1、2004-02-021循环水处理结垢与沉积控制循环水处理结垢与沉积控制2004-02-022敞开式循环冷却水系统产生的问题敞开式循环冷却水系统产生的问题 三大问题：三大问题：腐蚀腐蚀沉积沉积生物附着生物附着腐蚀产物腐蚀产物沉积物下腐蚀沉积物下腐蚀滋生地点滋生地点尘粒附着尘粒附着代谢产物代谢产物滋生地点滋生地点2004-02-023沉积物的分类沉积物的分类 水垢水垢 污垢：污垢： 1、淤泥、淤泥 2、腐蚀产物、腐蚀产物 3、生物沉积物、生物沉积物2004-02-024水垢水垢 Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2 Ca(HCO3)2 + 2OH- CaCO3 + 2H2O +
2、CO32- CaCl2 + CO32- CaCO3 + 2Cl- 2PO43- + 3Ca2+ Ca3(PO4)2 CaSO4、MgSiO3、Al2O3.SiO2、Zn3(PO4)2、FePO4、CaO.MgO.2(SiO2)、SiO22004-02-025 溶解度 温度水垢溶解特性反溶解性水垢溶解特性反溶解性2004-02-026 水垢的形成机理水垢的形成机理 水水 可溶解矿物质可溶解矿物质 分散溶解分散溶解 过渡饱和过渡饱和 晶核形成晶核形成 晶体成长晶体成长 水垢水垢2004-02-0270.0010.0010.0100.0100.1000.100垢的厚度垢的厚度 (英寸英寸)0 010
3、1020203030404050506060707080809090100100 水垢对传热效率的影响水垢对传热效率的影响 SiO2粘土(高岭土)CaSO4CaCO3Al2O3传热系数减少率，传热系数减少率，2004-02-028污垢污垢 体积较大，质地疏松稀软，又称软垢。体积较大，质地疏松稀软，又称软垢。 是引起垢下腐蚀的主要原因。是引起垢下腐蚀的主要原因。 是某些细菌如厌氧菌生存和繁殖的温床。是某些细菌如厌氧菌生存和繁殖的温床。 一般是由颗粒细小的泥砂、尘土、不溶性一般是由颗粒细小的泥砂、尘土、不溶性盐类的泥状物、胶状氢氧化物、杂物碎屑、盐类的泥状物、胶状氢氧化物、杂物碎屑、腐蚀产物、油污
4、、特别是菌藻的尸体及其腐蚀产物、油污、特别是菌藻的尸体及其粘性分泌物等组成。粘性分泌物等组成。2004-02-029 热交换管的总热阻 温度 梯度5X壳层交换管 总热阻 管侧流体 管侧沉积物管壁金属 壳层 沉积物 壳层流体lr+Ut=rtfrmrsfrs+2004-02-0210水垢析出的判断水垢析出的判断（一）、碳酸钙析出的判断（一）、碳酸钙析出的判断 1、饱和指数（、饱和指数（L.S.I）：水的实际）：水的实际pH值与其碳酸值与其碳酸钙饱和钙饱和pH值（以值（以pHS表示）的差值。表示）的差值。 即即L.S.I = pHpHS。 L.S.I ： 0 结垢、结垢、= 0 稳定、稳定、 0 腐
5、蚀腐蚀 pHS的简化计算公式：（的简化计算公式：（A.B.C.D可查表得到）可查表得到） pHS =（9.7 + A + B）（）（C + D） A：总溶解固体系数；：总溶解固体系数；B：温度系数；：温度系数； C：钙硬度系数；：钙硬度系数； D：总碱度系数。：总碱度系数。2004-02-0211水垢析出的判断水垢析出的判断（一）、碳酸钙析出的判断（一）、碳酸钙析出的判断 2、稳定指数（、稳定指数（R.S.I）：水体碳酸钙饱和）：水体碳酸钙饱和pH值（以值（以pHS表示）的表示）的2倍与其实际倍与其实际pH值的差值的差值。值。 即即R.S.I = 2pHSpH。 R.S.I ： 6 腐蚀腐蚀2
