冷却水处理系统的清洗、预膜和正常运行管理

冷却水处理系统的清洗、预膜和正常运行管理5P9B9Y'O]7}M#H3g&xA1I)C7^V}1O$~%w/k……6_)G.Q-y.m.z第一章清洗概论通过物理、化学和生物等作用去除物体表面的沉积物等，使其恢复到原来状况的过程。清洗也是循环冷却水系统处理的一个重要步骤。它直接关系到水处理的预膜和正常运行，系统中换热设备和管道中的油污、粘泥、污垢、锈垢等杂质会使得缓蚀剂难以在金属表面形成良好的保护膜，使预膜效果下降；在日常运行时，这些污垢或者成为垢的生长点、腐蚀的活性点，或者进入系统，使水质恶化。因此，清洗对于发挥水处理药剂的功效，保证设备安全、长周期运行是非常必要的。新的冷却水系统由于其设备和管道在制造、安装过程中，难免会有些焊接碎屑、切削物、建筑物碎片、润滑油以及浮锈等。:QU%I7x,d.S1o)f/M#J$[经过多年运行的循环冷却水系统，由于以下一些原因：①冷却水在冷却塔内的曝气、循环过程的蒸发浓缩以及在高温换热设备表面等，因二氧化碳的逸出、盐类的溶度积效应、碳酸钙和磷酸钙的反温度效应、水的流速低等原因而形成碳酸钙、硫酸钙、氢氧化镁、硅酸钙等垢；;Y!M-P!J/o②金属由于腐蚀而形成的铁的氧化物或氢氧化物等；&q0x+x9L(o)H$X③补充水处理不好而带入的固体悬浮物（如泥沙、尘土、碎屑等）；I3z3O's#U#Z(F④冷却塔洗涤空气中的灰尘或细菌等进入冷却水系统，在一定条件下形成淤泥或污垢；⑤循环冷却水中的微生物繁殖而形成的粘泥；,o1?4q2]8D!\#A:[⑥物料的泄漏；:{$\y;?6w-}⑦水处理药剂本身的不稳定性而引起的磷酸钙、氢氧化锌等沉积。这些均会引起设备和管道内的污垢。因此，无论对于新旧循环冷却水系统均应进行适当的清洗。-u.M#Z4f+m清洗的方法0C%U(y6M,I9F一般分为物理清洗和化学清洗。1．物理清洗物理清洗是利用机械或水力的作用清除物体表面的污垢，其作用包括热能、电流、超声波、紫外线等作用。因此凡是利用热学、力学、声学、光学和电学的原理去除物体表面污垢的方法都应归为物理清洗的范畴。物理清洗多数由于是干式清洗二不存在废水排放的难题，或是水力清洗的废液易于处理，相比之下，对环境的污染小对工人的健康损害小，对设备也无甚腐蚀破坏作用。其缺点是对于结构复杂的设备内部，其作用力不能均匀到达所有部位而出现“死角”，有时甚至需停车清洗，且常需配备动力设备，占地面积大，不易搬运等缺点。(v+V.\5|8A!I#W2．化学清洗8_&L2g7M#y:X6U*g化学清洗是利用化学药剂或其它水溶液清楚物体表面的污垢，主要依靠清洗剂的化学作用。常见的化学清洗剂如各种无机酸、有机酸等可去除金属表面的锈垢、水垢，用漂白氧化剂、杀菌剂等杀死微生物，并除去物体表面的泥垢和粘泥。*g&k#{/~7b8h;Y*Q化学清洗是利用化学药品的反应能力，具有作用强烈、反应迅速的特点，由于是液体，流动性好，渗透力强，易均匀分布到所有接触的金属表面，适合于清洗形状复杂的物体，而不至于产生清洗不到的“死角”，且可通过成分的分析监测了解和控制清晰进行的程度。其缺点是一旦化学清洗药剂选择不当，会对清洗物造成腐蚀破坏，甚至损失，其产生的废液对环境有危害，且化学药剂操作不妥时会对工人的健康、安全造成一定的危害。化学清洗的分类（1）按使用的清洗剂化学清洗可分为：、碱清洗；、酸清洗；（分类为：无机酸清洗、有机酸清洗）、络合剂清洗；、聚电解质清洗；$\,y'o*}!G)B、表面活性剂清洗；、杀生剂清洗；)O:K-B0J(^:x、有机溶剂清洗。（2）按清洗的对象化学清洗可分为：、单台设备清洗；、全系统清洗。%j9U;R%K9D（3）按清洗的装置可分为：5D+h+X+r,\5n;S5h、不停车清洗（在线清洗）；、停车清洗。2．化学清洗的技术准备工作进行化学清洗首先要对污垢的类型、设备的材质以及设备的结垢进行严格的诊断后才能制定有效的清洗方案。