工业循环冷却水系统除垢方法实验研究

2.1 实验药品与仪器......................................................................................... 13 2.1.1 实验药品 ............................................................................................ 13 2.1.2 实验仪器 ............................................................................................ 13 2.2 实验装置图................................................................................................. 14 2.3 实验原理与方法......................................................................................... 15 2.3.1 电解法防除阻垢原理 ........................................................................ 15 2.3.2 实验步骤 ............................................................................................ 16 2.3.3 硬度的测量 ........................................................................................ 16 第三章 不同因素对电解法防除阻垢实验的影响.................................................. 18
表表21实验药品信息表实验药品信息表试剂规格用途生产商及供应商氯化钙碳酸氢钠氢氧化钠盐酸氯化铵浓氨水分析纯分析纯分析纯分析纯分析纯分析纯分析纯分析纯配制冷却水配制冷却水调节ph值调节ph值测硬度测硬度测硬度测硬度天津市北方天医化学试剂厂天津市风船化学试剂科技有限公司天津市风船化学试剂科技有限公司天津市江天化工厂天津市北方天医化学试剂厂天津市佳兴化工玻璃仪器工贸公司天津大学科威公司天津市化学试剂研究所硫酸镁mgso47h2o乙二胺四乙酸二钠c10h14n2o8na22h2o碳酸钙甲基红乙醇铬黑t三乙醇胺分析纯分析纯分析纯分析纯分析纯测硬度测硬度测硬度测硬度测硬度天津市北方天医化学试剂厂天津市天新精细化工开发中心天津市赢达稀贵化学试剂厂天津市天新精细化工开发中心天津市赢达稀贵化学试剂厂212实验仪器实验中用到的主要仪器和设备如表22所示
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果， 也不包含为获得 天津大学 或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。
1.1 工业循环冷却水系统 .................................................................................... 1 1.1.1 工业冷却水系统基本概述 .................................................................. 1 1.1.2 工业循环冷却水系统的分类 .............................................................. 1 1.1.3 敞开式循环冷却水系统的组成 .......................................................... 2 1.1.4 工业循环冷却水水质标准 .................................................................. 3 1.1.5 工业循环冷却水系统产生的问题 ...................................................... 4 1.2 工业循环冷却水结垢问题........................................................................... 5 1.2.1 水垢的形成及影响因素 ...................................................................... 5 1.2.2 目前常用的防除阻垢方法 .................................................................. 6 1.3 国内外研究现状及不足............................................................................... 8 1.3.1 国内外研究现状 .................................................................................. 8 1.3.2 国内外研究存在的不足 .................................................................... 10 1.4 课题研究意义及内容................................................................................. 11 1.4.1 研究意义 ............................................................................................ 11 1.4.2 研究内容 ............................................................................................ 12 第二章 实验及测试方法.......................................................................................... 13
Key Words: recirculating cooling water; water scale; electronic water treatment;
deposition capability; stripping capability
目 录
第一章
绪论................................................................................................................ 1
学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日
导师签名： 签字日期： 年 月 日
摘
要
在工业生产中， 循环冷却水系统中换热器表面结垢会导致一系列不利于生产 运行的问题产生，如产量下降、增大能耗、缩短设备使用寿命等。而常用的化学 防除阻垢方法会对水体造成二次污染，因此，需要发展一种高效、无污染及低成 本的防除阻垢技术。本论文采用电解法对模拟循环冷却水进行处理，利用水及水 中离子在低压电场作用下的电化学特性， 降低水质硬度， 达到主动防除阻垢目的。 本论文考察了不同操作因素对硬度去除效果和能耗的影响， 以及从沉积能力 和剥离能力方面研究了不同阴极材料对CaCO3 沉积和剥离的影响作用。 研究表明， 最佳停留时间为5min最佳电压为10V， 最佳温度为30℃， 此时硬度去除率为30%， 沉积速率为20g/h· m2 ，能耗为17kWh/kg。实验过程中将硬度降至160 ~200mg/L时 既可以保证电解过程的高效性也不会对后续换热设备造成危害。 在相同的电解条 件下，阴极板的沉积能力顺序为：有镀层钛网（小孔）>有镀层钛网（大孔）> 有镀层钛板> 镁板>无镀层钛板。分别采用倒极和不倒极两种剥离方式对五种已 沉积一定垢层的阴极进行脱垢实验， 得出两种剥离方式下五种阴极的剥离能力大 小排序均为：镁板 >无镀层钛板 >有镀层钛板 >有镀层钛网（大孔）>有镀层钛网 （小孔） 。 由此可知， 阴极表面垢层的沉积能力和剥离能力与阴极结构材料有关， 比表面积大、表面粗糙的阴极其沉积能力较强，但剥离能力较差。另外在相同参 数条件下，倒极剥离优于不倒极（加大电流）剥离，且能耗低。所以在对阴极进 行脱垢清洗时，最好采用倒极剥离方式。另外对各阴极进行定期剥离清洗，不会 影响其再沉积能力。
关键词： 循环冷却水；结垢；电解法；沉积能力；剥离能力
ABSTRACT
In industrial production, scaling on the surface of heat exchanger can lead to many problems, such as output decreasing, energy consumption increasing and shorten lifetime of equipment. The usual method of chemical technology for reducing hardness always causes secondary water pollution. Therefore, an effective, clean and low-cost technology need be explored to reduce scale species. Electrochemical method, which reduced the hardness by changing the species properties, was studied to recycle the cooling water. The paper investigated the effects of operating factors on the removal rate, precipitating rate and energy consumption. And different cathodes were used to evaluate the precipitating rate and peeling rate of CaCO 3 . The results showed that the optimal operating conditions were 5 min of retention time, 10 V of voltage and 30 ℃ of water temperature, when the removal rate was 30%, precipitating rate was 20 g/h· m2 and the energy consumption was 17 kWh/kg. Hardness concentration was decreased to 160mg/L~200mg/L, resulting in higher removal rates and no harm to the next process. Under the same conditions, the order of precipitating rate was coated titanium mesh (little holes) > coated titanium mesh (big holes) > coated titanium > magnesium plate > uncoated titanium. Inverting electrode and increasing current were used to peel scale on cathode surface. Then the order of peeling rate under these two peeling methods was same: magnesium plate > uncoated titanium > coated titanium > coated titanium mesh (big holes) > coated titanium mesh (little holes). The peeling rate related to the material and structure of cathode: the bigger area of cathode and the rougher surface would induce to higher precipitating rate and lower peeling rate. In addition, the inverting electrode method was better than increasing current method under same conditions. After peeling, the precipitating rate of cathode was not changed.
工业循环冷却水系统除垢方法实验研究
Research on Descaling Mulating Cooling Water System
领 域：环境工程 作者姓名：孙津鸿 指导教师：张书廷 教授 企业导师：李玉庆 高工
天津大学环境科学与工程学院 二零一三年十二月
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