华北理工水质工程学教案30第十章循环冷却水水质处理10-1处理任务和要求10-2积垢和腐蚀

课程名称：《水质工程学I》第周，第30讲次摘要授课题目（章、节）第十章循环冷却水水质（稳定）处理（水质稳定处理）§10-1循环冷却水的特点及处理要求【目的要求】通过本讲课程的学习，学会建立的方法，的特点。【重点】【难点】内容【本讲课程的引入】【本讲课程的内容】第十章循环冷却水水质（稳定）处理（水质稳定处理）§10-1循环冷却水的特点及处理要求直流式：用后直接排放（水量大）密闭式：完全封闭，与大气仅有热量传递，无水量传质散热。冷却水系统损失水量小，水质处理单纯。问题：腐蚀。敝开式：水质处理最复杂，应用的最多（主要讲敝开式系统水处理）一、循环水的处理特点和任务1、水垢：原因：CaCO3，Mg(OH)2危害：交换器热交换效率下降，管道过水断面减小，增加管阻，耗能。造成事故。2、腐蚀：防止水对金属管道及器件的腐蚀。3、污垢：悬浮物，有机或无机物质——产生泥垢。微生物及其分秘物——粘垢。任务：防止或减轻水垢、防止或减轻水对设备及管系统的腐蚀、防止或减轻系统中产生的污垢。二、循环冷却水的基本水质要求：常用腐蚀和沉积物控制要求——基本水质指标。表中要求条件：1、年污垢热阻m2·h·℃/kJ2、腐蚀率：mm/a并且总碱度：以C(1/2Ca2+)计，是极限碳酸盐硬度。（一）腐蚀率：每年平均腐蚀深度（mm/a）CL由实验确定。FtPPCL076.8P0，P——腐蚀前后金属重量；gρ——金属密度；g/cm3F——试件表面积；m2t——试验（腐蚀作用）时间。h1、点蚀系数：金属最大腐蚀深度与平均腐蚀深度之比。反映的是点蚀危害程度。2、缓蚀率η：处理后的水质腐蚀率降低的效果。00CCCC0，CL——循环水未处理和处理后的腐蚀率。（二）污垢热阻：1、热阻：传热系数（K）的倒数。2、污垢热阻：（Rt）由于结垢和污垢沉积使热交换器热阻增加的量称为污垢热阻。（m2·h·℃/KJ）11111110000ttttKKKKKRK0——未结垢所测总传热系数；kJ/m2·h·℃Kt——运行t时间（结垢了）所测总传热系数；ψt——积垢后传热效率降低百分数。可作t～Rt的变化曲线，工作中应用，可做控制指标。二、循环冷却水的积垢和腐蚀（一）水质影响因素：1、循环水的水质污染：（1）补充水带来污染：悬浮物，溶解盐，有机物，微生物。（2）水处理引起的污染：药剂带入杂质，冷却时，大气带进杂质：尘埃，杂草，树叶，有机物。（3）工艺流体的漏入。（4）系统内部产生的污染：金属，砼受腐蚀脱落产物，藻类脱落物。2、循环水脱CO2作用：在冷却塔中有一定量的CO2进入空气。Ca(HCO3)→CaCO3↓+CO2↑+H2O由于CO2进入空气中，使反应产生水垢。3、循环水的浓缩作用：补充水量=损失水量=P=P1+P2+P3+P4设补充水含盐量SB循环水含盐量S，补充水带进盐：SB（P1+P2+P3+P4）风吹、排污渗漏及生产耗水带走的盐量：S（P2+P3+P4）系统运行一定时间后，带进盐≈带走盐系统中的含盐量趋于一个稳定值，用SP表示，即：SB（P1+P2+P3+P4）=SP（P2+P3+P4）11143243211PPPPPPPPPPPPPSSBp令其为：111PPPSSKBpK——浓缩倍数。由于有P1→K大于1→SP＞SB→系统有可能结垢。4、溶解度与温度的关系：单位：mg/Lt020406080100CaCO3956539262015Mg(OH)210986.55.75.2水温变化的影响：（1）热交换器中：t升高，Ca2+、Mg2+的盐类溶解度降低。当Ca2+、Mg2+及HCO3－、OH－含量高于溶解度时。