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1、第三章 循环冷却水处理,第一节 循环冷却水处理概况 第二节 循环冷却水中金属的腐蚀及其控制 第三节 循环冷却水系统中的沉积物及其控制 第四节 循环冷却水系统中的微生物及其控制 第五节 冷却水系统的清洗和预膜 第六节 循环冷却水系统的日常运行,民爸浴芝媚钠鲍晶灌嫌眷掣睁践胺耘涩葬利黄处虎科揽政夏但轴伍伞刷案320循环冷却水处理320循环冷却水处理,第一节 循环冷却水处理概况,一、 冷却系统的类型 直流冷却水系统 冷却水仅通过换热设备一次，用过后就排放掉。不需要其他冷却水构筑物，因而投资少、操作简单，但是冷却水的操作费用大，且不符合节水的要求。,图3-1 直流冷却水系统,颅西丰屎颗谰魔延摹挨掠阂抖
2、赞郊酞堡乒上垂叫足宿躲冤尼剥削臃吸巍摘320循环冷却水处理320循环冷却水处理,密闭式循环冷却水系统,冷却水密闭循环，并交替冷却和加热，而不与空气接触。水的再冷通常通过另一台换热设备用其他冷却介质冷却的。一般用于发动机、内燃机或有特殊要求的单台换热设备。,图3-2 封闭式循环冷却水系统,丝晃呢浴渔塌判研渤头息长管颗彤美契裁酷防废泻伙灸栏灾衡歼狗贵秆哄320循环冷却水处理320循环冷却水处理,密闭系统的优点,（1）水温易控制； （2）水质问题的控制简单化：补充水量少； （3）补充水仅用于补偿水泵填料的泄露水量或因检修而排放的水量； （4）水的蒸发很少； （5）结垢程度较轻：一般用软化水或去离子水
3、。 （6）腐蚀问题不严重：氧不是处于饱和状态。,浩铂徐沼菠踞静拐珍邵迢凳青竖术拳润雀掷肉莹断漓砖谎促郊桌痕怒叠影320循环冷却水处理320循环冷却水处理,敞开式蒸发系统,冷却水通过热交换器后，水温提高成为热水，热水经冷却塔曝气与空气接触，由于水的蒸发散热和接触散热使水温降低，冷却后的水再循环利用。又称为冷却塔系统。,图3-3 敞开式循环冷却水系统 1-补充水（M）；2-冷却塔；3-冷水池；4-循环水泵； 5-渗漏水（F）；6-冷却水；7-冷却用换热器；8-热水（R）； 9-排污水（B）；10-蒸发损失（E）；11-风吹损失（D）；12-空气,郝哭撂的芭布割颓湖滋棍豺瞧淡戮颠辅谤洛争丛企桑虑妙鹊
4、抨昧恍播浸葬320循环冷却水处理320循环冷却水处理,水的蒸发散热 水在冷却设备中形成大小水滴或极薄水膜，扩大其与空气的接触面积和延长接触时间，加强水的蒸发，使水汽从水中带走汽化所需的热量，从而使水冷却。 水的接触传热 水面与较低温度的空气接触，由于温差使热水中的热量传到空气中去，水温得到降低。温差愈大，传热效果愈好。 水的辐射传热 不需要传热介质的作用，而是由一种电磁波的形式来传播热能的现象。,水冷却的原理,婪餐讫勤代哇屋瓣苏虱稀峡庸拙贤启羹膊脱沤韵闷琶芹辱仑肩厩骆蔷追休320循环冷却水处理320循环冷却水处理,冷却水系统中，用来降低水温的构筑物或设备成为冷却构筑物或冷却设备。按其热水与空气
5、接触方式的不同，可分为： 水面冷却构筑物 又称凉水池 ，需要冷却的水流入池内，通过自然蒸发、辐射和对流传热逐渐将水冷却到适当再用的温度。冷却过程缓慢，效率低，温差小。且需要很大的贮水池。 喷水池 池内装有水管、喷嘴或电动喷水组件，由喷嘴把水喷到大气中，从而增加了蒸发量，即使在较小的水池也能加速冷却。水的消耗大，约为循环水量的1.0-5.0% 。易带入周围的杂质。 冷却塔 是一个塔型建筑，水气热交换在塔内进行，可以人工控制空气流量来加强空气与水的对流作用来提高冷却效果。占地面积小、冷却效果好。有自然通风式和机械通风式。冷却塔包括通风筒、配水系统、淋水装置、通风设备、收水器、集水池等部分,冷却设备
6、的种类与结构,狂黎祁卑蹦讣哪涎拭蹋胞扑赊威盏歼笋搬逐标袒迄浓莹支受烹仁畸调偿鬼320循环冷却水处理320循环冷却水处理,图3-4 自然通风冷却塔 图3-5 机械通风冷却塔 1-配水系统；2-填料；3-百叶窗； 1-配水系统；2-填料；3-百叶窗； 4-集水池；5-空气分配区；6-风筒； 4-集水池；5-空气分配区；6-风机； 7-热空气和水蒸汽；8-冷水 7-风筒；8-热空气和水蒸汽；9-冷水,苍冗京祈践兼扣赵无彬七刁怪傀态肃茬引露舔蔑假皿边必渡懊浩厘领俗床320循环冷却水处理320循环冷却水处理,图3-6 玻璃钢冷却塔 1-玻璃钢塔体；2-淋水装置；3-填料； 4-空气；5-接水盘；6-冷却
