1、第一章 工業(yè)循循環(huán)冷卻水處理知識(shí)總 則為了貫徹國家節(jié)約水資源和保護(hù)環(huán)境的方針政策，促進(jìn)工業(yè)循環(huán)冷卻水的循環(huán)利用和污水資源化，有效控制和降低循環(huán)冷卻水所產(chǎn)生的各種危害，保證設(shè)備的換熱效率和延長使用壽命，減少排污、達(dá)標(biāo)排污的要求，減少對(duì)環(huán)境的污染和破壞，使工業(yè)循環(huán)冷卻水處理達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用、安全可靠的運(yùn)行方針。循環(huán)冷卻水的處理，是許多學(xué)科交叉滲透的邊緣科學(xué)，它涉及到無機(jī)化學(xué)、高分子化學(xué)、電化學(xué)、數(shù)學(xué)、微生物和工程學(xué)等領(lǐng)域，本手冊(cè)為本單位（蘭州華星高科技開發(fā)有限公司）技術(shù)售后服務(wù)而制定，根據(jù)火力發(fā)電廠水質(zhì)的監(jiān)督和處理原理而編寫，可提供化驗(yàn)員及即將從事工業(yè)循環(huán)冷卻水處理人員學(xué)習(xí)，本手冊(cè)力求自己現(xiàn)

2、有的水平的基礎(chǔ)上，盡可能滿足工業(yè)循環(huán)冷卻水處理工作者的需求，廖誤之處，敬請(qǐng)賜教。目 錄一、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)各術(shù)語定義和符號(hào)31.術(shù)語32.符號(hào)6二、循環(huán)冷卻水處理指標(biāo)控制及平衡關(guān)系81.間冷開式系統(tǒng)循環(huán)冷卻水換熱設(shè)備的控制條件82.循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標(biāo)93循環(huán)冷卻水計(jì)算平衡關(guān)系11三.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中沉積物及其控制151.影響結(jié)垢的主要因素151.1水質(zhì)151.2溫度151.3流速151.4表面狀態(tài)152.垢的形成機(jī)理163.阻垢劑的作用機(jī)理163.1螯合163.2低劑量效應(yīng)163.3晶格畸變173.4分散作用174.腐蝕問題174.1影響腐蝕速度的因素185.緩蝕劑的緩蝕機(jī)理206.微生物問題2

3、16.1冷卻水中微生物的主要危害216.2循環(huán)冷卻水中微生物的處理247.循環(huán)水運(yùn)行條件257.1.濃縮倍數(shù)257.2 PH值25一、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)各術(shù)語定義和符號(hào)1.術(shù)語1.1循環(huán)冷卻水系統(tǒng) recirculating cooling wanger system以水作為冷卻介質(zhì)，并循環(huán)運(yùn)行的一種給水裝置，由換熱設(shè)備、冷卻設(shè)備、處理設(shè)施、水泵、管道及其他有關(guān)設(shè)施組成。1.2間冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)(間冷開式系統(tǒng)) indircct open recirculating cooling wanger system循環(huán)冷卻水與被冷卻介質(zhì)間接傳熱且循環(huán)冷卻水與大氣直接接觸散熱的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。1.3間

4、冷閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)（閉式系統(tǒng)）indircct closed recirculating cooling wanger system循環(huán)冷卻水與被冷卻介質(zhì)間接傳熱且循環(huán)冷卻水與冷卻介質(zhì)也是間接接傳熱的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。1.4全閉式系統(tǒng) totally closed system系統(tǒng)中的循環(huán)冷卻水不與大氣接觸的簡冷閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。1.5半閉式系統(tǒng) semi closed system系統(tǒng)中的循環(huán)冷卻水局部與大氣接觸的間冷閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。1.6直冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)（直冷系統(tǒng)）direct open recirculating cooling wanger system循環(huán)冷卻水與被冷卻介

5、質(zhì)直接接觸散熱且循環(huán)冷卻水與大氣直接接觸散熱的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。1.7開式系統(tǒng)open system間冷開式和直冷系統(tǒng)的統(tǒng)稱。1.8藥劑 chemicals循環(huán)冷卻水處理過程中所使用的化學(xué)藥劑。1.9異養(yǎng)菌總數(shù) count of aerobic heterotrophic bacteria以細(xì)菌平皿計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)每毫升水中的異養(yǎng)菌落個(gè)數(shù)，單位為個(gè)/mL。1.10生物粘泥 slime微生物及其分泌的粘液與其他有機(jī)和無機(jī)雜志混合在一起的黏濁物質(zhì)。1.11生物粘泥量 slime content用生物過濾網(wǎng)法測(cè)定的循環(huán)冷卻水所含生物粘泥體積，以mL/m3表示。1.12污垢熱阻值 fouling resisa

