培训材料(终稿)--天化院循环水
68页1、敞开式循环冷却水基础知识培训讲座,中海油天津化工研究设计院,2009.11,国家水处理工程技术研究中心,目 录,一、敞开式循环冷却水简介 二、结垢理论及预防控制 三、腐蚀理论及预防控制 四、菌藻危害及预防控制 五、单位简介,循环冷却水系统,一、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。因此,它的用水量很大,而排出水升温很小,水中各种矿物质和离子含量基本上保持不变。 二、循环冷却水系统1、封闭式循环冷却水系统特点:不直接暴露于空气中,水量损失少,水中各种矿物质和离子含量一般也不发生变化,溶解氧和杂质含量较少,又不与阳光接触,排污量也很小。适用范围:发电机、内燃机或有特殊要求的单台换热设备。2、敞开式循环冷却水系统,敞开式循环冷却水系统,在敞开式循环冷却水系统中,冷却水也是循环使用,但水的再冷却是通过冷却塔(池)来进行的。冷却水在循环过程中要与空气接触,部分水在通过冷却塔(池)时会被蒸发损失掉,因而水中各种矿物质和离子含量也会不断浓缩增大。当系统水中离子含量增大到一定值后,需排出部分污水,补充一定量的新鲜水。,敞开式循环冷却水系统,基本构造冷却塔、风机、填
2、料、集水池等。 冷却机理1. 蒸发传热(75%80%)2. 接触传热(20%25%) 浓缩倍数循环水中某物质的浓度与补充水中某物质的浓度之比(Cl-、SiO2、K+等) 补水量的构成补充水量=蒸发损失+风吹损失+排污水损失+渗漏损失,敞开式循环冷却水系统产生的问题,沉积物的析出和附着Ca(HCO3)2CaCO3CO2H2OCaCO3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,严重影响换热器的传热效率。 设备腐蚀1. 冷却水中溶解氧引起的电化学腐蚀2. 有害离子引起的腐蚀3. 微生物引起的腐蚀 微生物的滋生和黏泥,敞开式循环冷却水系统的重要性,稳定生产 节约水资源 减少环境污染 节约钢材、提高经济效益,循环冷却水系统中的沉积物,目录 一、沉积物的分类 二、沉积物的来源 三、沉积物的危害 四、碳酸钙垢析出的判断 五、磷酸钙垢的析出 六、硅酸钙垢的析出 七、影响水垢产生的因素 八、水垢的控制 九、污垢的控制 十、常见阻垢分散剂 十一、化学药剂的阻垢和分散机理,沉积物的分类,水垢(硬垢) 1.碳酸钙与磷酸钙其均属于微溶盐。在0时,碳酸钙溶解度为20mg/L,磷酸钙的溶解度为0
3、.1mg/L;并且它们的溶解度是随温度的升高而降低。 2.硫酸钙、硅酸钙、硅酸镁等。 污垢(软垢)主要由淤泥、腐蚀产物和生物沉积物构成,是构成垢下腐蚀的主要原因。,沉积物的来源,来自补充水(泥沙、悬浮物、微生物等); 来自空气(泥沙、粉尘、昆虫、微生物、硫化氢、二氧化硫、氨等); 来自泄漏物; 来自水处理药剂(含磷药剂); 来自系统腐蚀所形成的腐蚀产物。,沉积物的危害,污垢特别容易沉积在传热面上,影响传热的正常进行,使换热器效率下降,消耗和浪费能量。严重时甚至使换热器堵塞,系统阻力增大,水泵和冷却塔效率下降,生产的能耗增加,产量下降。据报道,1.5mmCaCO3垢将增加10%20%的能耗,12mm的垢将增加70%左右的能耗,25mm的垢则可使设备效率下降95%。 污垢还会引起间接腐蚀、滋生微生物和造成输水困难。间接腐蚀发生在垢层下面,因溶解氧不容易扩散通过垢层而到达金属表面,使污垢覆盖的区域成为缺氧区。这样的缺氧区和没有污垢的富氧去构成腐蚀原电池,垢下为阳极,金属材料收到腐蚀。这种局部性的腐蚀比全面腐蚀危害更大,能够导致金属材料腐蚀穿孔。特别是微生物黏泥所引起的垢下腐蚀能在短时间内使换
4、热器泄漏,甚至造成非正常停产。,碳酸钙垢析出的判断(碳钢),饱和指数(L.S.I) 1936年 朗格利尔(Langelier)L.S.I=pH-pHs0 结垢L.S.I=pH-pHs0 不腐蚀不结垢L.S.I=pH-pHs0 腐蚀 稳定指数(R.S.I) 1946年 雷兹纳(Ryznar)R.S.I=2pHs-pH6 结垢R.S.I=2pHs-pH6 不腐蚀不结垢R.S.I=2pHs-pH6 腐蚀 结垢指数(P.S.I) 1979年 帕科拉兹(Puckorius)P.S.I=2pHs-pHeq6 结垢P.S.I=2pHs-pHeq6 稳定 pHeq =1.465M碱度+4.54P.S.I=2pHs-pHeq6 腐蚀 临界pH结垢指数 1972年 法特诺(Feitler)当水的实际pH值大于它的临界pH值时就会结垢;小于临界pH值时,就不发生结垢。pHc=pHs+(1.72.0),磷酸钙垢的析出,在许多水质处理方案中,常在循环冷却水中投加聚磷酸盐作为缓蚀剂或阻垢剂,而聚磷酸盐在水中由于受温度、停留时间、微生物、氧化性物质等的影响,会水解成为正磷酸盐,使水中有磷酸根离子存在。磷酸根与钙离子
5、结合会生成溶解度很小的磷酸钙沉淀,如附着在传热表面上,就形成磷酸钙水垢。因此,在投加有聚磷酸盐药剂的循环冷却水系统中,必须要注意磷酸钙水垢生成的可能性。Ca3(PO4)23Ca2+2PO43-H3PO4 H+H2PO4-H2PO4- H+HPO42- HPO42- H+PO43-,硅酸钙垢的析出,循环冷却水中,硅酸(以SiO2计)含量过高,加上水的硬度较大时, SiO2易于水中的Ca2+或Mg2+生成传热系数很低的硅酸钙或硅酸镁水垢。这类水垢不能用一般的化学酸洗法去清洗,而要用酸、碱交替清洗的方法。如硅酸钙(或镁)垢中含有Al3+或Fe2+等金属离子时,清洗就更为困难。 为避免硅酸盐垢的生成,通常限制冷却水中SiO2含量,一般以不超过150175mg/L为宜。 当镁的含量大于40mg/L,与浓度极高的钙共存时,即使SiO2含量低于150mg/L,仍会生成硅酸镁Mg3Si4O10(OH)2水垢。因此,Mg2+(以CaCO3计,mg/L)SiO2,mg/L15000,影响水垢产生的因素,补充水质的影响循环冷却水在运行过程中,随着浓缩倍数的上升,水中各种杂质浓度均会相应增大。水中悬浮物能在循
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