循环水处理药剂作用机理及其应用[1].pptx

一 循环冷却水系统存在的危害
对循环冷却水系统，冷却水在不断循环使 用过程中，由于水的温度升高，水流速度的 变化，水的蒸发，各种无机离子和有机物质 的浓缩，冷却塔和冷水池在室外受到阳光照 射、风吹雨淋、灰尘杂物的飘落以及设备结 构和材料等多种因素的综合作用，会产生比 直流系统更为严重的结垢、设备腐蚀和菌藻 微生物的大量滋生，以及由此形成的粘泥污 垢堵塞管道等危害，这些危害会威胁和破坏 工厂长周期地安全生产。
生物粘泥积附在换热器管壁上，除了形成上述微生 物引起的腐蚀外，还会使冷却水流量减少，降低换热 器冷却效率，严重时，这些生物粘泥会将管子堵死， 迫使停产清洗。
二 循环冷却水处理的意义
如上所述，冷却水长期循环使用后，必然 会带来结垢、腐蚀和菌藻滋生这三种危害， 而循环冷却水处理就是设法使三种危害减轻 或消除，这样做有几个好处：
上述各种因素对碳钢引起的腐蚀，常使换热器管 壁被腐蚀穿孔，形成渗漏；或工艺介质漏入冷却水 中，损失物料，污染水体；或冷却水渗入工艺介质 中，使产品质量受到影响。
3 菌藻滋生
冷却水中的微生物，一般是指细菌和藻类，在新鲜 水中，一般来说细菌和藻类都较少。但在循环冷却水 中，由于养分的浓缩，水温的升高（适宜的水温）和 量细菌分泌出的粘液，象粘合剂一样，能使水中飘浮 的灰尘杂质和化学沉淀物等粘附在一起，形成粘糊糊 的污泥，它们粘附在换热器的传热表面上。这种污泥 也被称为生物粘泥。
1 结垢
一般天然水中都溶解有重碳酸盐，这种盐 是冷却水发生结垢的主要成分。
在直流冷却水系统中，重碳酸盐的浓度较 低。在循环冷却水系统中，重碳酸盐的浓度 随着蒸发浓缩而增加，当其浓度达到过饱和 状态时，或者在经过换热器传热表面使水温 升高时，会发生下列反应：
Ca(HCO3)2→CaCO3↓+CO2↑+H2O
结垢的危害，轻者是降低换热器的传热效 率，影响产量，严重时，则被迫停产。
2 腐蚀
循环冷却水系统中，大量的设备是碳钢等金属制
成的换热器。长期使用循环冷却水，会发生腐蚀。
（1）冷却水中溶解氧引起的电化学腐蚀
敞开式循环冷却水系统中，水与空气能充分地接触， 因此水中溶解的O2可达饱和状态，当碳钢与溶有O2的 冷却水接触时，由于金属表面的不均一性和冷却水的 导电性，在碳钢表面会形成许多微电池，微电池的阴、 阳极上分别发生氧化还原的共轭反应。
Cl-和SO42-离子会使金属上保护膜的保护性能降 低，尤其是Cl-离子半径小，穿透性强，容易穿过膜 层，替换氧原子形成氯化物，加速了阳极过程的进 行，使腐蚀加速，所以，氯离子是引起点蚀的原因 之一。对于不锈钢制的换热器， Cl-离子是引起应力 腐蚀的主要原因。
（3）微生物引起的腐蚀
微生物的滋生也会使金属发生腐蚀。这 是由于微生物排出的粘液与无机垢和泥砂 杂物等形成的污泥附着在金属表面，产生 氧的浓差电池，促使金属腐蚀，在金属表 面和污泥之间缺乏氧，因此一些厌氧菌， 主要是硫酸盐还原菌得以繁殖，当温度为 25~30℃时，繁殖更快。它们分解水中的硫 酸盐，产生H2S，引起碳钢腐蚀。
循环水处理药剂作用 机理及其应用
石顺存
湖南科技大学 2010.10
循环水处理药剂作用机理及其应用
➢ 第一章 概述 ➢ 第二章 阻垢分散机理 ➢ 第三章 缓 蚀机理 ➢ 第四章 杀菌天藻机理 ➢ 第五章 配方筛选 ➢ 第六章 系统的投运及监测
第一章 概述
一 循环冷却水系统存在的危害 二 循环冷却水处理的意义
1 稳定生产 没有结垢腐蚀穿孔和粘泥堵塞等危害，系
统中换热器可以始终在良好的环境中工作， 除计划中的检修外，意外的停产检修事故就 会减少，从而在循环冷却水方面为工厂“安、 稳、长、满、优”运行提供了保证。
2 节约水资源
某化工厂采用直流冷却水系（K=1.0）， 每小时耗水量约20000m3，当改为循环冷却 水系统，并以K=1.5的浓缩倍数运转时，每 小时耗水量降为1000m3，当提高浓缩倍数 到K=3时，每小时耗水量只需500m3左右， 这样每小时节约冷却水量约为19500m3。
4 节约钢材
一台换热器是由几十到几百根金属管子 所组成，往往需要成吨的钢材来制作。如 果作好了循环冷却水水处理工作，还可大 大减少换热器因腐蚀穿孔及结垢堵塞而更 换的台数，进而节约钢材。
另外，根据某宏观统计，得出下表：
冷却水经过冷却塔向下喷淋时，溶解在水 中的游离CO2要逸出，也将促使上述反应向 右方进行。
CaCO3沉积在换热器传热表面，形成致密 的碳酸钙水垢，它的导热性能很差，导热系 数一般不超过1千卡/（小时·m2·℃），而钢 材的导热系数为38.7千卡/（小时·m2·℃）， 可见水垢形成，必然影响换热器的传热效率。
其反应如下：
SO42- +8H++8e→S2-+4H2O+能量（细菌生存所需） 或: SO42-+4H2O +8e → S2-+8OH-+能量 （细菌所需）
Fe2++S2- → FeS↓
铁细菌是金属锈瘤产生的主要原因，它能使Fe2+ 氧化为Fe3+，释放的能量供细菌生存需要。
Fe2+ → Fe3++能量（细菌生存所需）
3 减少环境污染
直流冷却水系统直接从水源抽取冷水用 于冷却，然后又将温度升高了的热水排放到 水源中去，除了将废热带到水源中形成热污 染外，若对直流冷却水也采用化学药剂处理 以消除结垢、腐蚀，那么大量排放的冷却水 带走很多药剂，还将对水源产生严重的水体 污染。
由于循环冷却水系统可以大大减少冷却 污水的排放量，对于排放的少量污水通过适 当处理后达标排放，甚至作进一步处理后， 可收回作系统的补充水用。因此，循环冷却 水系统可大大减少环境污染。
在阳极上：Fe→Fe2++2e
在阴极上：1/2O2+H2O+2e→2OH在水中： Fe2++2OH-→Fe(OH)2 这些反应，促使微电池上的阳极金属不断溶解而被 腐蚀。
碳钢在水中腐蚀过程示意
（2）有害离子引起的腐蚀
循冷却水在浓缩过程中，除重碳酸盐浓度增加外， 其它的盐类如氯化物、硫酸盐等的浓度也会增加， 加速碳钢的腐蚀。