6、nce換熱設(shè)備傳熱面上因沉積物而導(dǎo)致?lián)Q熱速率下降程度的數(shù)值，單位mK/W。1.13腐蝕速率 corrosion rate以金屬腐蝕失重而算得的每年平均腐蝕速率，單位為mm/a。1.14粘泥速率 adhesion rate換熱設(shè)備單位傳熱面上每月的污垢增長量，單位為mg/cm2。1.15系統(tǒng)水容積 system capacity voiume循環(huán)冷卻水系統(tǒng)內(nèi)所有水容積的總和，單位 為m3。1.16監(jiān)測(cè)試片 monitoring test coupon置于監(jiān)測(cè)換熱設(shè)備、監(jiān)測(cè)管或塔池中用于監(jiān)測(cè)腐蝕的標(biāo)準(zhǔn)金屬試片。1.17濃縮倍率 cycle of concentratin循環(huán)冷卻水含鹽量與補(bǔ)充水含鹽

7、量的比值。1.18預(yù)膜 preilming以預(yù)膜液循環(huán)通過換熱設(shè)備，使其金屬表面形成均勻致密保護(hù)膜的過程。1.19旁流水 side stream從循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中分流并進(jìn)過處理后，再返回系統(tǒng)的那部分水。1.20藥劑允許停留時(shí)間 permitted reunion time of chemicals藥劑在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的有效時(shí)間。1.21補(bǔ)充水量 anount of makeup water指補(bǔ)充循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行中的損失的水量。1.22排污水量 Amount of Blowdown 在確定濃縮別率的前提下，需要從循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中排除的那部分水量。1.23溫差T指水從熱交換器返回至冷卻塔時(shí)的平

8、均水溫T1,與蒸發(fā)之后的平均水溫T2之差。1.24蒸發(fā)損失冷卻過程中由于蒸發(fā)使水冷卻而損失的那部分蒸發(fā)水量，即單位時(shí)間內(nèi)水蒸發(fā)到大氣的量（m3/h）；1.25風(fēng)吹損失系統(tǒng)中的水以水霧或水滴的形式被風(fēng)吹出冷卻塔外，逸散到大氣而損失的水量（m3/h）；1.26系統(tǒng)損失指包括水泵、閥門等泄漏、人為放水等造成失去的水量（m3/h）；1.27泥漿濃度（含固率）mud concentralion單位質(zhì)量污泥所含固體物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。1.28含水率 containing water rate單位質(zhì)量污泥所含水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。1.29再生水 reclaimed water 污水及其其他廢水經(jīng)過處理后，達(dá)到一定的水

9、質(zhì)指標(biāo)可進(jìn)行再利用的水。1.30深度處理 advanced treatment對(duì)再生水進(jìn)一步處理。1.31超濾 ultra filtration系膜式分離技術(shù)，過濾精度在0.010.1um范圍內(nèi)。1.32 微濾 micro filtration膜式分離技術(shù)，過濾精度在0.1 1um范圍內(nèi)。1.33穩(wěn)定指數(shù) stability index指2倍水的飽和pH值和水的實(shí)際pH值的差值，以此判定水的腐蝕和結(jié)垢傾向。1.34凝汽器的真空度在正常情況下，凝汽器內(nèi)會(huì)形成一定的真空度，其值一般為0.005Mpa。絕度壓力低于大氣壓時(shí)，表壓小于零簡稱負(fù)壓；也稱真空。負(fù)壓的絕對(duì)值大小就是真空度。影響真空度的主要因

10、素為：汽輪機(jī)的排氣量、凝汽器的抽氣量、冷卻水流量和溫度、凝汽器的傳熱面（大多數(shù)為銅管）沉積物多等。1.35凝汽器的端差汽輪機(jī)的排氣溫度和凝汽器的出口溫度之差，顯然凝汽器的傳熱效果越好，冷卻水出口溫度就越高，端差越小；反之，端差上升。當(dāng)凝汽器 結(jié)垢較多時(shí)，端差就會(huì)上升。所以根據(jù)端差的變化有助于進(jìn)行循環(huán)冷卻水的故障診斷。2.符號(hào)A 冷卻塔空氣流量（m3/h）；AC 硫酸投加量（kg/h）；C 空氣含塵量（g/m3）；Cmi 補(bǔ)充水某項(xiàng)成分含量（mg/L）；Cms補(bǔ)充水懸浮物含量（mg/L）；Crs 循環(huán)冷卻水懸浮物含量（mg/L）；Cri循環(huán)冷卻水某項(xiàng)成分含量（mg/L）；Csi旁流處理后水的某項(xiàng)

