐蚀及其控制3.3.1.3.2阴离子（1.卤素离子均属侵蚀性离子，浓度高时能穿透金属表面的保护膜，导致局部腐蚀；2.硫酸根离子只有在硫酸盐还原菌严重生长时会加速腐蚀，一般情况下不会对金属造成太大的腐蚀影响。3.氧化性的铬酸根、钨酸根、钼酸根、硅酸根、磷酸根等阴离子可以起到抑制腐蚀的作用。3.3.1.4络和剂（如NH3、CN-能与金属离子形成可溶性的络离子，降低金属离子的浓度，使金属的电极电位降低，加速金属的腐蚀反应。3.3.1.5溶解气体（1.氧，一般水中含量6～10毫升每升，，30度时水中含量8～9毫升每升不超过临界点（PH高就低）二氧化碳，氨，硫化氢，二氧化硫，氯气）3.3.1.5.1氧，一般水中含量约为6～10毫升每升，氧对钢铁的腐蚀有两个相反的作用：1.低浓度时参加阴极反应，加速腐蚀；2.过临界点后在金属表面形成氧化膜，抑制腐蚀。\n第三章循环冷却水系统的腐蚀及其控制3.3.1.5.2二氧化碳（与溶解氧相比，对腐蚀的影响是较轻微的。）3.3.1.5.3氨（氨会对铜合金设备产生选择性腐蚀，生成可溶性的铜氨络合物。）3.3.1.5.4硫化氢（最有害的气体之一，硫化氢会加速铜、钢和合金钢的腐蚀，尤其是加速凝汽器铜合金管的点蚀；硫化氢能促使金属铁活化区的腐蚀作用，生成硫化亚铁沉淀，硫化亚铁对金属铁来说是阴极，金属铁为阳极，导致电偶腐蚀。3.3.1.5.5二氧化硫（溶于水形成亚硫酸，造成酸腐蚀。）3.3.1.6悬浮物和沉积物（产生垢下腐蚀）\n第三章循环冷却水系统的腐蚀及其控制3.3.2运行条件的影响3.3.2.1流速（冲刷磨损，氧的扩散速度加快，腐蚀增加）3.3.2.2温度（一般来说，温度升高，金属腐蚀加重）3.3.2.3热负荷（热负荷大金属会产生热应力腐蚀，破坏保护膜，溶解氧易析出）3.3.3其他因素（试压后化学清洗不彻底，清洗后冲洗，中和，预膜，钝化不彻底）\n第三章循环冷却水系统的腐蚀及其控制3.3.4冷却水系统金属腐蚀的控制3.3.4.1添加缓蚀剂3.3.4.2提高运行pH值（不能一味提高pH，循环水不宜在pH大于9.5运行，腐蚀性强的循环水可选择高一些的运行pH，高碱高硬的循环水则不要选择过高的运行pH，有严重结垢倾向的水质甚至可在酸性条件下运行）3.3.4.3涂加防腐材料（有好的稳定性，和金属结合力强，不降低换热器的功率，防止微生物生长，在高温下不被破坏）3.3.5缓蚀剂的作用机理及分类3.3.5.1阳极型缓蚀剂（氧化金属表面形成保护膜，和离解的金属离子形成沉淀覆盖金属表面，需要氧的存在）3.3.5.2阴极型缓蚀剂（在金属表面形成沉淀膜，覆盖阴极表面，阻碍氧的扩散，聚磷酸盐和钙盐）3.3.5.3吸附性膜（和金属亲和力强，在金属表面定向吸附抑制腐蚀）\n第四章循环冷却水微生物的危害及控制第一节循环冷却水中微生物敞开式循环冷却水系统与大气相通，空气，灰尘，微生物等进入系统。水温适宜，32～42℃，pH适中，虽然在正常情况下水中营养物质较少，但由于蒸发浓缩而增长。如炼油厂的油类，化肥厂的漏氨，和药剂的使用不合理，微生物会迅速增长，使水质恶化，变浑，发臭，形成粘泥堵塞管道，降低水处理药剂性能，加快设备腐蚀。4.1.1.冷却水系统中微生物的来源4.1.1.1空气及携带的灰尘等杂质（一座稍大的冷却塔每天进入系统的灰尘可达上百公斤）4.1.1.2补充水（较洁净的补充水也含有细菌）4.1.1.3工业污染和泄漏（泄漏物，雨水，其他水源）\n第四章循环冷却水微生物的危害及控制微生物进入系统后，由于合适的条件（温度，pH（6-9），营养物质，水的浑浊度，阳光，含氧量）而繁殖增长，营养元减少到一定时停止增长。