船用低速柴油机缸套冷却水及处理1.doc

船用低速柴油机缸套冷却水及处理摘 要：本文介绍了使用闭式冷却的船用柴油机的冷却水及水处理关键词：柴油机缸套水缸套水处理1 序言在船舶主机运行过程中，燃油的化学能在转化为机械能之前，会产生大量的热能．部分多余的热能通过缸套水(高温冷却水)散失掉近年来建造的船舶中．主机缸套一般采用闭式冷却系统．冷却介质为淡水．在使用的淡水中往往是非纯净水，所以需对系统中的淡水进行处理．以防在冷却腔中结垢和造成腐蚀在这里就冷却水和水处理作一下简单的阐述2 缸套水主机缸套水使用的一般是经处理的淡水，因为未经处理的淡水中含有一定的溶解物，这些溶解物经高温后，发生化学反应，从而损害缸套或产生新的物质．影响主机的正常航行．所以我们在加注淡水时．一般要对淡水进行处理2．1 危害未经处理的淡水中，主要含有气体、无机盐和有机物等这些物质在高温作用下．都会发生化学反应溶于水的气体有0 、CO 、H2S等，它们能对缸套造成腐蚀例如：发生吸氧腐蚀2Fe+02+2H2O=2Fe(OH)2，这种反应多出现在局部，引起溃疡性破坏，缩短主机的使用寿命溶于水的无机盐离子有Ca 、Mg 、Na+、l<+、HC03+,CL-．S042-等等．其中的一些离子会形成水垢。

水垢的主要化学成分是：Ca SO 、42CaSiO3、MgCO3、Mg SiO3、Mg(OH)2等形成的水垢会牢固地附在缸套上，使得缸套传热不良，严重时，会使缸套产生裂纹，见图1传热损失f％ 1水垢厚度(mm)图1 水垢厚度对传热的影响溶于水的有机物主要是油脂当水中的油脂、胶体物质及较高含盐量在高温作用下混合时，容易产生泡沫，致使冷却效果不佳因此，为了避免以上的危害存在，我们有必要对加注的缸套水进行处理2．2 水质指标 水质指标就是保证主机正常运行时对水质的基本要求水质指标主要有5个1)PH值用来表示水的酸碱性，一般以7为分界限，大于7的为碱性，小于7的为酸性，等于7的为中型物质2)碱度用来表示水中0H‘、HC03-、C032一及其他弱酸根的总量按照酸碱的质子理论，凡能提供质子H+的物质就是酸，凡能接受H+的物质就是碱显然，这些弱酸根都是碱水中可能有PO43-、HP042-因为HP()42一、I-IC03-根既能接受H+也能提供H+所以此种物质为两性物质因此，碱性离子OH一与两性离子HPO42一、HC03-基本上不能同时共存在强酸或强碱时两性离子HPO~-．HC03-实际上不存在对于可接受两个H+的两性离子而言。

反应是分步进行的接受第一个H 的反应完全达到化学计量点时溶液有一定的PH值；接受第二个H+的反应到达化学计量点时．溶液又有另一确定的PH值根据这种特性可用指示剂确定具体离子特性和指示剂确定见图2、图3和表1图2 碳酸各种存在形式随PH变化的百分分布图图3 磷酸各种存在形式随PH变化的百分分布图表1 部分酸碱指示剂的PH变色范围指示剂 颜色 PH变色范围 碱色 常配制浓度百里酚蓝 红 1．2～2．8 黄 O．1％的2O％ 乙醇甲基橙 红 3．1～4．4 黄 0．05％的水甲基红 红． ． 4．4～6．2 黄 0．1％的60％ 乙醇溴百里酚蓝 黄 6．2～7．6 蓝 0．1％的20％乙醇酚酞 无 8．0～10．0 红 0．5％的9O％ 乙醇百里酚酞 无 9．4～10．6 蓝 0．1％的90％ 乙醇含量因为通常的水中1)~Ca2~Mg 含量最大所以采用Ca 、M 含量表示水的硬度Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2不稳定，遇热后分解为Ca CO，、Mg CO，，利用过滤方法，可以Ca2~M +氯化物、盐酸盐用加热过滤的方法不能除去而组成永久硬度通常用水样中氯化物的含量来代表水样表示水中0 的含量。