11、成分含量（mg/L）；CSS濾后水懸浮物含量（mg/L）；Gf首次投加量（kg）；Gn非氧化型殺菌劑每次加藥量（kg）；Go氧化型殺生劑加藥量（kg）；Gr系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的加藥量（kg/h）；g每升循環(huán)冷卻水加藥量（mg/L）；gn每升循環(huán)冷卻水非氧化型殺菌劑每次加藥量（mg/L）；go每升循環(huán)冷卻水氧化型殺菌劑每次加藥量（mg/L）；Ks懸浮物沉降系數(shù)；K氣溫系數(shù)（1/）；Mm補(bǔ)充水堿度（mg/L，以CaCO3計(jì)）；Mr循環(huán)冷卻水控制堿度（mg/L，以CaCO3計(jì)）；N濃縮倍率；Qb排污水量（m3/h）；Qb1強(qiáng)制排污水量（m3/h）；Qb2循環(huán)冷卻水處理過稱中損失水量，即自然排污水量（m3/h

12、）；Qe蒸發(fā)水量（m3/h）；Qm補(bǔ)充水量（m3/h）；Qr循環(huán)冷卻水量（m3/h）；Qsf旁濾水量（m3/h）；Qsi旁流處理水量（m3/h）；Qw風(fēng)吹損失水量（m3/h）；Td設(shè)計(jì)停留時(shí)間（h）；t冷卻塔進(jìn)出水溫差（）；V系統(tǒng)水容積（m3）；Ve循環(huán)冷卻水泵、換熱設(shè)備、處理設(shè)施等設(shè)備中的水容積（m3）；Vp工藝生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)的水容積（m3）；Vk膨脹罐或水箱的水容積（m3）；Vr循環(huán)冷卻水管道水容積（m3）；二、循環(huán)冷卻水處理指標(biāo)控制及平衡關(guān)系1.間冷開式系統(tǒng)循環(huán)冷卻水換熱設(shè)備的控制條件1.1循環(huán)冷卻水管道流速不宜小于0.9m/s；1.2當(dāng)循環(huán)冷卻水殼程流速小于0.3m/s時(shí)，應(yīng)采取防腐涂層、

13、反向沖洗等措施；1.3設(shè)備傳熱面冷卻水側(cè)壁溫不宜高于70；1.4設(shè)備傳熱面水側(cè)污垢熱阻值應(yīng)小于3.44×10-4m·K/W；1.5設(shè)備傳熱面水側(cè)粘泥速率不應(yīng)大于15mg/cm2·月；煉油行業(yè)不應(yīng)大于2015mg/cm2·月；1.6碳鋼設(shè)備傳熱面水側(cè)腐蝕速率應(yīng)小于0.075mm/a；銅合金和不銹鋼設(shè)備傳熱面水側(cè)腐蝕速率應(yīng)小于0.005 mm/a；1.7閉式設(shè)備傳熱面水側(cè)污垢熱阻值應(yīng)小于0.86×10-4m·K/W，腐蝕速率應(yīng)按照上述1.6執(zhí)行；1.8間冷開式系統(tǒng)與直冷系統(tǒng)的鈣硬度與甲基橙堿度之和大于1100mg/L；穩(wěn)定指數(shù)RSI3.3

14、時(shí)，應(yīng)加硫酸或進(jìn)行軟化處理。1.9間冷開式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)濃縮倍率不宜小于5.0，且不應(yīng)小于3.0；直冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)濃縮倍率不應(yīng)下雨3.0；2.循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標(biāo)2.1間冷開式系統(tǒng)循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標(biāo) 表1項(xiàng)目單位要求或使用條件許用值濁度NTU根據(jù)生產(chǎn)工藝要求確定20換熱設(shè)備為板式、翹片管式、螺旋板式10pH/6.89.5鈣硬度甲基橙堿度（以CaCO3計(jì)）mg/L碳酸鈣穩(wěn)定指數(shù)3.31100傳熱面水側(cè)穩(wěn)定大于70鈣硬度小于200總Femg/L/1.0Cu2+mg/L/0.1CI-mg/L碳鋼、不銹鋼換熱設(shè)備。水走殼程1000不銹鋼換熱設(shè)備，水走殼程傳熱面水側(cè)壁溫不大于70冷卻水出水溫度小于45700SO

15、42+ CI-mg/L/2500硅酸（以SiO2計(jì)）mg/L/175Mg2+ SiO2(Mg2以CaCO計(jì))mg/LpH值8.550000游離氯mg/L循環(huán)冷卻水回水總管道2.01.0NH3-Nmg/L/10石油類mg/L非煉油行業(yè)5煉油企業(yè)10CODmg/L/1002.2閉式系統(tǒng)循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標(biāo) 表2適用對(duì)象水質(zhì)指標(biāo)項(xiàng)目單位許用值鋼鐵廠閉式系統(tǒng)總硬度mg/L2.0火力發(fā)電廠內(nèi)冷水系統(tǒng)電導(dǎo)率（25）us/cm5.0p H值（25）/7.09.0含銅量ug/L40各行業(yè)閉式系統(tǒng)電導(dǎo)率（25）us/cm10pH值（25）/8.09.02.3直冷系統(tǒng)循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標(biāo) 表3項(xiàng)目單位適用對(duì)象許用值p