4.1.2冷却水系统中微生物的分类4.1.2.1细菌（本身不参与腐蚀，而是产生黏泥，产黏细菌；铁沉积细菌（钢厂）；产硫化物细菌（pH5-8.6，无氧区，水中的硫酸根既可以是补水带入也可是加硫酸控制结垢时带入，细菌可将其还原成硫化氢）；硝化细菌；硫细菌（将可溶性硫化物转变为硫酸）4.1.2.2真菌（发生黏泥，棉花状）4.1.2.3藻类（光合作用，形成黏泥，恶化水质，发黑变臭，为其他微生物提供养分）\n第四章循环冷却水微生物的危害及控制第二节循环冷却水微生物的腐蚀循环水系统的微生物危害表现在腐蚀和黏泥方面，比水垢危害大。4.2.1微生物的腐蚀形态4.2.1.1微生物的代谢产物的腐蚀（硫细菌，亚硝化杆菌和硝化杆菌，厌氧硫酸盐还原菌，腐蚀钢和不锈钢时生成硫化亚铁黑色沉积物，滴加盐酸会有硫化氢气味，藻类呼吸产生二氧化碳，降低pH。）4.2.1.2形成氧浓度差4.2.2微生物的腐蚀机理4.2.2.1厌氧腐蚀（厌氧硫酸盐还原菌，生成硫化亚铁，局部腐蚀，点蚀最高可达每年4厘米而正常只有几毫米）4.2.2.2好氧腐蚀（氧的浓度差铁细菌，硫细菌等）\n第四章循环冷却水微生物的危害及控制4.2.2.3生物膜的腐蚀（微生物排泄粘稠物吸附的黏土，垢污，尸体，粉尘等）4.2.2.4藻类生物（呼吸二氧化碳吐出氧气）4.2.3几种材料的腐蚀4.2.3.1铁和低碳钢（铁细菌，硫氧细菌，硫酸盐还原菌，硝化细菌等可将PH降低，引起点蚀）4.2.3.2不锈钢（产酸细菌，产生黏泥形成氧浓度差，微生物的代谢产物）4.2.3.3铜及其合金（产酸细菌，产生黏泥形成氧浓度差，微生物的代谢产物，铜离子对大多微生物有毒）4.2.3.4铝及其合金（产酸细菌，产生黏泥形成氧浓度差，微生物的代谢产物）\n第四章循环冷却水微生物的危害及控制第三节循环冷却水微生物的黏泥4.3.1黏泥的产生（由生物群体及其粘性分泌物，泥砂，无机物垢，尘土等组成的软性沉积物和流速有关，污垢热阻大，灼烧中减量越大污垢热阻越大）4.3.2黏泥的危害4.3.2.1附着在换热器表面或冷却塔表面影响传热或冷却效果；4.3.2.2黏泥的附着可使水流量减小，输水阻力增大，增加泵压；4.3.2.3黏泥的附着增加腐蚀；4.3.2.4提供了厌氧细菌的生存环境；4.3.2.5阻碍缓蚀剂的到达换热器表面；4.3.2.6影响外观。\n第四章循环冷却水微生物的危害及控制第四节循环冷却水微生物的控制4.4.1控制指标《GB50050-95》规定：异氧菌小于5×100000个每毫升，黏泥量小于4毫升每立方。4.4.2控制方法4.4.2.1加强原水处理，改善补充水水质；（循环水中油含量小于5-10毫克每升，旁滤）4.4.2.2投加杀菌剂（冲击式投加，抗药性）4.4.2.3冷却塔的防护（防止阳光照射，涂杀生涂料，）4.4.2.4定期改变水温，流速，含盐量（改变流量提高温度）4.4.2.5运行维护（停车24吹小时要将系统排空干，不能排空投加杀生剂，定期清洗剥离）4.4.2.6选用耐腐材料\n第五章循环冷却水系统的清洗和预膜循环冷却水系统，无论是新系统或老系统，在开车正常投药之前都要进行系统清洗和预膜。新系统的设备和管道在安装过程中难免会有焊渣、杂物、尘土、油污，需清洗后预膜，金属表面上很快形成一层保护膜，在日常运行加药后补膜。在设备检修时，清洗是主要任务，目的是恢复设备效率（输水效率，传热效率，药剂作用效率），预防事故，确保设备安全运行。清洗包括物理清洗和化学清洗，化学清洗后要进行预膜处理。5.1物理清洗（人工清洗，吹气，水冲洗，胶球清洗，湿式喷砂清洗，超声波清洗）5.1.1物理清洗的优点：5.1.1.1无须化学药剂；5.1.1.2没有清洗废液的处理；5.1.1.3不会引起设备腐蚀；5.1.1.4管道泥沙堵塞时化学清洗没用而物理清洗可达到效果；\n第五章循环冷却水系统的清洗和预膜5.1.2物理清洗的缺点：5.1.2.1须停车后进行；5.1.2.2对于硬垢和腐蚀产物效果不佳；5.1.2.3比较费时、费力。