1、         06-03-05 10:33:00     作者：郭良生 余興增 黃霓    編輯：studa9ngns論文作者：郭良生 余興增 黃霓裳 邱富榮 石小燕摘要：冷卻水系統在運行過程中,會有水垢(包括各種鈣垢,主要是3)和污垢(包括淤泥,鐵銹和生物膠泥等)沉積在碳鋼設備傳熱管的表面上。隨著運行時間的延續,上述沉積物不斷增厚,嚴重時甚至會引起管道堵塞。沉積物的存在不僅會影響換熱器的傳熱效率,而且會產生垢下腐蝕1,最終導致熱交

2、器鋼管穿孔。因此,為保證冷卻水系統的正常運行和延長碳鋼設備的使用壽命必須進行水處理,以起到緩蝕、阻垢和殺菌滅藻的作用。碳鋼設備的清洗是實施水處理的重要環節,傳熱管表面上的沉積物如不清洗干凈,使用的水處理劑將無法在鋼管表面形成有效的保護膜,本工作對一種專用的高效多功能清洗劑型清洗劑及其作用機理進行試驗研究。 關鍵詞：冷卻水系統 清洗劑 除垢  1 引言冷卻水系統在運行過程中,會有水垢(包括各種鈣垢,主要是3)和污垢(包括淤泥,鐵銹和生物膠泥等)沉積在碳鋼設備傳熱管的表面上。隨著運行時間的延續,上述沉積物不斷增厚,嚴重時甚至會引起管道堵塞。沉積物的存在不僅會影響換熱器的傳熱效率,而且會產

3、生垢下腐蝕1,最終導致熱交器鋼管穿孔。因此,為保證冷卻水系統的正常運行和延長碳鋼設備的使用壽命必須進行水處理,以起到緩蝕、阻垢和殺菌滅藻的作用。碳鋼設備的清洗是實施水處理的重要環節,傳熱管表面上的沉積物如不清洗干凈,使用的水處理劑將無法在鋼管表面形成有效的保護膜,本工作對一種專用的高效多功能清洗劑型清洗劑及其作用機理進行試驗研究。 2 實驗 2.1清洗速度的測定用工廠提供的循環冷卻水系統碳鋼設備的實際試樣浸泡在型清洗劑中,在常溫和靜態的條件下,觀察試樣表面沉積物的去除情況,記錄不同試樣清洗干凈所需時間。 2.2緩蝕率的測定采用失重法和極化曲線法測定復合緩蝕劑的緩蝕效率。實驗介質為含31%的工業

4、鹽酸500/和型清洗劑。實驗材料為235鋼。失重法試樣規格為5.0×2.50×0.15,表面積為27.252。極化曲線法試樣表面積為12。所用試樣均經金相砂紙逐級打磨,再經自來水、無水酒精清洗、冷風吹干,置入干燥器中備用。(1)失重法試樣經稱重后在實驗介質中浸泡23。取出的試樣按照634886方法處理、稱重,然后按式(1)計算緩蝕率(%)=-×100(1)式中試樣在31%的工業鹽酸500/中的腐蝕率,/試樣在型清洗劑中的腐蝕率,/(2)極化曲線法試驗在605電化學綜合測試系統上進行,用鉑電極作為輔助電極,用飽和甘汞電極作為參比電極。 3結果與討論 3.1型清洗劑的

5、主要特點型清洗劑的化學組成和技術指標見表1、2。 型清洗劑的主要特點：(1)具有多種功能,可一次性將成分復雜的沉積物除凈。(2)清洗速度快,清洗表面質量好,具有活性,有利于水處理劑在其表面形成有效保護膜。(3)緩蝕效率高,對碳鋼設備的腐蝕性很小。(4)操作安全簡便,溶液容易配制和調整。(5)常溫使用,節約能源。(6)原材料價廉易得,清洗成本低。 3.2型清洗劑的作用機理分析 3.2.1鹽酸鹽酸是型清洗劑的主劑。它依靠化學溶解和機械剝離除去沉積物中的3、34和氧化鐵一類的腐蝕產物。(1)化學溶解由于鹽酸與上述物質反應生成可溶性的并且溶解度很大的金屬氯化物,因此,鹽酸對3、3(4)2和氧化鐵一類腐

6、蝕產物特別有效。即3+22+2+2(1)3(4)2+632+234(2)23+623+32(3)34+823+2+42(4)+22+2(5)23+32(6)(2)機械剝離鹽酸與基體鐵反應產生的2可達1個大氣壓,從而把水垢和銹層剝離下來。+22+2(7)鹽酸與碳酸鈣反應很快,但對于銹蝕產物而言,盡管鹽酸的除銹速度在同濃度和同溫度的條件下是硫酸的1.52倍,在各種酸洗藥品中,鹽酸是首選的一種,但對鐵銹的溶解速度仍然較慢。鹽酸的除銹速度與其濃度有關。由圖12不難看出:在20時,鹽酸濃度在15%20%的范圍內,除銹速度最快。作者把工業鹽酸(含31%)稀釋一倍,其溶液的鹽酸濃度正好落在除銹速度最快的范圍

7、內。繼續提高鹽酸濃度不僅無益,反而有害。這是由于鹽酸易揮發,產生的酸霧會腐蝕周圍的設備。由圖1還可以看出:提高鹽酸溶液溫度可以大幅度提高除銹速度。然而溫度太高,也會使鹽酸揮發。因此鹽酸溶液的溫度最好控制在2040為宜。    3.2.2氟化鈉鹽酸對硅酸鹽垢的清洗效果較差。這是由于鹽酸與硅酸鹽垢反應生成氯化鈣和硅酸,硅酸是一種不溶于水或酸(除外)的凝膠狀沉淀物,阻礙2+進入溶液,即3+22+23(8)在鹽酸溶液中加入適量的氟化鈉能提高清洗劑對硅酸鹽垢和氧化鐵的去除能力。-半徑特別小,負電性大,由于靜電吸引作用,易與體積小的多價正離子形成穩定的絡陰離子62-和63-,即+(9)

8、3+62+62-+32(10)23+126+263-+32(11)62-與2+構成絡合物63,6可溶于鹽酸或氫氟酸,從而把硅酸鹽垢和氧化鐵從沉積物中除去。這就是鹽酸清洗結合絡合劑清洗提高了清洗劑的除垢效率。此外,氟化鈉還具有一定緩蝕作用。由表3和圖2中不難發現:在含烏洛托品和硫脲的鹽酸溶液(2#溶液)中添加氟化鈉(3#溶液)后,其試樣的陽極極化曲線3較之2#試樣下移幅度較大,而陰極極化曲線3變化甚微,說明氟化鈉的引入具有一定的陽極抑制作用,試樣的緩蝕率從90.0%提高至94 7%。其原因可能是陽極反應產物2+被溶液中的溶解2氧化成3+,繼而3+與-絡合成穩定的絡陰離子63-,63-帶負電,易被吸附在帶正電的微電池陽極上,而起到陽極抑制作用。 3.2.3乳化劑鹽酸溶液對油脂和微生物生成的膠狀物質的清洗效果很差。為分散上述沉積物,在鹽酸溶液中加入適量非離子型表面活性劑乳化劑。乳化劑是一種非離子表面活性劑,其分子中既有親油基,又有親水基。親油基被油層所吸附,親水基朝向水溶液。分子定向排列的結果,使其表面張力降低,油層破裂,分散開來。乳化劑具有很好的濕潤性、滲透性和擴散性。其分子滲入油層底部,將油層剝離下