16、H值/高爐煤氣清洗水6.58.0合成氨廠洗滌水7.58.5煉鋼真空處理、軋鋼、軋鋼層、流水、軋鋼除鱗給水及連鑄二次冷卻水79轉(zhuǎn)爐煤氣清洗水912電導(dǎo)率us/cm高爐轉(zhuǎn)爐煤氣清洗水3000煉鋼、軋鋼直冷冷卻水2000懸浮物mg/L連鑄二次冷卻水及軋鋼直接冷卻水、揮發(fā)窯窯體表面積清洗水30煉鋼真空處理冷卻水50高爐轉(zhuǎn)爐煤氣清洗水合成氨廠造氣洗滌水100碳酸鈣硬度（以以CaCO計(jì)）mg/L轉(zhuǎn)爐煤氣清洗水100合成氨廠造氣洗滌水200連鑄二次冷卻水100煉鋼真空處理、軋鋼層、流水、軋鋼除鱗給水500CI-mg/L扎鋼曾流水300軋鋼、軋鋼除鱗給水及連鑄二次冷卻水、揮發(fā)窯窯體表面積清洗水500硫酸鹽（以

17、SO42計(jì)）mg/L高爐轉(zhuǎn)爐煤氣清洗水2000煉鋼、軋鋼直接冷卻水1500油類mg/L扎鋼層流水5軋鋼、軋鋼除鱗給水及連鑄二次冷卻水103循環(huán)冷卻水計(jì)算平衡關(guān)系3.1濃縮倍率計(jì)算N=循環(huán)冷卻水氯離子補(bǔ)充水氯離子=QmQb+Qw式中N濃縮倍率Qm補(bǔ)充水量（m3/h）；Qb排污水量（m3/h）；Qw風(fēng)吹損失水量（m3/h）。3.2水質(zhì)判斷指數(shù)的計(jì)算A1-0.2 ； A20.2； B1=0.5 mmol/L； B20.5 mmol/L.上式中：ClX 循環(huán)水氯根mg/L； ClBu 補(bǔ)充水氯根mg/L；JDX 循環(huán)水的堿度， mmol/L； JDBu 補(bǔ)充水堿度，mmol/L；YDx循環(huán)水的硬度mm

18、ol/L； YDBu補(bǔ)充水的硬度mmol/L。3.3開式系統(tǒng)循環(huán)冷卻水的設(shè)計(jì)停留時(shí)間不應(yīng)超過藥劑允許的允許停留時(shí)間。設(shè)計(jì)停留時(shí)間可按下式計(jì)算：Td=VQb+Qw式中Td設(shè)計(jì)停留時(shí)間（h）；V系統(tǒng)水容積（m3）。3.4間冷開式系統(tǒng)水容積宜小于循環(huán)冷卻水量的1/3，系統(tǒng)水容積可按下式計(jì)算：V=Ve+Vr+Vt式中Ve循環(huán)冷卻水泵、換熱器、處理設(shè)施等設(shè)備中的水容積（m3）； Vr循環(huán)冷卻水管道容積（m3）；Vt水池容積（m3）。3.5閉式系統(tǒng)水容積可按下式計(jì)算：V= Vp+Ve+Vr+Vk式中Vp生產(chǎn)工藝設(shè)備內(nèi)的水容積（m3）；Vk膨脹罐或水箱的水容積（m3）。3.6循環(huán)冷卻水系統(tǒng)緩蝕阻垢劑的首次加

19、藥量，按下式計(jì)算：Gr=V·g1000式中Gr首次加藥量（kg）； g每升循環(huán)冷卻水加藥量（mg/L）。3.7循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，緩蝕阻垢劑加藥量可按下式計(jì)算：3.7.1開式系統(tǒng)和直冷系統(tǒng)Gr =Qb+Qw·g1000式中Gr系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的加藥量（kg）。3.7.2閉式系統(tǒng)Gr =Qm·g10003.8循環(huán)冷卻水采用硫酸處理時(shí)，硫酸投加量宜按下式計(jì)算：Ac=Mm+Mr/N)·Qm1000上式Ac硫酸投加量（kg/h,純度為98%）；Mm補(bǔ)充水堿度（mg/L，以CaCO3計(jì)）； Mr 循環(huán)冷卻水控制堿度（mg/L，以CaCO3計(jì)）。3.9循環(huán)冷卻水殺菌滅藻

