NALCO循环水培训资料

循环冷却水处理基础2012-03水的基本知识2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012水，是极性分子,溶解能力很强O-2H+H+d+d-2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012水中的主要物质o阴离子：SO4-2,Cl-,HCO3-,SiO3-2etco阳离子：Ca2+,Mg2+,Na+,K+Fe2+,etco溶解气体：O2,CO2,etco有机物：微生物，油脂等o悬浮颗粒：泥沙胶体等o水中阴离子的总当量数和阳离子的总当量数相等2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012水质分析项目及含义o电导率o总碱（M碱度）opHo硬度o钙硬o浊度o总溶固2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012电导率o电阻率的倒数称为电导率，单位是s/cm2o电导率仅决定于水中离子的多少和性质。代表了水中的含盐量,因此电导率越高水中含盐量越高。o表示水中含盐量的另一单位是总溶解固体（TDS），其单位是ppmo对普通水、炉水、冷却水在20oC、pH中性情况下，TDSppm～0.7×电导率s/cm2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012碱度碱度－－指水中能与强酸发生中和反应物质的总量。一般水中碱度由氢氧化物、碳酸盐、重碳酸盐组成，称为总碱度。总碱度＝在甲基橙指示剂变色的等当点时所需的酸量＝HCO3-+CO32-+OH-＝M碱度碱度只存在于pH=4.3以上2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012pHpH=-log10(H+mol/l)pH是水中氢离子浓度的负对数2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012硬度o一般将水中钙、镁离子称作硬度，钙离子叫钙硬度，钙、镁离子总量叫总硬度。o硬度分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。o总硬度与总碱度之差叫负硬度。2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012浊度o浊度是表示水中的悬浮物及胶体对光透过时所发生的阻碍程度o浊度根据测量方法的不同分为三种o直射光测定：单位为ppmo折射光测定：单位为FTUo散射光测定：单位为NTUo浊度的各单位间无法进行换算Bali,Indonesia5-8March2012指水中溶解物质的总量。它也可以理解为水中的含盐量。溶解于水中的盐类，阴离子的总当量数和阳离子的总当量数相等。总溶固2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012水中碳酸盐平衡H2O+CO2H2CO3H++HCO3-H++CO3-22/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012PH与碳酸盐平衡密切相关oPH的变化会引起各类碳酸盐比例变化，外界引起某种碳酸盐的浓度变化也使PH变化oPH=8.34是一个重要的分界点oPH8.34,可忽略[CO3-2]，只考虑一级平衡oPH＝Pk1-log[H2CO3]+log[Hco3-]oPH8.34,可忽略H2CO3，只考虑二级平衡oPH＝PK2－log[Hco3-]+log[CO3-2]2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012循环冷却水处理o循环水系统类型o循环水系统中要解决的问题o循环水处理效果的评价o水处理方案的实施o纳尔科的水处理o循环水处理常见问题及处理2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012循环冷却水系统类型o一次冷却系统o闭路循环冷却水o冷冻水系统o热水系统o敞开式循环冷却水2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012循环冷却水系统中的问题腐蚀微生物结垢微生物2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012循环冷却水的腐蚀及其控制o腐蚀的定义o腐蚀是金属转变成金属氧化物的过程o阳极：FeFe2++2eo阴极：2H2O＋O2＋4e4OH-o金属在水中的腐蚀是电化学腐蚀Bali,Indonesia5-8March2012e-e-e-FexOyOH-OH-O2铁腐蚀微电池H2OH2OH2OO2Fe2+阴极（氧减少）阳极（金属流失）2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012腐蚀的常见类型o腐蚀的形式：根据腐蚀时腐蚀面积的大小，可分为以下几种o一般腐蚀o局部腐蚀点蚀电偶腐蚀氧浓差腐蚀不锈钢应力破裂2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012冷却水系统金属主要腐蚀形态1、均匀腐蚀2、电偶腐蚀3、垢下腐蚀4、缝隙腐蚀（氧浓差腐蚀5、孔蚀6、汽蚀（空泡腐蚀）7、磨蚀8、微生物腐蚀9、不锈钢应力开裂Bali,Indonesia5-8March20122/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012影响腐蚀的因素opH（碱度）o温度o水的流速o含盐量o腐蚀性气体o微生物2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012pH对腐蚀的影响2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012腐蚀的危害o损坏设备o腐蚀产物成为软垢的一部分，增加软垢o缩短设备寿命o增加维修费用2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012腐蚀的控制o使用耐腐蚀材料，不易被氧化o在金属表面形成耐腐蚀层，隔断与水的接触,如涂层。o使用阴极保护剂，缩小阴极面积和点数o使用缓蚀剂，对金属进行钝化o避免不同金属的直接接触2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012常用的缓蚀剂o缓蚀剂是在金属表面形成一层膜，隔离金属与水的接触而达缓蚀目的。o缓蚀剂的类型有沉淀膜型、氧化膜型、金属离子沉淀膜型、吸附膜型。