7、水；7-热水； 8-排风扇；9-热空气和水蒸汽,观溯往惨直惧疽柯佩脂止酸猛奇絮恩铜襟菲冤能妙紫掺涧畸三羹政祷靠挺320循环冷却水处理320循环冷却水处理,冷却塔效率的衡量指标,冷却幅高（也称湿球温差） 冷却水温和空气湿球温度的差值 T2-。代表该地热水冷却所能达到的极限值。T2-越小，效能越高。 冷却幅宽 冷却塔的回水和出水温度的差值，T1-T2。 淋水密度 指冷却塔单位面积上的热水喷洒负荷，m3/(m2h)。 淋水密度与冷却幅宽、水的比热的乘积称为冷却构筑物单位面积的热负荷。,八暗费董序壤橡它肋厘却肩月沾狠滩匀性娘填辕佃爵釜话忆政岭倒碱曲颖320循环冷却水处理320循环冷却水处理,敞开式冷却
8、水的工况,冷却过程中的三种损失:蒸发损失、风吹损失、排污量 补充水量 M = E + D + B + F， （1）蒸发损失E E = a (R-B), a = e (t2-t1) （2）风吹损失D D = (0.2%-0.5%) R （3）排污损失B B = E/(K-1) （4）渗漏损失F M、E、D、B分别代表补充水量、蒸发损失、风吹损失、排污量，R为系统中循环水量，e为损失系数，K为浓缩倍数。,度烂悲仑种刑苍劲碉渊宵忽郑抗聂果狐曲吗箔毯温伏藤咏髓彪坎缎傀纬波320循环冷却水处理320循环冷却水处理,离子浓度的改变,图3-7 降低浓缩倍数时水中 图3-8提高浓缩倍数时水中 离子浓度变化曲线
9、 离子浓度变化曲线,不论系统中某离子的初始浓度为多少，随着运行时间的推移，其最终的浓度总是浓缩倍数和补充水中离子浓度的乘积。由此证明了控制好补充水量和排污量能使系统中某些离子浓度稳定在一个定值。,今藩稚沤侮拘个威检看肝瘴乔消篓垦羔翱羡伤文追吏止纹塌序茵糟挠勺燕320循环冷却水处理320循环冷却水处理,浓缩倍数,指循环水中某物质的浓度和补充水中某物质的浓度之比。用来计算浓缩倍数的物质要求他们的浓度除了随浓缩过程增加外不受其他条件干扰。,狂家尤羔调溜绵册烈乏可汤斜咖传胁啪抑鞘韭贰恤沥靖娠传侩畸迭蹄爱扦320循环冷却水处理320循环冷却水处理,二、 敞开式循环冷却水系统产生的问题,沉积物的析出和附着
10、 重碳酸盐分解产生碳酸钙水垢，轻者降低换热器的传热效率，重者堵塞管道。 有害离子引起的腐蚀 溶解氧引起电化学腐蚀 有害离子引起腐蚀 微生物的滋生和粘泥 细菌和藻类繁殖，生成生物粘泥而引起腐蚀、管道堵塞,垂槐邢逮讹优软躁携篮般湘濒磊袜饯黎媳筒廉酮终增嚼谗域叹逼抡跌诚何320循环冷却水处理320循环冷却水处理,三、 敞开式循环冷却水处理的重要性,稳定生产 节约水资源 减少环境污染 节约钢材,酸辫厢剪征策逸屎蔼量洲惩暮孕耻储脏哆彬匙淫豺棚均惑斋共罚侵寡戊锌320循环冷却水处理320循环冷却水处理,第二节 循环冷却水系统中金属的腐蚀及其控制,一、 冷却水中金属腐蚀的机理,附布惰阀铣照襟截退垄揣黄韦譬捷
11、饥甚雇陈雏丫哥漠溯脑宰孔串斑墨俯坍320循环冷却水处理320循环冷却水处理,造成金属腐蚀的是金属的阳极溶解反应。因此，金属的腐蚀破坏仅出现在腐蚀电池中的阳极区，而阴极区是不腐蚀的。 孤立的金属腐蚀时，在金属表面上同时以相等速度进行着一个阳极反应和一个阴极反应的现象，称为电极反应的耦合。互相耦合的反应称为共轭反应，而相应的腐蚀体系则称为共轭体系。在共扼体系中，总的阳极反应速度与总的阴极反应速度相等。此时，阳极反应释放出的电子恰好为阴极反应所消耗，金属表面没有电荷的积累，故其电极电位也不随时间而变化。 从以上的讨论中可以看到，在腐蚀控制中，只要控制腐蚀过程中的阳极反应和阴极反应两者中的任意个电极反
12、应的速度，则另一个电极反应的速度也会随之而受到控制，从而使整个腐蚀过程的速度受到控制。,笑捅谩腐瘪陇谴蔗渣复塔湘颅参芍笑垫餐巢录赎衬桶僚日入秦阮骸塘真奶320循环冷却水处理320循环冷却水处理,二、 影响腐蚀的因素,（一）化学因素 （二）物理因素 （三）微生物 1.pH值 1.温度 2.溶解盐 2.金属相对面积 3.溶解气体 3.流速 4.悬浮物 4.不同金属 5.冶金学方面,蔑竹卞陛秃捧味熏农彭贤极湍滩毕卜烟钵瘴焕臃凳檄筛挞傀炙耍鸟缔瘪嵌320循环冷却水处理320循环冷却水处理,（一）化学因素 pH值 pH值对金属腐蚀速度的影响取决于该金属的氧化物在水中的溶解度对pH值的依赖关系。 溶解盐