20、劑投機(jī)量計(jì)算3.9.1氧化型殺菌滅藻劑投加時(shí)，加藥設(shè)備能力應(yīng)滿足沖擊式加藥量的要求，加藥量可按下式計(jì)算：Go=Qr·go1000式中Go氧化型殺菌滅藻劑加藥量（kg/h）； go每升循環(huán)冷卻水氧化型殺菌滅藻劑加藥量（mg/L）,連續(xù)加藥投機(jī)宜取0.10.5 mg/L，沖擊式投加宜應(yīng)取24 mg/L，以有效氯計(jì)。3.9.2非氧化型殺菌滅藻劑，宜根據(jù)微生物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行不定期投加，每次投加量應(yīng)按下式計(jì)算：Gn=V·gn1000式中Gn非氧化型殺菌滅藻劑加藥量（kg）； Gn每升循環(huán)冷卻水非氧化型殺菌滅藻劑加藥量（mg/L）3.10開式系統(tǒng)補(bǔ)充水量可按下式計(jì)算：Qm=Qe+Qb+Q

21、wQm=Qe·NN-1Qe=k·t·Qr式中 Qe蒸發(fā)水量（m3/h）；Qr循環(huán)冷卻水量（m3/h）；Qw冷卻塔進(jìn)出水溫度（）。k氣溫系數(shù)（1/），按表4計(jì)算：進(jìn)塔大氣溫度溫度-10010203040K（1/）0.00080.00100.00120.00140.00150.00163.11閉式系統(tǒng)的補(bǔ)充水量宜為循環(huán)水量的1%，閉式系統(tǒng)補(bǔ)充水設(shè)計(jì)流量宜為循環(huán)水量的0.5%1%。3.12開式系統(tǒng)的排污水量可按下式計(jì)算：Qb=QeN-1- QWQb= Qb1 +Qb2式中Qb1強(qiáng)制排污水量（m3/h）；Qb2循環(huán)冷卻水處理過程中損失水量，即為自然排污水量（m3/h）。三

22、.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中沉積物及其控制1.影響結(jié)垢的主要因素1.1水質(zhì) 水質(zhì)是影響污垢沉積的最主要因素之一，冷卻水水質(zhì)的各項(xiàng)控制指標(biāo)如硬度、堿度、總?cè)芄?、水中各種成垢離子、懸浮物，絕大部分是針對(duì)防垢的要求而制定的，水的PH對(duì)成垢影響也很大，PH高有利于腐蝕控制，但不利于垢沉積控制。1.2溫度溫度直接影響冷卻水的結(jié)垢過程，冷卻水流速一定時(shí)，水溫越高，垢沉積速度越大。溫度升高還能使那些反溶解度的鹽類加速析出沉積，甚至還能起烘烤作用，使已沉積的污垢轉(zhuǎn)化為難以消除的形態(tài)。1.3流速 水的流動(dòng)狀態(tài)的作用對(duì)垢的沉積很明顯，它決定剝離污泥切力的大小，在換熱器中冷卻水流速<0.3米/秒時(shí)，懸浮物和其它固形物就

23、會(huì)開始沉淀，為避免沉淀產(chǎn)生，故要求冷卻水最低流速大于0.5米/秒。1.4表面狀態(tài) 金屬表面粗糙度和糙面的分布密度以及均勻程度，都直接影響晶核生成和污垢沉積，表面越粗糙，相應(yīng)的表面積越大，吸附垢的能力也越強(qiáng)，金屬性質(zhì)不同，導(dǎo)熱系數(shù)各有差異，也會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢狀態(tài)變化。除了以上提到的因素外，還有冷卻水中菌藻微生物的生長，腐蝕產(chǎn)物的形成程度工藝過程中物料的泄漏以及換熱器的幾何形狀，水的流動(dòng)都能影響到垢的形成。2.垢的形成機(jī)理隨著溶液濃度增加到達(dá)飽和或過飽和狀態(tài)，溶質(zhì)分子間距離縮小，分子與分子之間碰撞機(jī)會(huì)增加，生成晶核，在晶核生成初期，微小的晶核又會(huì)產(chǎn)生再溶解，當(dāng)晶核長大到臨界核(臨界粒徑)時(shí)，再溶解過程減

24、弱，結(jié)晶開始迅速生長，吸附在換熱器水側(cè)管壁，這便是結(jié)垢。3.阻垢劑的作用機(jī)理a控制結(jié)晶核成長b.控制結(jié)晶繼續(xù)增加c.使結(jié)晶分散上述三個(gè)步驟中，若有一個(gè)被破壞，則整個(gè)成垢過程就被控制，在循環(huán)水系統(tǒng)中投加阻垢劑、分散劑就是為了控制其中的一個(gè)步驟或幾個(gè)步驟，以達(dá)到阻垢目的。阻垢劑就是通過對(duì)水中成垢離子進(jìn)行螯合作用，低劑量效應(yīng)，使其生成的結(jié)晶，晶格畸變，大晶粒分散成小晶粒等作用來達(dá)到阻垢效果的3.1螯合即阻垢劑與水中鈣鎂離子形成螯合物，且這些螯合物是水溶性的，將更多的鈣鎂離子穩(wěn)定在水中，相當(dāng)于增加了微溶性鈣鎂鹽在水中的溶解度，從而減少了微溶鹽生成過飽和溶液的可能性。這一過程也叫“絡(luò)合增溶”。3.2低劑