5.2化学清洗（运用化学药剂使污垢溶解，疏松，脱落或剥离；浸泡法，喷淋法，泡沫法，循环法；化学清洗常与物理清洗配合使用）5.2.1硬质较多的垢物可使用无机酸；5.2.2腐蚀物较多的垢物可使用无机酸；5.2.3黏泥较多可使用黏泥剥离剂。\n第五章循环冷却水系统的清洗和预膜5.3清洗效果的影响因素5.3.1清洗温度（清洗溶解反应随温度升高而加剧，但过高温度清洗剂会分解，缓蚀剂会降低，腐蚀加强）5.3.2清洗剂浓度（清洗剂量的计算，消耗及补充，浓度大腐蚀大）5.3.3流速（影响清洗剂和反应物的扩散，水垢和黏泥的扩散，流速增大加大腐蚀，一般0.2米每秒）5.4化学清洗工艺水冲洗---化学清洗---预膜----日常维护，新设备较干净化学清洗时需去除表面氧化物，油污，杀菌等。（单台清洗，系统循环清洗，浸泡清洗（新锅炉的煮炉）\n第五章循环冷却水系统的清洗和预膜5.5化学清洗的计划及施工5.5.1系统设备了解（设备规格，型号，结构，工作介质，冷却介质，温度，设备运行状况）5.5.2取样分析（垢物的附着量，水垢成分分析，垢物的厚度，垢物的溶解实验）5.5.3施工现场的调查（使用水，加热源，电力（不能停造成清洗剂停留））5.5.4施工计划的制定（清洗系统图，工程表）5.5.5施工与调度（清洗器材的准备，冲洗及水压实验，清洗，水洗，中和防锈，效果检验）5.5.6清洗液的处理\n第五章循环冷却水系统的清洗和预膜5.6预膜（金属表面经过清洗后处于活化状态或者表面保护膜严重损坏仍处于新鲜状态，这些金属容易腐蚀，加上循环水运行初期浓缩倍率很小更易腐蚀）5.6.1预膜时间5.6.1.1新换热器或系统清洗后；5.6.1.2冷却水出现低pH漂移（pH≤4达两小时）被还原后；5.6.1.3冷却水系统年度检修后；5.6.1.4停水40小时或设备暴露在空气中12小时后。5.6.2预膜影响因素（流速0.5-3米每秒，预膜剂浓度，钙离子浓度100-200毫克每升，温度，pH，浊度和铁）5.6.3预膜效果的评判（旁路挂片检测，膜层均匀，色晕一致，无腐蚀）\n第六章循环冷却水系统的运行管理要使循环水系统长期，高效，经济的运行，操作管理是关键，即使药剂得当，管理不当也不能良好运行。6.1水质监测6.1.1补充水和循环水的日常控制项目的分析（pH、碱度、硬度、钙、氯离子、总磷、浓缩倍率等），每月进行一次全分析。6.1.2对分析数据的分析和判断，确认其真实性。6.2水质管理6.2.1浓缩倍率的控制（控制排污水量、补水量）6.2.2pH调控（7.0～9.0，pH小于6.0时采用碳酸钠调节或进行置换）6.2.3总磷的控制，投加药剂的量是否适当6.3加药管理（加药方式，加药位置，加药量的估算）6.4循环冷却水系统监测｛试（管）片法，监测换热器法（模拟换热器法），工艺水冷器的监测（进出口水温差），污垢监测仪法，微生物监测｝\n第六章循环冷却水系统的运行管理6.5定期年度大检修的调查方法6.5.1肉眼观察（腐蚀，结垢，黏泥的检查）6.5.2无损检查6.5.3抽样检查（换热效率低易腐蚀的地方，管子的厚薄，最大点蚀深度）6.6换热器的清洗和更换6.6.1清洗6.6.2换热器的损坏（一般10年左右，结垢会降到3～5年，黏泥半年会穿孔，所以要加强管理，大修时要清洗，避免穿孔，改变换热器材质）6.6.3换热器的更换（要做好设备台帐，做好计划）6.7循环冷却水运行成本（动力费，水费，清洗费，水处理药剂费，设备费）水处理药剂的合理使用可降低处理费用，延长设备使用寿命。