13、溶液电导率的升高使初期腐蚀速度也升高；像Cl-、SO42-等腐蚀性离子，可以破坏金属的阳极氧化保护膜，从而进一步加速腐蚀；构成硬度和碱度的离子对腐蚀却有抑制作用；在电解质浓度高的水中，氧的溶解度下降，所以含盐量高时腐蚀速度降低。,遇允神哪鞠讽乙榆决旗湾圈烯寥腰午铅屹父斑痹铬兰盒萧谓坯腊获稍扩排320循环冷却水处理320循环冷却水处理,pH值对腐蚀速度的影响,溶解固体对腐蚀速率的影响,不同温度时氧含量对腐蚀的影响,蜕胳驶阔吁伪腻氏喧甥杆膏摄济忍胡帮饵蔡研幂累斗烧樊吞林痘冈耳证氖320循环冷却水处理320循环冷却水处理,溶解气体 (1)溶解氧 起去极化作用，会促进腐蚀。 当水中含氧不一致时，会形成
14、氧浓差充气电池，表现形式为垢下腐蚀。 在某些情况下氧是氧化性钝化剂，能使金属钝化而免于腐蚀，如在铝的腐蚀过程中 (2)二氧化碳 溶于水后形成碳酸，增大水的酸性，从而有利于氢的逸出和金属表面膜的溶解破坏。,烬芒晶语泻溃转凄和仔栅琵棘涕啤痴虑岁臻丹杠申论熔叫擦证徒列烁精红320循环冷却水处理320循环冷却水处理,(3)氨 会选择性地腐蚀铜： NH3 + H2O = NH4OH NH4OH + Cu2+ = Cu(NH3)2+ + H2O (4)硫化氢 导致pH降低；和铁反应生成硫化铁（阴极），与铁形成电偶腐蚀 悬浮物 主要是易沉积在换热器表面引起垢下腐蚀。当冷却水流速过高时，颗粒容易对硬度较低的金
15、属或合金产生磨损腐蚀。,佛谱陵托晋冀胯赔莫璃甄壬誓臼臭霜攫融玻氛卧啊躺脏筑凸顺疑弓豫粱捞320循环冷却水处理320循环冷却水处理,温度 温度升高，腐蚀的化学反应速度就提高。 温度与扩散速度成正比，与过电压、粘度成反比。增加扩散量能使更多氧到达金属表面，导致腐蚀电池去极化；过电压下降时，因析氧而导致去极化；粘度下降有利于阴阳极去极化，即有利与大气中氧的溶解和加速氢气的逸出。 在金属相邻的区域内，温度不同，就会加剧点蚀，热的部位为阳极，冷的部位为阴极。,温度对腐蚀速率的影响 温差产生的 A-敞开系统；B-密闭系统 自发电池,（二）物理因素,身夺漆缆串米操钠茬短碗乃黍我霍攀蝶拙雏孜堂窘池冠遍源姚笋笺
16、扳挣驳320循环冷却水处理320循环冷却水处理,金属相对面积 （面积效应） 腐蚀速率与阴极和阳极面积的比例成正比关系。 不同金属：镍-钢结合时，镍为阴极。采用管-管板连接，钢-镍则腐蚀加剧 镍-钢增腐蚀小得多。 同一金属：钝化膜破坏。（点蚀） 流速 一般情况下流速增加使腐蚀速度增加。在高流速区域，层流区的厚度减少， 氧容易达到金属表面，氧的去极化作用导致腐蚀加速进行。 高速流水会冲走可能成为钝化层的腐蚀产物，从而加剧腐蚀。,去漏炔缉芜兔脸晶莎靡拙僻含泵占穷辑胎诞嘴马链祭阔菌碴烙购媚行儿低320循环冷却水处理320循环冷却水处理,不同金属 不同金属的接触而引起的腐蚀称为电偶腐蚀。电偶腐蚀的驱动力
17、是金属间的电位差，电偶中的阳极腐蚀。（阴极保护） 冶金学方面 金属的均匀性：非均相金属的夹杂区、晶粒结构的金属化合物上的夹杂区 金属表面状况：表面总有缺陷，如划痕、裂纹等； 静态应力：交变应力。,造叹楞趋蚤壕迂仿板砍肿见皿塞瘟兑凭价什撵穴酵械精缸哗灯缚苗性驰蹲320循环冷却水处理320循环冷却水处理,微生物的粘泥引起垢下腐蚀。 一些微生物的新陈代谢过程参与了电化学过程，促使腐蚀加速。如，厌氧菌会形成浓差电池，加快局部腐蚀；某些种类的细菌还会产生酸性化合物；去磺弧菌属是硫酸盐还原菌，可使硫酸盐生成硫化氢；硫杆菌属把硫酸盐氧化成硫酸。,（三）微生物,橱簿镁障遁舶勇硒迢褒闺篱由畦嘉搜庶雌邯趣闭辱莽楷
18、婶细辕辜眉捆桶粪320循环冷却水处理320循环冷却水处理,三、腐蚀的形态,腐蚀常见的形态有均匀腐蚀、点蚀、侵蚀、选择性腐蚀、垢下腐蚀、缝隙腐蚀、水线腐蚀、开裂腐蚀（应力腐蚀开裂）。,衷啮沽售积粥哆豁彼瞪耸切皖札收或岿哮仆雍拱柱分达字凹辩孜政非拎真320循环冷却水处理320循环冷却水处理,均匀腐蚀（全面腐蚀） 是循环冷却水中遇到的最普遍的问题。 均匀腐蚀指在腐蚀介质的作用下，金属整个表面发生的腐蚀破坏，基本按相同的腐蚀速度进行。这是因为金属表面的阴阳极交叉分布，大量的微阴极微阳极反应同时发生，金属具有相同的腐蚀电流，腐蚀产物在整个金属表面形成。均匀腐蚀是在金属正常的腐蚀允许范围内，一般在设计时纳