25、量效應(yīng) 螯合作用是可以按化學(xué)當(dāng)量計(jì)算的。實(shí)際上，在水中反投加幾個(gè)PPm的阻垢劑，可將比按化學(xué)當(dāng)量計(jì)算高得多的，甚至幾百個(gè)PPm的鈣離子穩(wěn)定在水中，這就是低當(dāng)量效應(yīng)。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在低濃度時(shí)，隨著阻垢劑濃度增加，其阻垢率上升，但當(dāng)達(dá)到一定值后，阻垢率的增加就不明顯了。象有機(jī)膦酸鹽，聚羧酸聚磷酸鹽都具有這種低當(dāng)量效應(yīng)。3.3晶格畸變 在碳酸鈣過飽和溶液中，一旦出現(xiàn)晶格，晶體就迅速成長，在成長過程中，晶體界面上若有螯合物存在，螯合物占據(jù)晶體生長的晶格座位，晶格繼續(xù)長大，螯合物被鑲嵌在其中，這種含有螯合物的晶體是不穩(wěn)定的，晶體中有彈性應(yīng)力，當(dāng)外部環(huán)境條件變化時(shí)，晶體在彈性應(yīng)力作用下碎裂形成外型不規(guī)則的

26、小晶體，晶格發(fā)生畸變。3.4分散作用 某些阻垢劑具有分散作用，在冷卻水中有碳酸鈣、磷酸鈣、硫酸鈣等小晶體及其它懸浮粒子存在時(shí)，由于物理或化學(xué)作用，阻垢劑被吸附到顆粒表面，顆粒表面形成雙電層，在靜電作用下，顆粒相互排斥，避免了顆粒碰撞積聚成長，使微小的顆粒分散在水中。4.腐蝕問題一般的說法腐蝕的定義是材料（通常是金屬）和它所存在的環(huán)境之間的化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而引起材料的破壞及其性質(zhì)的惡化變質(zhì)叫腐蝕。根據(jù)反應(yīng)機(jī)理可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，根據(jù)形式可分為均勻腐蝕和局部腐蝕。 所謂腐蝕，即金屬和它所存在的環(huán)境之間的化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而引起金屬的破壞現(xiàn)象。 陽極反應(yīng)是鐵的溶解過程： 2Fe2Fe2+4e

27、陰極是氧的還原反應(yīng)： O2+2H2O+4e4OH在冷卻水系統(tǒng)中，主要是吸氧腐蝕引起金屬的破壞。陽極反應(yīng)在敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中引起的危害，除了使系統(tǒng)的輸水管線、水冷設(shè)備的壽命減少及損害等直接的損失之外，還有由于腐蝕造成泄漏而引起工藝介質(zhì)的污染或造成計(jì)劃外的停車事故。另外由于腐蝕產(chǎn)生的銹瘤，也會(huì)引起水冷器傳熱效率下降或管線阻礙。一般在冷卻水系統(tǒng)中，如不使用化學(xué)處理方法，碳鋼的腐蝕速率平均在70150mg/dm2day 范圍之內(nèi)，但發(fā)生點(diǎn)蝕的部位腐蝕速度可達(dá)到平均腐蝕率的210倍。4.1影響腐蝕速度的因素4.1.1溶解氧的濃度隨濃度增大，腐蝕率增加；但當(dāng)達(dá)到一定極限時(shí)，高氧會(huì)使氧化物成為鈍化膜，降

28、低腐蝕速度。4.1.2 PH值PH在410時(shí)，腐蝕由擴(kuò)散過程控制腐蝕速度與PH關(guān)系不大，當(dāng)PH小于4時(shí)，氧化膜被溶解，金屬表面與酸性溶液接觸，產(chǎn)生兩個(gè)去極化作用。 氧的去極化 O2+4H+4e2H2O 氫的去極化 2H+2eH2 故電化學(xué)腐蝕加強(qiáng)，腐蝕速度加快。PH在1013時(shí)，碳鋼表面PH值升高，氧的鈍化臨界濃度降低到6ppm，生成r-Fe2O3而鈍化腐蝕速度下降。PH13時(shí)，鈍化膜被溶解，生成可溶性絡(luò)合物鐵酸鈉（NaFeO2）和亞鐵酸鈉（Na2FeO2）腐蝕速度又上升。4.1.3溫度及熱負(fù)荷 通常隨著溫度升高，腐蝕速度增加。溫度升高增加了反應(yīng)速度和擴(kuò)散速度，在氧濃度一定時(shí)，溫度每升高30腐