6、004-02-0212水垢析出的判断水垢析出的判断（一）、碳酸钙析出的判断（一）、碳酸钙析出的判断 3、结垢指数（、结垢指数（P.S.I）：水体碳酸钙饱和）：水体碳酸钙饱和pH值（以值（以pHS表示）的表示）的2倍与其平衡倍与其平衡pH值（以值（以pHeq表示）表示）的差值。的差值。 即即P.S.I = 2pHSpHeq。 P.S.I ： 6 腐蚀腐蚀 pHeq = 1.465 lgM + 4.45； M：系统中水的总碱度（以：系统中水的总碱度（以CaCO3表示），表示），ppm2004-02-0213水垢析出的判断水垢析出的判断（一）、碳酸钙析出的判断（一）、碳酸钙析出的判断 4、临界、临界
7、pH结垢指数：用实验方法测出结垢结垢指数：用实验方法测出结垢时水的真实时水的真实pH值，将其称为临界值，将其称为临界pH值，以值，以pHC表示。表示。 一般一般pHC = pHS + （1.72.0） 判断：水体实际判断：水体实际pH值大于它的临界值大于它的临界pH时就时就会结垢。会结垢。2004-02-0214水垢析出的判断水垢析出的判断（二）、磷酸钙析出的判断（二）、磷酸钙析出的判断 磷酸钙的饱和磷酸钙的饱和pH（pHS）计算：）计算： 钙因素、磷酸盐因素、温度因素钙因素、磷酸盐因素、温度因素 均可查表获得。均可查表获得。 水的实际水的实际pH磷酸钙饱和磷酸钙饱和pH： 1、 0，预示磷酸
8、钙有沉淀的可能；，预示磷酸钙有沉淀的可能； 2、 0，磷酸钙有溶解的倾向。，磷酸钙有溶解的倾向。 实际应用时，常控制其差值在实际应用时，常控制其差值在1.5以下。以下。2004-02-0215水垢析出的判断水垢析出的判断（三）、硅酸盐垢析出的判断（三）、硅酸盐垢析出的判断 限制冷却水中限制冷却水中SiO2的含量，一般的含量，一般 175ppm 控制硅酸镁浓度积：控制硅酸镁浓度积： Mg2+ SiO2 15000 Mg2+镁离子的浓度（以镁离子的浓度（以CaCO3计），计），ppm SiO2硅酸浓度（以硅酸浓度（以SiO2计），计），ppm2004-02-0216沉积物的控制沉积物的控制一、水垢
9、的控制一、水垢的控制（一）、从冷却水中除去成垢的钙离子（一）、从冷却水中除去成垢的钙离子 1、离子交换树脂法、离子交换树脂法 2、石灰软化法、石灰软化法（二）、降低冷却水（二）、降低冷却水pH，稳定重碳酸盐，稳定重碳酸盐 1、加酸、加酸 2、通、通CO2（三）、投加阻垢剂（三）、投加阻垢剂2004-02-0217pHpH对沉淀作用的影响对沉淀作用的影响沉淀作用沉淀作用2004-02-0218沉积物的控制沉积物的控制二、污垢的控制二、污垢的控制 1、降低补充水浊度、降低补充水浊度 2、做好循环冷却水水质处理、做好循环冷却水水质处理 3、投加分散剂、投加分散剂 4、增加旁滤设备、增加旁滤设备200
10、4-02-0219阻垢剂及分散剂阻垢剂及分散剂一、聚磷酸盐一、聚磷酸盐 1、三聚磷酸钠、三聚磷酸钠 2、六偏磷酸钠、六偏磷酸钠 原理：破坏了碳酸钙等晶体的正常生长过程，从原理：破坏了碳酸钙等晶体的正常生长过程，从而阻止了碳酸钙水垢的形成。而阻止了碳酸钙水垢的形成。 缺点：在水中会发生水解，生成正磷酸盐，水解缺点：在水中会发生水解，生成正磷酸盐，水解速率随着浓度和温度升高而加快，速率随着浓度和温度升高而加快，pH大于大于7.5或或小于小于6.5时，水解速度也会加快。时，水解速度也会加快。2004-02-0220阻垢剂及分散剂阻垢剂及分散剂二、有机膦酸二、有机膦酸1、ATMP（氨基三甲叉膦酸）（氨
11、基三甲叉膦酸）2、EDTMP（乙二胺四甲叉膦酸）（乙二胺四甲叉膦酸）3、HEDP（羟基亚乙基二膦酸）（羟基亚乙基二膦酸）4、DTPMP（二亚乙基三胺五亚甲基膦酸）（二亚乙基三胺五亚甲基膦酸）2004-02-0221阻垢剂及分散剂阻垢剂及分散剂三、膦羧酸三、膦羧酸 PBTCA（2-膦酸基丁烷膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸）三羧酸） 1、阻垢性能优于有机膦酸、阻垢性能优于有机膦酸 2、不易形成难溶的有机膦酸钙、不易形成难溶的有机膦酸钙 3、高剂量使用是一种高效缓蚀剂、高剂量使用是一种高效缓蚀剂 4、与锌盐和聚磷酸盐复配可产生良好协同效应、与锌盐和聚磷酸盐复配可产生良好协同效应2004-02-022