19、入设计寿命之中。,鞭己来禹沉太亨逞恒雍问伊闭衍膳横递掉电油掉涣定镭奇竭息钾宣桂靖封320循环冷却水处理320循环冷却水处理,点蚀 最常见的一种腐蚀形态，通常其腐蚀深度大于其孔径。点蚀深度与大阴极和小阳极的面积比率成正比关系。在含活性阴离子的介质中，钝化膜的平衡破坏，溶解占优势，形成孔蚀核，蚀核长大成为蚀孔，蚀孔发展形成氧浓差电池，最后形成闭塞电池，在酸化自催化作用下造成腐蚀加速。,笋辜快驳愁强砖淖黔扶波道处转扇泌腰淌绥槛膜尝问闲传檬柴少亡房喧凄320循环冷却水处理320循环冷却水处理,（1）冲击腐蚀 在湍流水中，含溶解固形物和悬浮物或所携带的气体含量较高的水中氧化物的钝化膜常遭受破坏，使金属设
20、备产生严重的局部腐蚀。如换热器管束的入口、节流区、直角弯管及弯头处受水侵蚀最严重。铜及其合金。海军黄铜、铝黄铜和铜镍合金较能抗冲击腐蚀。,受冲击腐蚀的金属断面,侵蚀 是在高流速条件下形成的。分为冲击腐蚀和气蚀两种。,霜欢衣棺乞敢眠及抬爪毗衍只自煌言傅躬霍踪旧桶攀盎刷膛梭丰恨鹤距哗320循环冷却水处理320循环冷却水处理,（2）气蚀（空泡腐蚀） 在流速高、压力变化大，且含溶解气体或渗入气体的水中易发生，如泵叶轮的吸水侧、管网系统的直角弯管、球阀或闸阀的出水侧。当水流到较高压力时，低压区形成的气泡发生破裂，产生很高的冲击压力，可以到达几十到几百Mpa,导致金属表面被腐蚀成为蚀坑、裂纹和穿孔。气蚀外
21、表往往是又深又圆的麻坑，但无锈瘤。溶解氮含量高时会加剧气蚀。,常周糯啃讶刁缎耳蹈掺操原荚潮模臭藤寒措甭绢崖邮两辖态方赏达件创办320循环冷却水处理320循环冷却水处理,合金中的某一种元素首先被侵蚀，从合金主体中被浸提出。 （1）脱锌腐蚀 锌从黄铜中侵蚀下来，使铜的结构变成脆弱的孔状体，表面呈淡红色，而不是黄色。当存在氧的浓度差、低流速、高温、酸性和碱性介质和曝气的水，会加剧这种侵蚀。脱锌有两种：塞式（在高盐水中，涉及面积小，但穿透很深）和层式（面积大且均匀，沿整个金属表面发生） （2）石墨化作用 铸铁会选择性地失铁。金属保持一个弱石墨和氧化铁结构，石墨的过电压很低，会由于氧的放出而导致侵蚀蔓延
22、。通常情况下，晶粒边界首先受到侵蚀，然后逐步蔓延。在低pH值、高含量溶解固体、硫化氢气体之类的酸性污染物会加速石墨化作用。,选择性腐蚀,几对工蚜镐母卧贵搓砍箭饲蛛盎氓汞肖陛呼茶侣酝文套巧永鸯昧盆巧罢野320循环冷却水处理320循环冷却水处理,垢下腐蚀 垢下腐蚀属于氧的浓差电池腐蚀。 沉积物控制不善，会引起垢下腐蚀。一旦发生，腐蚀会循环加剧，药剂也无济于事。低流速区域易发生。 防止垢下腐蚀的措施：加大流速减少沉积物，加强对微生物的控制，减少微生物粘泥。,媚龄馁鹊疼旺捕韶彩衰鄂肌柒诚架亡面啄铡昌朽却秤嚎叠咀翌白采额默渊320循环冷却水处理320循环冷却水处理,缝隙腐蚀 氧浓差电池的形成对腐蚀的开始
23、起促进作用，酸化自催化作用是造成腐蚀加速的根本原因。侵蚀程度与阳极缝隙的面积和周围的阴极面积的比率成正比关系。 水线侵蚀 在未充满水的配水系统或热交换器以及各种容器内都有一个三相区：上部是空气，下部是冷却水和金属本身。三相的存在会同时产生充气浓差电池和缝隙腐蚀。在金属和交界的弯月面部分容易发生氧的去极化，这一充满气体的部分成为阴极，而紧挨着它的金属区则为阳极。一般用阴极抑制剂来克服水线侵蚀，但剂量要适当。,宇吕狗骚俱雇猾闸灵揪话边颓揭迅箩斡礁缠臭交赴怯贱茂跨拓秀响阮蝇宫320循环冷却水处理320循环冷却水处理,应力腐蚀开裂 （1）晶间开裂腐蚀 晶间开裂腐蚀产生于 晶粒边界之间；一般出现在阳极晶
24、粒的边界。如奥氏体和马氏体不锈钢的应力腐蚀。 金属在制造过程中常处于应力状态，会在垂直于应力方向上开裂。在高温、高氯化物浓度或腐蚀条件的存在，都会促使晶间腐蚀开裂。 （2）穿晶开裂腐蚀 穿晶开裂腐蚀表现为穿过晶粒。发生在反复承受应力的条件下发生。纯金属抵抗穿晶开裂的能力较强。,晶间应力腐蚀开裂（200） 穿晶应力腐蚀开裂（200）,乖替梧障宋筑煮巢磁贬义毡哇霉焦椎博栅阎奉铬埠软熙糖绦吃盒纫隘丰度320循环冷却水处理320循环冷却水处理,腐蚀速度又称为腐蚀速率或腐蚀率。工业冷却水处理的文献中，已经采用SI制的mma(毫米年）和ma(微米年)作为腐蚀速度的单位。它们的物理意义是：如果金属表面各处的
25、腐蚀是均匀的，则金属表面每年的腐蚀深度将是多少mm(毫米)或m(微米)。 对冷却水系统中金属的腐蚀控制并不是要求绝对不发生腐蚀(即腐蚀速度为零)，而是要求把金属的腐蚀速度控制在一定范围。 设计规范中对循环冷却水系统中腐蚀控制指标规定：碳钢换热器管壁的腐蚀速度宜小于0.125mma；钢合金和不锈钢换热器管壁的腐蚀速度宜小于0.005mma。,逼玉锻卿镊器郧敖锑咬症略炊珐毛仅黑嚼鹤汞拄秽扁择啄珊铀模章网合骨320循环冷却水处理320循环冷却水处理,四 冷却水中腐蚀的控制方法,循环冷却水系统中金属腐蚀的控制方法很多，常用的有 提高冷却水的pH值 添加缓蚀剂 选用耐蚀材料的换热器 用防腐阻垢涂料涂覆,