:]!x*q#e!H3y（1）确定污垢的类型：实地取样进行垢样的分析，包括污垢的种类、形态、厚度等，选用有效的清洗剂。（2）材质的组成：循环冷却水系统的设备一般是由多种材质制成，清洗前必须了解材质的种类，以选用无腐蚀的清洗剂。:L~5g,A,w$^-S（3）设备的构成：循环冷却水系统的设备构成和工艺流程对清洗工作至关重要。清洗前应对设备的构成进行严格调查，确定是否会造成死角，或是因生产需要分段清洗，排污是否畅通，是否有泄漏等。-V6G1x&j9j-a7[3．化学清洗方法的选择目前随着清洗技术的发展与进步，出现了许多化学清洗方法，它们使不同的清洗剂和缓蚀剂，清洗不同金属（材质）的换热器中沉积的污垢，取得了技术性的更新。（1）碱清洗：碱清洗是以强碱性或碱性的化学药剂做为清洗剂去除疏松、乳化和分散设备内沉积物的一类方法。它主要用来清洗一些油脂和带有有机物的污垢，也可用表面活性剂所代替。（2）酸清洗：酸能有效的清洗掉金属设备中由碳酸盐组成的硬垢和由金属氧化物组成的腐蚀产物。酸与金属的碳酸盐或氧化物反应，使之转变为可溶性的金属盐类。无机酸一般是强酸，除垢率高，清洗时间短，清洗成本低，主要适用于垢和锈比较严重的系统或单台设备的清洗。但对金属设备有较强的腐蚀性，因此，酸洗前需向酸洗液中加入一些专用的高效酸洗缓蚀剂，以减轻对被清洗设备金属基体的腐蚀。（3）络合剂清洗：0W2p#r2O7d-m5C;\*h络合剂又称配体,络合剂清洗是利用各种络合剂(其中包括螯合剂)对各种成垢离子(如Ca2+、Mg2+、Fe2+)的络合作用或螯合作用，使之生成可溶性的络合物（配位化合物）或螯合物而进行的清洗。7m6_5j/Q7N9E'U络合剂清洗中常用的无机络合剂有聚磷酸盐、聚马来酸等，常用的有机螯合剂有柠檬酸、乙二胺四乙酸（EDTA）或氮三乙酸（NTA）等（C6H8O7·H2O、C10H16O8N2）。4B-I6w,}'L;{-\络合清洗剂具有溶垢效率高，对基体金属和水泥设施的侵蚀性极小。无氢脆和晶间腐蚀等优点，故常被应用于循环冷却水系统的不停车清洗中。*@8H;m;O'|&h（4）表面活性剂清洗：3n*_\5a)wj0[3{表面活性剂和湿润剂通常使用于清洗冷却水系统中含油或含有胶体物质的沉积物，它能分散水中的油类、脂类和微生物产生的沉积物。通常与无机盐（Ca2+、Mg2+、Fe2+）清洗剂复合后并用。;I,~*A,q+T6C!\)I#a-L（5）聚电解质清洗剂：冷却水全系统的停车或不停车清洗中常常采用聚电解质进行清洗，聚电解质主要是一些在支链上具有能在水中电离基团的高分子聚合物或共聚物。它不但可以防止成垢物质从水中析出再次沉积，还可以使冷却水（冷冻更适宜）系统中原有的污垢变的疏松而逐渐脱落，还可以达到清除污垢、保护金属腐蚀的目的。-|L/S2U9f6Y#j%{聚电解质清洗时，往往需要和表面活性剂，湿润剂、杀生剂、渗透剂等联合使用。（6）杀生剂清洗：当冷却水系统中产生了微生物和粘泥比较严重时，可采用杀生剂清洗，常用的复合剂：低泡的非离子表面活性剂和非氧化性杀生剂（如：二硫氰基甲烷）以及季胺盐类杀生剂（如：十二烷基二甲基苄基氯化铵以及溴化铵）。进行不停车的清洗，将微生物粘泥和藻类从设备上剥离下来。第二章预膜1．预膜的目的冷却水循环系统内设备和管道经化学清洗后，金属的本体裸露出来，很容易在水中溶解氧等的作用下再发生腐蚀；为了保证正常运行时缓蚀阻垢剂的补膜、修膜作用，应进行预膜处理。通过预膜剂的作用，使金属表面形成一层致密均匀的保护膜，从而使金属免于腐蚀。二、保护膜的性质膜的组成与所使用的预膜剂性质有关，一般有以下三类：!U(S*A%b3`;Y3P预膜剂性质特点铬酸盐、亚硝酸盐氧化型膜致密，薄，与金属表面结合牢固，防腐效果好。如γ-Fe2O3。聚磷酸盐、硅酸盐、杂环化合物沉积型膜质地多孔，较厚，须控制沉积速度。&@5X-[g)v:W5l.~:Y胺类吸附型膜结合性较差，较少使用。M,h:H9w#q$}:D&h%b膜的特点要求薄、均匀、致密。