水失去稳定性（可能）产生结垢。（2）冷却塔：t下降；Ca2+、Mg2+的盐类溶解度升高。即有HCO3水显酸性产生腐蚀。（3）系统由温度引发的：低温区（设备冷水进口）——腐蚀高温区（设备热水出口）——结垢（二）金属化学腐蚀：化学已学过：是电位差使电子迁移的过程。1、电池阳极：铁失去了2个电子：Fe－2e-→Fe2+2、电池阴极：电子沿铁中电阻小的途径达到阴极部位。（1）酸性水或中性水：H+2H++2e-→H2而Fe2++2OH-→Fe(OH)2Fe(OH)2致密层，保护铁不再被氧化。由H2和Fe(OH)2的生成而引起电位差的变化称为极化。极化的作用——抑制金属腐蚀。（阻兰；烤兰）（2）当水中有溶解氧时O2OHOH22221阴极继续：OHOHFeOHOOHFe32222212Fe（OH）3—铁锈，起去极化作用，继续腐蚀金属。（3）碱性水中：阴极直接产生OH－22222221OHFeFeOHeOOH3、凡是金属表面的两部位间存在差异（电位差），就会发生腐蚀。电位低的成为阳极，受腐蚀。电位高的成为阴极，产生沉积物。4、形成差异的原因：PH值（H+，OH-）；溶解氧；溶解盐；悬浮物；沉积物微生物等。（金属中的杂质等合金）（三）循环水水质稳定的判别：1、极限碳酸盐硬度法：Hjz水中CO2与碳酸盐硬度应保持平衡关系，保持不结垢的碳酸盐硬度——极限碳酸盐硬度Hjz，经验公式：条件t=30～65℃耗氧量＜25mg/l3104070684.2705.5403088.21tHtHyZj[O]——补充水的耗氧量；mg/lHy——补充水的非碳酸盐硬度;t——循环水的最高水温。当t＜40℃时，仍以40℃计。浓度平衡时，碳酸盐硬度HC=KHB。HB——补充水的碳酸盐硬度。K——浓缩倍数。（1）当HC=KHB≤Hjz水质不结垢（不结垢，但要排污）（2）当KHB＞Hjz产生水垢应处理。Hjz——仅判定是否结垢，不能判定腐蚀，2、水质稳定性指标：饱和指数IL，稳定指数IR（1）饱和指数：（LangelirSaturationIndex）IL=pH0－pHs(书：LSI=pH0－pHs)pH0——水的pH值。pHs——水的CaCO3饱和pH值当IL＞0时，CaCO3处于过饱和，有结垢的倾向。当IL＜0时，CaCO3未饱和而CO2过量，水有腐蚀性。当IL=0时，水质稳定。工程控制：IL=±（0.25～0.30）范围内。（2）、稳定指数：IR（Rgznar）经验式：IR=2pHS－pH。IR=4.0～5.0水有严重结垢倾向；IR=5.0～6.0水有轻微结垢倾向；IR=6.0～7.0水有轻微结垢或腐蚀倾向；IR=7.0～7.5腐蚀显著；IR=7.5～9.0时，严重腐蚀。它不能提供计算数据，仅能判断水的结垢和腐蚀的倾向。3、结垢控制指标：（1）其它影响因素：（对结垢有影响的因素）悬浮物及溶解的有机物浓度。水温。（换热器水温升高）处理药剂。（主要是缓垢剂）（2）经验控制指标:结垢物质控制参数控制指标CaCO3CaSO4Ca3(PO4)2MgSiO3pHs溶解度pHP溶解度pH0＜pHs+（0.5~2.5）〔Ca2+〕×〔SO42－〕＜500000pH0＜pHp+1.5〔Mg2+〕×〔SiO2〕＜3500pHs——CaCO3饱和时的pH值。pHP——Ca3(PO4)2饱和时的pH值。pH0——循环水的实际pH值。〔SiO2〕——SiO3－以SiO2计。实际工程中所考虑的一些指标：（1）腐蚀率：CL—实验定，讲了。（2）腐蚀深度：用总蚀系数，讲了。（3）缓蚀率：η讲过了。（4）污垢热阻：Rt讲了。【本讲课程的小结】【本讲课程的作业】P题；