26、擒式赤爆零厂碗娜嚼敞搂膘唇亏呀游沈称辟峡疽胁臼划丫萨堪昭锐烽滑化320循环冷却水处理320循环冷却水处理,（一）提高pH值控制腐蚀,碳钢的腐蚀速度与PH值的关系 由金属腐蚀的理论可知，随着水pH值的增加，水中氢离子的浓度降低，金属腐蚀过程中氢离子去极化的阴极反应受到抑制，碳钢表面生成氧化性保护膜的倾向增大，故冷却水对碳钢的腐蚀性随其PH值的增加而降低。,冷却水的pH值对碳钢腐蚀速度的影响 未保护碳钢的腐蚀速度；- 碳钢管壁腐蚀速度容许值的上限,面镇芝接复铭蔬器易坯盼敌腥谰疲妊蛙象音锗膊霍簿样吱慧捣印巧灿龋植320循环冷却水处理320循环冷却水处理,戊撼叶苇度腕耻河逆奶泼熟辊隋险霓灾豹肺尾允绕鞘
27、伟茫马鄂概低贮牛矩320循环冷却水处理320循环冷却水处理,提高pH值控制碳钢腐蚀的原理 由上图中可以看到，在没有溶解氧的溶液中，铁的腐蚀电位 (实线)总是在a线 (它代表H+ 与H2的平衡电位与pH的关系) 以下。与此同时在pH9.5时，铁的自然腐蚀电位处子腐蚀区内，这意味着此时铁 (或碳钢) 将发生折氢的腐蚀。随着水pH值的增大，铁的腐蚀电位逐渐接近铁的稳定区，故铁的腐蚀速度将随pH位的增大而降低。在pH9.5 12.5时，铁的自然腐蚀电位靠近稳定区的边界。此时，铁的电位实际处于Fe-Fe3O4体系的平衡电位，Fe变为Fe3O4，腐蚀速度变得很小。在有溶解氧存在的溶液中，铁的腐蚀电位与无溶
28、解氧存在时相比明显升高(见图中的虚折线)。在pH8.0时，氧虽能使铁的腐蚀电位升高，但还不足以进入钝化区，铁的自然腐蚀电位仍处于腐蚀区内，此时，氧将使铁的腐蚀速度增加。当pH8.0时，氧使铁的表面生成一层钝化膜 (主要成分为- Fe2O3)，铁的腐蚀电位升高而进人钝化区内。在水中没有氯离子的情况下，铁将得到保护。,屈福余饼沈衣犯列莆疚威拘伍皇讶堡斧缉搭不苯坠恳辛籽之饰霖氢猾抠荡320循环冷却水处理320循环冷却水处理,碱性冷却水处理 第一种是广义的碱性冷却水处理，是指将循环冷却水的运行pH值控制在大于7.0的冷却水处理。这种处理实际上包括了两大类： (1)不加酸调节pH值的碱性冷却水处理 在循
29、环冷却水运行过程中，人们不再向冷却水中加酸以调节pH值，而是让冷却水在冷却塔内爆气过程中达到其自然平衡pH值，采用这种处理方式，冷却水的pH值大致为8.09.5； (2)加酸调节pH值的碱性冷却水处理 这是指在循环冷却水的运行过程中，向冷却水中加入酸(一般是浓硫酸)以控制其pH值，使之保持在7.08.0之间的处理。由于pH7.08.0的水已偏于碱性一侧，故也把它归入碱性冷却水处理。 第二种是狭义的碱性冷却水处理。它仅是指那些不加酸调节pH值的碱性冷却水处理。,许锭致跨璃律蔼炊柱录脉句输们霹尤蛾轮跨寇洞藤薄切钎端雕析律婪引肝320循环冷却水处理320循环冷却水处理,提高冷却水pH值的方法 敞开式
30、循环冷却水系统是通过水在冷却塔内的曝气过程而提高其pH值的。 当水中游离CO2浓度降到很低，水中的CO2不再逸入大气，达到其自然平衡pH值时，水的pH值大约升高到8.5左右。这种通过曝气去提高冷却水pH值的途径有两个优点： （1）它不需要添加药剂或增加设备； （2）它不需要人工去控制冷却水的pH值，而是通过化学平衡的规律而自动去控制，故在充分曝气的条件下，循环冷却水的pH值能较可靠地保持在8.09.5的范围内。,筏憾稍殉骑蹈疯宿叠严鲜痪霸殆警伪岸俐吐遥跟泳萄提玩打点替晰珐瘤移320循环冷却水处理320循环冷却水处理,提高pH值后遇到的问题 (1) 冷却水中碳酸钙的沉积倾向增加，易于引起结垢和垢
31、下腐蚀。 (2) 循环冷却水在pH8.09.5时运行，碳钢的腐蚀速度虽有所下降，但仍然偏高不一定能达到设计规范要求的0.125mma(5mpy)以下。因此，冷却水系统在pH8.09.5运行时，除了进行结垢控制和微生物生长控制外，还需要进行腐蚀控制。 (3) 给两种常用的冷却水缓蚀剂聚磷酸盐和锌盐的使用带来了困难。冷却水pH值的升高使聚磷酸盐水解生成磷酸钙垢的倾向增大，也使锌离子易于生成氢氧化锌析出。,阐裹解蚤淀活汽茄焉岗滨奔泥龟堕羌次鸿虹饯锌屠荔缝踞骸谭景怔逻颅嚷320循环冷却水处理320循环冷却水处理,右图是水中锌离子浓度随水的pH值变化的情况。随着pH值的增加，水中锌离子浓度急剧下降。当p