必须处理缸套用水通常可以在膨胀水箱中投放各种化学药荆．达到防止结垢和防止腐蚀的目的常用的药剂有Na CO 、Na3PO 、N O 等这些药剂在水中的反应如下：Jf Ca2++CO3 c旱， co3 JI H20+CO32-,-~-20H一+CO2 fNa2CO3{ f20H一+MgZ+--~-Mg(OH)2LI2032-+CAS04(s)-~-CaCO3 J-I-5042-Mg2++2P043- Mg3(PO4)2⋯ № f 3CaSO4(s)+2PO43- Ca3(P04)2 +3S042-MgSO4(s)+2P (PoS2 l+3so42-3 实际使用在柴油机冷却系统中冷却介质通常有淡水、海水等，淡水由于水质稳定和传热效果好并可采用水处理解决其腐蚀和结垢的缺陷43而被广泛地运用目前 一般采用闭式循环的MAN B&W MC系列柴油机缸套水冷却系统如图4由图4可知，在整个系统中，冷却水的水图4 采用闭式冷却的MAN B&W 6S50MC机冷却系统图量不会减少．只是由于蒸发或人为的泄放损失．所以在一次性加注后，后期定期补水和检测即可船舶上处理冷却水的方法有两种．一种是加入无机缓蚀剂．此类化学药品大致分为阳极缓蚀剂与阴极缓蚀剂两种：前者如碳酸盐、磷酸盐、亚硝酸盐等，可在阳极金属上形成保护层，防止阳离子进入水中，但浓度必须足够．否则未形成保护层的局部将产生严重腐蚀：后者如重碳酸钙等．可在阴极金属上形成保护层。

目前大多使用以亚硝酸盐与硼酸盐为主的水处理剂、其价格便宜保护效果好，投药量低(<0．5％)，如浓度不当，其危害不突出，且不会伤及皮肤其缺点是在船上必须定期化验其浓度变化．对锌及镀锌管有腐蚀作用，另外亚硝酸盐有一定毒性另一种是加入乳化防锈油．由于环境保护的要求．44目前较少使用乳化防锈油3．1 无机缓蚀剂无机缓蚀剂(防锈剂)的种类很多，但目前国内所使用的均以亚硝酸盐和硼酸盐为主要成份，前者具有很好的防垢和防锈作用；后者为碱性物质可提高冷却水的PH值，有利于保护膜形成只要按照说明书应用，都能取得良好效果下面以远洋船上常用的UNITOR公司生产的冷却水腐蚀抑制剂(DIESEL．GUARD)为例加以说明这种冷却水处理剂为干燥灰白粉状亚硝酸盐—— 硼酸盐化合物，能使金属表面形成完整的一层薄膜．不影响传热，能防止电化学腐蚀和穴蚀抑制水垢生成，对铜、黄铜、及非金属(如软管、密封垫片)均无损害加有这种药剂的冷却水可用做造水机的热源，制得的淡水可直接饮用使用这种药剂的用量控制及浓度是根据船用低速柴油机缸套冷却水及处理亚硝酸盐浓度而定的，具体见表2表2 亚硝酸盐浓度决定药剂的用量控制及浓度亚硝酸盐值( 投药量 药／水(kg／t)ppm) 蒸留水 自来水 有海水污染20o 2．0 5．0 6．540o 1．5 4．5 6．060o 1．0 4．0 5．580o 5．0l 0oO 0．4 3．5 4．5l 20o 3．0l 4O0 2．5 4．0l 60o 2．03．5l 80o 3．02 0oO 控制范围 1．52 20o 1．0 2．52 40o 2．02 60o 1．32 80o 控制范围 0． 13 0oO3 20o 0．53 40o3 60o 控制范围3 80o4 0oO初次投药量 2．4 5．4 6．7对系统受油和水垢污染的冷却腔，加药前应先进行清洗。

有可供清洗用的UNITOR产品去油污可用Seaclean， 去水垢可用Descalex药末加入系统中的高温膨胀水箱待药剂分散到整个系统后应立即取水样进行化验并根据化验结果对含药浓度进行调节当达到所需要的要求后应每周再化验一次 亚硝酸盐浓度化验是利用UNITOR公司提供的手提化验箱按说明进行：取经过滤后的试样5 ml放人瓶内再加蒸馏水至50 ml，加入2片亚硝酸盐1号药片待摇至融解后再放人1片亚硝酸盐2号药片待融解后再放人第二片2号药片这样一片片加入直至出现粉红色并保持1 min以上加入的2号药片总数乘以1801~P得出亚硝酸盐的浓度值，再和附表比较即可决定加药数量亚硝酸盐的浓度一定要足够，否则金属表面薄膜不能保持完整，反而会加速电化学腐蚀一般正常的亚硝酸盐范围：l 000～2 400 ppm，使用DIESELGUARDNB处理剂的最小和最大之间的最佳点为1 440 ppm此时缸套水的PH值应被维持在8．3 10．0之间，氯化物的水平应尽可能地低，最大不超过50 ppm3．2 乳化防锈油乳化防锈油品种很多配方各异但不外乎由有机防锈添加剂、乳化剂和基础油三部分组成采用防锈油处理冷却水，除有防蚀作用外。

还有一定的润滑作用但由于环保的要求废弃的冷却水不能随便排放，此种处理剂已很少被采用4 结束语主机缸套冷却水的处理在当今的船舶闭式冷却系统中已成为必不可少的一个环节，缸套水的处理已直接关系到柴油机的使用寿命和运营成本因而轮机化学也逐渐得到人们的重视。