2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012(1)、形成钝化膜钝化膜：具有氧化作用的某些缓蚀剂，可直接或间接地氧化金属，使金属表面氧化，生成一层致密的√－Fe2O3钝化膜(几十埃）牢固粘附在金属表面，缓蚀效果很好，但如果加入量不足不能使阳极全部钝化会产生严重点蚀。氯离子、高温会破坏钝化膜。2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012(2)、形成沉积膜沉积膜：当聚磷酸盐或磷酸盐的负离子与水中一定浓度的两价金属离子作用时，络合形成一个带正电荷的聚磷酸钙络合离子，以胶溶状态存在于水中。当与金属阳极反应生成的亚铁离子在金属表面上作用时，生成以聚磷酸亚铁钙为主要成分的络合离子，依靠腐蚀电流的作用沉积于阴极，形成致密的电沉积膜，阻滞溶解氧向金属表面扩散，从而抑制腐蚀反应速率。2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012(3)、形成吸附膜有机物有可吸附在金属表面的亲水基团和遮蔽金属表面的疏水基团。要求金属表面有活性和清洁。2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012常用缓蚀剂种类o沉淀膜型聚磷酸盐(六偏磷酸钠三聚磷酸钠）正磷酸盐焦磷酸有机磷酸盐锌盐硅酸盐o氧化膜型如铬酸盐钼酸盐亚硝酸盐钨酸盐o金属离子沉淀膜型苯并三氮唑（BTA)甲基苯并三唑(TT)巯基苯并噻唑(MBT)o吸附膜型有机胺，环胺、酰胺、酰胺羧酸2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012冷却水中的沉积物及其控制冷却水中的沉积物及其控制2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012常见沉积物：水垢、污泥、生物粘泥o水垢是水中的溶解盐类结晶析出沉积在金属表面的物质（主要是硬度成分）。o污泥是泥沙微生物残骸黏土胶体等沉积物o生物粘泥是专指以微生物代谢物、残骸及菌团形成的沉积物2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012沉积物主要类型(1)、难溶盐碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、锌盐(2)、腐蚀产物铁的氧化物、铜的氧化物、铝的氧化物(3)、悬浮物(4)、生物粘泥Bali,Indonesia5-8March20122/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012垢形成的原因o水中所含盐类本身溶度积很小。o循环水温度高，成垢盐类的溶解度随温度的上升而下降o水在暴气过程pH上升，盐类溶解度下降o水被浓缩后，离子浓度上升，超过溶度积，并超过过饱和度。2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012冷却水中影响水垢沉积主要因素1、水质2、水温3、水流速度4、工艺条件2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012水的结垢性判断oLanglier饱和指数、Ryznar稳定指数o饱和PHs的计算PHs=PK2__-PKps+P[Ca+2]+P[碱度]o饱和指数＝PH－PHs0有碳酸钙沉积趋势=0既无沉积又无腐蚀0腐蚀Ryznar稳定指数＝2PHs－PH2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012钙、镁、钠离子的溶解度对照化合物ppmasCaCO332oF(0oC)212oF(100oC)钙HCO3－1620分解CO32－1513SO42－12901250镁HCO3－37,100分解CO32－10175SO42－170,000356,000钠HCO3－38,700分解CO32－61,400290,000Cl-225,000243,000OH-370,000970,000SO42-33,600210,0002/27/2020水的结垢趋势判断（续）稳定指数水的趋势3.9十分严重结垢3.9~5.0严重结垢5.0~6.0轻度结垢6.0~7.0微量结垢或腐蚀7.0~7.5腐蚀显著7.5~9.0严重腐蚀9.0不允许的腐蚀2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012结垢的危害o阻碍热交换器的热传导效率o降低水流量甚至堵塞管路或换热器o引起垢下腐蚀o增加能耗和维修费用2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012结垢引起的制冷机能耗制冷量（冷吨）：300制冷效率（千瓦/冷吨）0.55电费（元）：1循环量（吨/小时）200作业时间（小时/天）：24年作业日：365垢厚度增加能耗增加费用（元/年）0.01英寸/0.25毫米10%144,540.000.02英寸/0.5毫米20%289,080.000.03英寸/0.75毫米30%433,620.000.04英寸/1毫米40%578,160.002/27/2020微生物菌膜导热率垢样导热率(W/MKo)铜401碳酸钙2.26-2.93硫酸钙2.31磷酸钙2.60磷酸镁2.16磁性氧化铁2.88菌膜0.63菌膜是比碳酸钙更好的绝缘体:垢样导热率(W/MKo)铜401碳酸钙2.26-2.93硫酸钙2.31磷酸钙2.60磷酸镁2.16磁性氧化铁2.88菌膜0.632/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012结垢形成机理o离子浓度超饱和生成沉积物分子o有结晶核可使结晶生成o碰撞接触增多使结晶长大o结晶长大后形成沉积，附着金属表面2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012阻垢分散剂作用原理阀值效应（Threshold)o阻垢分散剂控制垢沉积，并非按化学当量进行。o几个ppm药剂能控制几百个ppm的钙离子。2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012阻垢剂作用原理o螯合作用o晶格崎变o分散作用2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012电镜下的晶格畸变2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012常用阻垢分散剂o含膦酸基团的有机化合物，兼有阻垢缓蚀性能常用的有膦酸盐膦酸酯等o聚羧酸类水溶性聚合物丙稀酸的聚合物马来酸的聚合物2/27/2020Bali,Indonesia5-8March2012常用有机膦酸盐o二乙烯三胺五甲叉膦酸DTPMPo1，6-双亚已基三胺五甲叉膦酸BHMPo乙二胺四甲叉