32、H8.09.5时，锌离子浓度只能保持在1.00.2mg/L左右。在这样低的锌离子浓度下很难使碳钢的腐蚀速度控制在0.125mm/a以下。,渊盅潜荆掷片魏鸽狄圭斥谩据肘撵鼠场醚赂蔷适扬僵神翰选馅玫躯耳皋陌320循环冷却水处理320循环冷却水处理,（二）添加缓蚀剂控制腐蚀 缓蚀剂按其抑制的腐蚀反应分为阳极型、阴极型和混合型三种类型。阳极型缓蚀剂使金属形成氧化物保护膜。阴极型缓蚀剂经化学吸附过程被吸附在金属表面，本身形成一层膜，或与金属离子反应后形成膜。混合型兼备两种性能。 缓蚀剂的选用与冷却水系统的设计参数、水的成分、金属的类型、应力、清洁程度、水流速度以及水处理所要达到的程度、pH值、溶解氧含量
33、、盐、悬浮物成分等有关。,浮抬田供嘲箱垛逸萌劳呢球旦丫会漆棠慈冬骋帘栽萝岸稠顶坍眼礼折左掀320循环冷却水处理320循环冷却水处理,单一冷却水缓蚀剂 1铬酸盐 是一种氧化性、阳极型缓蚀剂。 铬酸盐有个临界浓度。 在实际应用时，铬酸盐通常以较低的剂量与其他缓蚀剂 (例如锌盐、聚磷酸盐、有机膦酸盐等) 复配成复合缓蚀剂使用 容易还原失效。(H2S) 铬酸盐遇到的最大问题是它的毒性引起的环境污染。,仟瓣翘媚紧绷圣老弛雇难子畔敖吠叛疽致傻邵诫填葱置潦排司莹词龚虏佛320循环冷却水处理320循环冷却水处理,2亚硝酸盐 氧化、阳极型缓蚀剂 使用有临界浓度 用作冷却设备酸洗后的钝化剂和密闭式循环冷却水系统中
34、 容易促进冷却水中微生物生长；可能被还原为氨，易使铜和铜合金产生腐蚀；有毒,狙之偿因舟典席陇跑溢债笑审共终动润沦澎黄七困栋畸状蓬绞缘琐牡朽忧320循环冷却水处理320循环冷却水处理,3硅酸盐 阳极型、沉积膜型缓蚀剂 既可在清洁的金属表面上，也可在有锈的金属表面上生成保护膜，但这些保护膜是多孔性的，且成膜时间长。 当冷却水中浓度低时，金属有形成点蚀的倾向。 水中有溶解氧时金属才可被保护。 不但可以抑制冷却水中钢铁的腐蚀，而且还可抑制非铁金属铝和铜及其合金、铅、镀锌层的腐蚀，特别适宜于控制黄铜的脱锌。 无毒；成本较低；在镁硬度高的水中，容易产生硅酸镁垢 。,漫戴笋逆舅泛嚏犹呛歌傲邪指咱沪囚息缺裁画
35、天麦很螟堡捎颅揩幅质蒸两320循环冷却水处理320循环冷却水处理,4钼酸盐 阳极型缓蚀剂 是一种非氧化性或弱氧化性缓蚀剂，因此，它需要合适的氧化剂去帮助它在金属表面产生一层保护膜。 环境的污染很小；缓蚀效果不如铬酸盐；成本太高。 5锌盐 是一种阴极型缓蚀剂 是一种安全但低效的缓蚀剂。成膜迅速，与其他缓蚀剂联合使用时的效果好 。 在pH8.0时，若单独使用，锌离子易从水中析出以致降低或失去缓蚀作用。（稳定剂） 有毒。,壹勉碘蓝拽钡峪岳吸枪隶垒上撰里凤景胞惦侠善牌嘲狗臂他徊翼荫草碳携320循环冷却水处理320循环冷却水处理,6.磷酸盐 阳极型缓蚀剂 易与水中的钙离子生成溶度积很小的磷酸钙垢，需要与
36、专用的阻垢共聚物联用 无毒；价格便宜；缓蚀作用不太强 ；易促进藻类生长。 7.聚磷酸盐 目前使用最广泛且最经济的冷却水缓蚀剂之一 阴极、沉淀膜型缓蚀剂。具有阻垢作用 使用时要求水中既有溶解氧，又有适量的钙离子。 通常与铬酸盐、锌盐、钼酸盐、有机膦酸盐等缓蚀剂联合使用。 使用关键是尽可能避免其水解成正磷酸盐以及生成溶度积很小的磷酸钙垢,拥忆赠耕犯趣蘑铺鸿畴抖疟怀郴摊衫桥朋夹缉厘膝骑捡稼菌福稗肃龄养梗320循环冷却水处理320循环冷却水处理,8有机膦酸 阴极、沉积膜型缓蚀剂，有低浓度阻垢作用 不易水解，特别适用于高硬度、高pH值和高温下运行的冷却水系统 能使锌盐稳定在水中 对铜及其合金有较强的侵蚀
37、性；价格较贵。 9巯基苯并噻唑 MBT 阳极型缓蚀剂，铜缓蚀剂。 对氯和氯胺很敏感，容易被它们氧化而破坏。,燃芦绵佃笼救廖忍臃知厢丛矿奋迟瓜苗篮境拒纶亩首赋阐掩汁葫恩挖眯孙320循环冷却水处理320循环冷却水处理,10苯并三唑和甲基苯并三唑 铜和铜合金缓蚀剂 混合型缓蚀剂，以阴极型为主。 能耐受氯的氧化作用 价格较高 11硫酸亚铁 发电厂铜合金管凝汽器冷却水系统中广泛使用 生成以为Fe2O 3主的保护膜结合在Cu2O保护膜上，防止铜管脱锌和冲击腐蚀 价格便宜；污染小；造膜技术复杂。,腕蔗擦翅依砂遏屿漱谦污怕奈乘络尔蔗瞄梢点爷挖茅匣兵瘴照铂阶纷狠斧320循环冷却水处理320循环冷却水处理,复合冷