12、2阻垢剂及分散剂阻垢剂及分散剂四、有机磷酸酯四、有机磷酸酯 1、抑制硫酸钙垢的效果较好，但抑制碳酸钙的、抑制硫酸钙垢的效果较好，但抑制碳酸钙的效果较差。效果较差。 2、比聚磷酸盐难水解，比有机磷酸容易水解。、比聚磷酸盐难水解，比有机磷酸容易水解。 3、对含油污冷却水的水质控制能保持良好的缓、对含油污冷却水的水质控制能保持良好的缓蚀、阻垢作用，有着特殊的效果。蚀、阻垢作用，有着特殊的效果。 4、对水生动物毒性很低，水解后的产物可以生、对水生动物毒性很低，水解后的产物可以生物降解，对环境没有什么影响。物降解，对环境没有什么影响。2004-02-0223阻垢剂及分散剂阻垢剂及分散剂五、聚羧酸五、聚羧
13、酸 1、PAA（聚丙烯酸）（聚丙烯酸） 2、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸 3、丙烯酸与丙烯酸羟丙酯共聚物、丙烯酸与丙烯酸羟丙酯共聚物 4、丙烯酸与丙烯酸酯共聚物、丙烯酸与丙烯酸酯共聚物 5、HPMA（水解聚马来酸酐）（水解聚马来酸酐） 6、马来酸酐、马来酸酐-丙烯酸共聚物丙烯酸共聚物 7、苯乙烯磺酸、苯乙烯磺酸-马来酸（酐）共聚物马来酸（酐）共聚物2004-02-0224聚合物被吸附到悬浮物表面聚合物被吸附到悬浮物表面使悬浮物表面带使悬浮物表面带负电荷而相互排斥负电荷而相互排斥-相互排斥相互排斥-2004-02-0225抑制抑制CaCO3 能力能力1100 ppm Ca; pH 8.6; Tem
14、p 70; LSI 2.952004-02-0226抗卤素性能抗卤素性能余氯量余氯量, ppm阻垢率，阻垢率，1107 ppmCa; pH 8.6; Temp 70506070809010002510AHEDP2004-02-02272004-02-02282004-02-0229阻垢剂及分散剂阻垢剂及分散剂六、天然分散剂六、天然分散剂 在尚未发展聚合物沉淀控制剂，曾采用丹宁、木在尚未发展聚合物沉淀控制剂，曾采用丹宁、木质素、磺化木质素、磺化丹宁酸、淀粉、改性淀质素、磺化木质素、磺化丹宁酸、淀粉、改性淀粉和粉和CMC（羟甲基纤维素）等天然有机物质作为（羟甲基纤维素）等天然有机物质作为分散剂，控
15、制水垢的生成。分散剂，控制水垢的生成。七、表面活性剂七、表面活性剂2004-02-0230表面活性剂表面活性剂 非离子型非离子型 1、适合于被长链烃油污染的水体、适合于被长链烃油污染的水体 2、有微生物污染时也能很好地发挥作用、有微生物污染时也能很好地发挥作用 3、作为生物杀灭剂或氯的增强剂、作为生物杀灭剂或氯的增强剂 阴离子型阴离子型 1、适合于被环状烃油污染的水体、适合于被环状烃油污染的水体 2、不适用于被微生物污染的水体、不适用于被微生物污染的水体 生物表面活性剂生物表面活性剂 1、特别为微生物控制而设计，增强生物杀灭剂的能力、特别为微生物控制而设计，增强生物杀灭剂的能力 2、有油时最好
16、不要使用、有油时最好不要使用2004-02-0231 表面活性剂用作油分散剂油水非极性极性 表面活性剂 分子2004-02-0232 沉积物控制沉积物控制 化学方法化学方法 机械方法机械方法运行工况调整运行工况调整去除杂质去除杂质 分散剂分散剂 阻垢剂阻垢剂2004-02-0233 机械方法机械方法去除杂质去除杂质 运行工况调整运行工况调整软化软化澄清净化澄清净化过滤过滤旁滤旁滤清洗清洗提高流速提高流速增大排污增大排污改善设备设计改善设备设计降低运行温度降低运行温度调节调节pH值值2004-02-0234化学方法化学方法 阻垢剂阻垢剂 分散剂分散剂 天然天然人工合成人工合成 螯合增溶螯合增溶 晶格畸变晶格畸变