薄的保护膜不至于影响换热效果（涂料太厚）；良好的均匀性不至于引起腐蚀；保护膜的致密性与膜的牢固性有关。1．氧化型膜：是以缓蚀剂本身作氧化剂使金属表面形成钝态的氧化膜。如铬酸盐本身就具有氧化性，在中性水溶液中，可将铁氧化成γ-Fe2O39t,U4T.\8B2Fe+2Na2CrO4+2H2O→Fe2O3+Cr2O3+4NaOH一般来讲，氧化性的缓蚀预膜剂有一定的毒性，常用于密闭系统的处理。)u6H9wr.v:T3n&I7Q&I-[$z2．沉淀型膜：可由缓蚀剂的相互作用，也可由缓蚀剂与腐蚀介质中的金属离子反应形成。一般此种膜的厚度可达几百至一千埃。;n#@#A$?2S't'r聚磷酸盐是阴离子型缓蚀剂，它与钙离子结合形成一个带正电荷的聚磷酸钙络合离子（Na2Ca2P4O6），以胶溶状态存在于水中，另一方面，阳极反应产生的亚铁离子向阴极扩散，产生一定的腐蚀电流。当带正电荷的聚磷酸钙络合离子到达表面区域时，可再与亚铁离子络和，生成以聚磷酸钙铁为主要成分的络和离子，依靠腐蚀电流电沉积于阴极表面形成沉淀膜。这种膜具有一定的致密性。而聚磷酸盐等则用于敞开系统，使用广泛。锌盐会在水中形成Zn(OH)2沉积：8{#h$z%q%R;u-B在阴极：O2+2H2O+4e—→4OH-Zn2++2OH-—→Zn(OH)21W6v6I/\'`*@它还会因正磷酸盐的存在，产生磷酸锌沉淀而起到缓蚀作用。其主要是由结晶状(Zn，Fe)3(PO4)2·4H2O膜和Zn3(PO4)2·4H2O层所产生的。(@9l9K+U'w/i,^o3．吸附型膜：由于吸附型缓蚀剂与金属的结合性要差些，故一般不单独用于循环冷却水系统的预膜处理。三、常用的预膜方案3H0\+c.d5v,G3Z专用配方的预膜方案$^)k7NY'G5~;]4T/B2．提高浓度的预膜方案四、影响预膜质量的因素1．钙离子6i6K;Se'N%e7d在磷锌预膜处理过程中，钙离子的含量是影响预膜质量的最大因素之一。一般认为钙离子的含量最好大于50ppm（以CaCO3计），中等硬度的水质最佳。浊度+c&|$K8e7@0~;A.T2@7]预膜时水的浊度对预膜质量影响较大。如浊度过高，则生成的膜就会松散，在水流的冲击下容易脱落。另外，浊度过高会吸附阴离子聚磷酸盐，从而改变沉积膜的组成、结构，导致膜的不均匀。3R5L9b/L1G2u2．pH值9[1A(]!j7f:p-E3R;s在不同的pH条件下，膜的形成是不一致的，这也和预膜剂的组成有关。PH值过高，沉积物沉积速度快且量多，因而形成的膜厚而且不均匀（实际上可认为形成了垢）。PH值过低，磷锌预膜剂无法在金属表面沉积。}1|'Z._5~;}8j一般预膜时，pH值控制在5.5～7.5之间，这也需根据系统的工况条件来进行选择。如水的硬度、预膜剂的浓度、水温、设备的璧温等方面。#\!s3{(W0F4z*y%m5n?5p3．温度;C!B$F0w8u水温较高有利于分子的扩散，加速预膜剂的水解反应，使成膜速度加快。5．流速水的流速较大，有利于预膜剂和水中溶解氧的扩散，加速成膜。且使生成的膜均匀，但流速大于2.5m/s，则可加剧水流对金属表面的冲击作用，是膜的沉积受到影响，甚至引起腐蚀。流速过慢，不仅是成膜速度慢，而且影响膜的均匀性，流速一般以1.0～1.5为宜。6．金属离子7_3H8P2kw$H1J6an锌离子本身是一种阴极型缓蚀剂，在阴极高pH区形成Zn(OH)2沉淀，抑制了阴极反应，其到了缓蚀作用，锌成膜速度快，但松软不牢固。一般不单独使用。必须与聚磷酸盐结合使用。水解形成较致密的膜。+H,{6Xu&s-i*S!J0E'}铁离子对预膜会产生不利影响。如预膜时Fe3+含量较高，则会使膜松散、不牢固且不均匀。因此，Fe3+含量应控制在1mg/L以下。-N*W,U*B5Y#z8L铜离子过高，会与金属铁发生置换而析出，从而发生电偶腐蚀。因此，Cu2+应小于0.1mg/L或加入掩蔽剂进行处理。7．预膜剂的浓度-M]$E,o6g!m-x,k4i5r8M'?Betz807是国内最早引