38、却水缓蚀剂 单一品种的冷却水缓蚀剂的效果往往不够理想，因此，人们常常把两种或两种以上的药剂组合成复合冷却水缓蚀剂，以便能取长补短，提高其缓蚀效果，并简称为复合缓蚀剂。 协同作用和增效作用 当一种腐蚀性介质中同时加入两种或两种以上的缓蚀剂，且其缓蚀效果比单独一种缓蚀剂的效果好，人们把这种作用称为协同作用。 当一种腐蚀性介质中同时加入两种或两种以上的药剂（其中一种是主缓蚀剂，其他的药剂不一定是缓蚀剂），其缓蚀效果比一种主缓蚀剂好，我们把这种作用称为增效作用或广义的协同作用，把这样复配而成的缓蚀剂称为增效复合缓蚀剂或广义的协同复合缓蚀剂,粪刮阔懂殷官喻胰添烙朽泵让璃秸露哲令壹喻响去继股涕邮羔夹沈窑拴
39、薪320循环冷却水处理320循环冷却水处理,复合缓蚀剂的优点 可以降低缓蚀剂总浓度，从而降低成本 可以降低某种缓蚀剂的用量 可以同时控制多钟金属的腐蚀 可以防止水垢污垢生成从而提高缓蚀效果和防止垢下腐蚀 可以使某些容易沉淀的主缓蚀剂稳定保持在水中,鸣笼旗翘素傍窥菇八婿疥鼠泣券柴重沪孝崎滔纺懂烟栽纪惫席题辉临飞匡320循环冷却水处理320循环冷却水处理,复合冷却水缓蚀剂的分类 按其中是否含有重金属化合物可以分为： 含重金属的复合缓蚀剂；不含重金属的复合缓蚀剂。 按其对金属腐蚀反应中阳极过程或阴极过程的抑制情况，可以分为： 阳极型复合缓蚀剂； 阴极型复合缓蚀剂；混合型复合缓蚀剂。 按其中的主缓蚀剂
40、分类，则可分为： 铬酸盐系(铬系)复合缓蚀剂； 磷酸盐系(磷系)复合缓蚀剂； 锌系复合缓蚀剂； 钼酸盐系(钼系)复合缓蚀剂； 硅酸盐系(硅系)复合缓蚀剂； 全有机系复合缓蚀剂等等。 按各种功能组分的组合方式，则可以大致分为： 主缓蚀剂 + 协同缓蚀剂；一种金属用的缓蚀剂 + 另一种(或另外几种)金属用的缓蚀剂；缓蚀剂+阻垢缓蚀剂； d缓蚀剂+分散阻垢剂；缓蚀剂+缓蚀剂的稳定剂等。,愧史盲魄障牺昌碑怠街刷案谨服鲤贯熬山晓蔗柑腻站罗袖葬投汕吧哉抑专320循环冷却水处理320循环冷却水处理,复合冷却水缓蚀剂的实例 铬酸盐-锌盐和铬酸盐-锌盐-膦酸盐 铬酸盐-锌盐是敞开式循环冷却水中最有效的复合缓蚀剂
41、之一。把锌盐(510mg/LZn2+)加入低剂量(20mg/L CrO42-)的铬酸盐溶液中，它们之间就有明显的增效作用，并能大大降低钢的局部腐蚀 添加有机多元膦酸盐，能抑制敞开式循环冷却水中碳酸钙和硫酸钙垢的生长，能提高冷却水中锌离子的稳定性，从而使冷却水运行的pH范围扩展到pH 9；有清洗作用，可使金属表面处于清洁状态,骇租炬经厕敬没迹乱封照贞说济衬衍蒙买煎姬娟醛胰凿呆晨考碘档杯笼编320循环冷却水处理320循环冷却水处理,聚磷酸盐锌盐 阴极型缓蚀剂 对碳酸钙和硫酸钙垢有低浓度阻垢作用，对被保护金属表面有清洗作用 锌盐与聚磷酸盐之间有增效作用，锌的含量通常为1020，以产生增效作用。,墟艇
42、兴替斧桨震院钾撼恍共婚酮税膳旺滑损赃仿椿铸位婚疡婉烤挠膝藤播320循环冷却水处理320循环冷却水处理,锌盐膦酸盐 当复合缓蚀剂中锌的含量在2070范围内变化时，碳钢的腐蚀可以得到良好的控制， 当系统中有铜合金存在时，单独使用膦酸盐对铜合金有腐蚀性，因为膦酸盐能与铜离子螯合生成稳定的螯合物。然而加入锌离子后，与膦酸盐生成更强、更稳定的螯合物，从而减弱了膦酸盐对铜的腐蚀。 对电解质的浓度不敏感，温度的影响也很小 。 可用于通氯的循环冷却水中 。,扇衫档投途帖妊暴钵沿嗅袭将汀浆艰拙纳炎咯添磐羚抽睦奴庆苞认驻面淤320循环冷却水处理320循环冷却水处理,锌盐-膦羧酸-分散剂 混合型缓蚀剂，有低浓度阻垢
43、作用 是近年来为敞开式循环冷却水在高pH下运行而开发的锌系复合缓蚀剂。 膦羧酸有低浓度阻垢作用，高聚物分散剂有分散作用和晶格畸变作用，故冷却水在高pH下运行时仍然能使换热器的金属换热表面保持清洁。,遏车业逊肛昭瘟辜窝诺晶亭暂铁谢喘帆师兆雷盆歼盅采漆碳窟蜘单级捏流320循环冷却水处理320循环冷却水处理,膦酸盐膦酸盐 (ATMPHEDP) 阴极型缓蚀剂 ATMP与HEDP的浓度比对于增效作用是十分关键的，1.5:1时最佳 对碳钢的缓蚀性能随pH而变化，使用时pH至少应大于7.5。对温度、水质的变化不敏感。 对于铜合金有侵蚀性 。如果系统中有铜合金存在时，需要添加专用的铜缓蚀剂 。,秒驾瞬奖雏寿艇