29、蝕速度就增大一倍。對(duì)敞開式循環(huán)水而言溫度在80以內(nèi)，溫度升高加快腐蝕，80以上腐蝕速度才開始下降。4.1.4流速 不加緩蝕劑水流速度對(duì)腐蝕速度影響較大，水的流動(dòng)狀態(tài)強(qiáng)烈的影響著氧的擴(kuò)散速度。水的流速大，使氧的極限擴(kuò)散電流密度增大，腐蝕速度增大，在層流區(qū)內(nèi)腐蝕速度隨流速增加而緩慢上升。當(dāng)流速達(dá)到V臨時(shí)，從層流轉(zhuǎn)為湍流，開始時(shí)，腐蝕速度會(huì)劇增。對(duì)加有緩蝕劑的系統(tǒng)，流速有著不同的作用，水的流速在一定范圍內(nèi)(如在1米/秒左右)會(huì)對(duì)緩蝕有利，流速增加，緩蝕劑容易到達(dá)金屬表面，可沖走污泥防止局部垢下腐蝕，水的流速應(yīng)盡可能大一些，殼程水冷器在0.5米/秒以上為好，管程在 1米/秒左右。4.1.5含鹽量 隨著

30、鹽類濃度增加，水的電導(dǎo)率增大，腐蝕速度上升。4.1.6陰離子 水中陰離子的存在，會(huì)加速腐蝕速度，氯離子的存在會(huì)對(duì)不銹鋼引起點(diǎn)蝕或應(yīng)力腐蝕的破裂。在增加金屬溶解速度方面，不同離子有著不同的影響，其順序?yàn)镹O3-<CL-<SO42-<ClO4-4.1.7懸浮物 水中懸浮固體的增加會(huì)加大腐蝕速度。懸浮物的沉淀還會(huì)引起沉積物下的氧濃差電池腐蝕，使局部腐蝕加快，懸浮物沉積還會(huì)阻礙緩蝕劑到達(dá)金屬表面，從而影響緩蝕劑的緩蝕效果。濁度應(yīng)控制在10PPm以內(nèi)。4.1.8微生物 冷卻水中的微生物，特別是一些能產(chǎn)生粘泥的微生物在金屬表面沉積，引起垢下腐蝕。同時(shí)一些微生物的新陳代謝過程也參與了電化學(xué)

31、過程，促使腐蝕加速。4.1.9腐蝕性溶解氣體 硫化氫等氣體的溶解會(huì)促進(jìn)碳鋼腐蝕，氨的溶解會(huì)形成銅氨絡(luò)合離子，促進(jìn)銅的腐蝕，二氧化碳的溶解，會(huì)增加陰極氫去極化作用，加速腐蝕過程。4.1.10金屬材料 金屬材料的不均勻性會(huì)使金屬的各表面部分的電極電位值不同而產(chǎn)生電位差引起腐蝕，金屬材料的組分不同也影響到其耐蝕性。4.1.11金屬表面狀態(tài) 金屬表面光潔度也影響到金屬腐蝕速度，不光滑的表面比磨光的金屬表面容易腐蝕。5.緩蝕劑的緩蝕機(jī)理緩蝕劑能在金屬表面形成沉淀膜，它可以由緩蝕劑的相互作用形成，也可以由緩蝕劑與腐蝕介質(zhì)中存在的金屬離子反應(yīng)形成，沉淀膜比氧化膜要厚，一般有幾百到一千埃。沉淀膜電阻大，并能使

32、金屬和腐蝕介質(zhì)隔離，因而起到抑制腐蝕作用。該型緩蝕劑，多數(shù)是有機(jī)緩蝕劑，它們都是具有N、S、O等官能團(tuán)的極性化合物，能吸附在金屬表面上。它們之所以能起緩蝕作用是因?yàn)樵诜肿咏Y(jié)構(gòu)中具有可吸附在金屬表面的親水基團(tuán)和遮蔽金屬表面的疏水基團(tuán)。親水基團(tuán)定向吸附在金屬表面，而疏水基團(tuán)則阻礙水及溶解氧向金屬表面擴(kuò)散。從而達(dá)到緩蝕作用。冷卻水中的常見腐蝕類型1.均勻腐蝕(又稱全面腐蝕) 2.垢下腐蝕 3.電偶腐蝕 4.縫隙腐蝕 5.點(diǎn)蝕(有稱孔蝕) 6.應(yīng)力腐蝕破壞 7.汽蝕 8.磨損腐蝕 9.微生物腐蝕6.微生物問題6.1冷卻水中微生物的主要危害自然界中有一類體型非常微小，構(gòu)造十分簡單的生物，它們中多數(shù)是單細(xì)