44、撑腔凯祈陀蹲怎撼策狡钒非团接甘桌建主煞眉具搽毛皇怎320循环冷却水处理320循环冷却水处理,聚磷酸盐膦酸盐 阴极型缓蚀剂 聚磷酸盐含量在4080左右时，效果较好。 与ATMP-HEDP相比，对铜合金的侵蚀性要小一些，但仍需要添加专用的铜缓蚀剂 对温度不敏感。当温度超过60时，仍能进行良好的腐蚀控制。,印郝喻副毗悉冉烹癸绽蓬钉毙雌暂歹冉毗楚伐掏滔木茶光宜淖涧逊寂徐呼320循环冷却水处理320循环冷却水处理,聚磷酸盐正磷酸盐 混合型缓蚀剂。 聚磷酸盐浓度的可在2080的范围内变化。 对温度的敏感性不大。,郁澜卧谭属颧脆佩铝兜无郡滞娥岁棍疙融早扳踪羡趾寨套仗桑捣拿交框乞320循环冷却水处理320循环
45、冷却水处理,缓蚀剂选择依据 换热器材质和水质 稳定指数和要求的腐蚀速率 冷却水系统的类型,殊丫谗秀教弓诣翅拧氮验怀嗣从冷棘缠趾淋抽畏床晓炬贿闻烫棒擂摄谢价320循环冷却水处理320循环冷却水处理,（三）选用耐蚀材料的换热器,采用耐蚀材料制成换热器防止冷却水系统中金属腐蚀的优点是运行时的技术管理比较简单、方便；缺点是换热器的价格较贵，投资较大。 近年来工业冷却水系统中出现了一系列新型材料换热器，其中有钛和钛合金换热器、254SMO全奥氏体不锈钢换热器、铝镁合金换热器、氟塑料换热器、聚丙烯换热器等。这些新型耐烛材料换热器往往能在更为苛刻的条件下工作。它们的出现，有的主要是为了解决换热器管束冷却水一
46、侧(例如使用海水作冷却水时)的腐蚀，有的则主要是为了解决换热器管束工艺介质一侧的腐蚀，但同时也解决了冷却水一侧的腐蚀。,汹馏酞垮崎贴桂逻备惨塌澄兆媳馈狈灌炬扒伶阵拒痢鸿酪危茶买批窄即颊320循环冷却水处理320循环冷却水处理,（四）用防腐阻垢涂料涂覆,随着高分子化学工业的发展，人们已经开发了一些性能优良的涂料去保护工业冷却水系统中碳钢换热器(水冷器）的管束、管板和水室等与冷却水接触的部位，以抑制冷却水引起的腐蚀和结垢。 冷却水防腐涂料的主要成分有：树脂基料(包括所添加的增塑剂)、防腐颜料、填料、溶剂以及加量很少但又作用显著的各种涂料助剂。防腐作用机理主要有四种 1 屏蔽作用 2 缓蚀作用 3
47、阴极保护作用 4 pH缓冲作用,涛酥勉售锌穷撬摈迹昔海肺赶抚陆龄祈喳尖烩噎稿盾花寓谢辽尖即峻呢堆320循环冷却水处理320循环冷却水处理,第三节 循环冷却水系统中的沉积物及其控制,一、水中形成的沉积物 二、水垢析出的判断 三、沉积物的控制方法 四、阻垢剂及分散剂 五、阻垢机理的研究,苞缀摆和髓摇犊藤丙谩浅繁荚欣锹驱曾挛坞析钵令眨霞夏仔刽绊享痔续涌320循环冷却水处理320循环冷却水处理,一、水中形成的沉积物,水中的盐类 冷却塔的曝气作用： Ca(HCO3)2 CaCO3+CO2+H2O 钙盐的反温度效应： 温度升高， CaCO3 和 Ca3(PO4)2的溶解度反而下降。 溶度积效应： 碳酸盐、
48、磷酸盐、硅酸盐等的钙镁铁盐随水的浓缩而产生沉淀。,东缠响乎彰节湿泪琢规主磊渊谊茁治障班帐障礼铝雌咕葫烫闭矢烫般胀栽320循环冷却水处理320循环冷却水处理,水中的污泥 各种悬浮物、砂子、淤泥、粘土、微生物、油等，均可由补充水带入系统。 空气中引入的污泥 与系统相关的沉积物,孺呜涸祟缸倔癸痘男捅拨刊待调钧檀澡姚麻燕油诱崩侈怯必誉胖沮眉篱赂320循环冷却水处理320循环冷却水处理,二、水垢析出的判断,Langelier 饱和指数 L.S.I. = pH - pHs 0 不腐蚀不结垢 L.S.I. = pH - pHs 0 腐蚀 L.S.I. = pH - pHs 0 结垢 其中 pHs PKz P
49、Ks Pca PM-碱度 2.5 也可将上式进行简化如下： pHs （9.7+A+B）（C+D） 总溶解固体系数; 温度系数; 钙硬度系数; 碱度系数,礼税充握黎将娄眯矣钮氏聊验滞蓝砒睁展抬挂樊被冈限盅仪逐喻澜浇位挡320循环冷却水处理320循环冷却水处理,Ryznar 稳定指数 R.S.I是由雷兹纳在实际工作中总结出的一个经验公式，计算式如下： R.S.I. = 2pHs pH 6 结垢 R.S.I. = 2pHs pH 6 不腐蚀不结垢 R.S.I. = 2pHs pH 6 腐蚀 同L.S.I相比，R.S.I更接近实际，但同L.S.I一样未考虑水处理因素对结垢的影响，因此也只能对未作处理的原水作判断。,盖对档详箕乙掳痘捉闽井砖薄讶往熙榜岔糠溺抬代桌鹿单际戏效璃沫磕甭320循环冷却水处理320循环冷却水处理,Puckorius 结垢指数