33、胞的，一般用肉眼都看不見，必須借助光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡才能看到，這就是微生物，它量大且繁殖之快。冷卻水系統(tǒng)是一個(gè)特殊的生態(tài)環(huán)境，適合于多種微生物的生長。微生物的大量繁殖會(huì)給冷卻水系統(tǒng)帶來一系列的危害，如粘泥沉積、管道堵塞、傳熱效率降低、設(shè)備腐蝕等等，因微生物控制不當(dāng)而導(dǎo)致水質(zhì)嚴(yán)重惡化，威脅生產(chǎn)的例子是很多的。微生物能產(chǎn)生大量生物粘泥，有附著型生物粘泥，沉積型生物粘泥，懸浮型生物粘泥，冷卻水系統(tǒng)生物粘泥的生長與發(fā)展危害極大，輕則使設(shè)備工況惡化，動(dòng)力消耗增加，重則可導(dǎo)致被迫停車，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。6.1.1微生物對(duì)金屬有腐蝕作用主要腐蝕方式有：腐蝕微電池的去極化作用，形成氧的濃差電池促進(jìn)腐蝕，微

34、生物代謝產(chǎn)物中含有各種酸類，使環(huán)境PH下降引起腐蝕。6.1.2對(duì)冷卻塔的影響冷卻塔部位光照充足，通風(fēng)良好，是藻類生長的理想場(chǎng)所。特別是敞頂?shù)睦鋮s塔藻類更加嚴(yán)重，往往引起布水孔堵塞，影響水量和水流分布，藻類在填料層生長，影響濺水板的分散能力，同時(shí)還會(huì)使通風(fēng)量減小，降低冷卻效率。微生物對(duì)混泥土結(jié)構(gòu)也有破壞作用。6.1.3微生物對(duì)水處理藥劑的影響妨礙保護(hù)膜的形成，分解水處理藥劑，干擾日?？刂?。6.1.4粘泥的危害 粘泥是由微生物群體及其分泌物所形成的膠粘狀物。好氧性莢膜細(xì)菌能夠在細(xì)菌周圍產(chǎn)生莢膜，可以分泌由多糖和多肽類物質(zhì)所組成的粘性外殼。莢膜能保護(hù)細(xì)胞并能粘結(jié)營養(yǎng)物。細(xì)菌的這種粘性外殼使它具有特殊

35、的粘結(jié)作用，既具有內(nèi)聚性，又具有粘著性。內(nèi)聚性是指微生物之間有互相聚合在一起的能力，使微生物容易粘結(jié)在一起。，粘著性是指粘泥能夠粘附水中的各種粘附物質(zhì)，連成片的粘泥和金屬表面具有極強(qiáng)的牢固的結(jié)合能力。因此，粘泥極易附著在設(shè)備上，造成沉積物的危害。因多種細(xì)菌都能產(chǎn)生粘泥，通常分不出粘泥是由何種細(xì)菌產(chǎn)生的。一般水中異養(yǎng)菌數(shù)量高時(shí)，容易產(chǎn)生粘泥。故循環(huán)水中的異養(yǎng)菌數(shù)量應(yīng)作為控制指標(biāo)。6.1.5粘泥與污垢 污垢的組成包括水垢、粘泥、腐蝕產(chǎn)物、懸浮物等。粘泥為污垢的部分，是由微生物形成的軟垢。粘泥的外表有粘性，較典型的是一種鼻涕狀的粘液，手摸有滑膩感。實(shí)際上，系統(tǒng)中的沉積物不會(huì)是單一的微生物粘泥，而是含

36、有其他污垢成分的。習(xí)慣上所說的粘泥是指在換熱器、冷卻塔、水槽壁、池底、管道上沉積的膠粘狀軟泥。其組成以微生物粘泥為主，也含有一部分懸浮物、水垢和腐蝕產(chǎn)物等。軟垢與硬垢的區(qū)別是其外形較軟，垢的組成中，600 的灼燒減量應(yīng)20 % ，一般為（4060 ) 。而硬垢的外形較硬，600 灼燒減量應(yīng)20 % 。6.1.6粘泥促進(jìn)污垢沉積 一般認(rèn)為水垢和污垢形成的過程可分為鹽的結(jié)晶、聚合和沉積三步。水中難溶鹽的濃度達(dá)到過飽和時(shí)，不一定立即沉積在設(shè)備上，而是先在水中形成細(xì)小的懸浮晶粒。水中的膠體物質(zhì)、微生物粘泥、懸浮物、腐蝕產(chǎn)物等能起架橋、絮凝作用使晶粒長大，再籍重力的作用沉降到設(shè)備上，并粘附成垢。由于微生物枯泥的粘著性。6.1.7粘泥附著是微生物最嚴(yán)重的危害粘泥附著影響傳熱，使換