循環水處理結垢與沉積控制第一頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-022敞開式循環冷卻水系統產生的問題三大問題：腐蝕沉積生物附著腐蝕產物沉積物下腐蝕滋生地點塵粒附著代謝產物滋生地點第二頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-023沉積物的分類水垢污垢：

1、淤泥

2、腐蝕產物

3、生物沉積物第三頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-024水垢Ca(HCO3)2

ΔCaCO3+H2O+CO2Ca(HCO3)2+2OH-CaCO3+2H2O+CO32-CaCl2+CO32-CaCO3+2Cl-2PO43-+3Ca2+Ca3(PO4)2CaSO4、MgSiO3、Al2O3.SiO2、Zn3(PO4)2、FePO4、CaO.MgO.2(SiO2)、SiO2第四頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-025

溶解度

溫度水垢溶解特性－反溶解性第五頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-026

水垢的形成機理

水

可溶解礦物質

分散溶解

過渡飽和

晶核形成

晶體成長

水垢第六頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-0270.0010.0010.0100.0100.1000.100垢的厚度(英寸)00101020203030404050506060707080809090100100

水垢對傳熱效率的影響

SiO2粘土(高嶺土)CaSO4CaCO3Al2O3傳熱系數減少率，％第七頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-028污垢體積較大，質地疏松稀軟，又稱軟垢。是引起垢下腐蝕的主要原因。是某些細菌如厭氧菌生存和繁殖的溫床。一般是由顆粒細小的泥砂、塵土、不溶性鹽類的泥狀物、膠狀氫氧化物、雜物碎屑、腐蝕產物、油污、特別是菌藻的尸體及其粘性分泌物等組成。第八頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-029

熱交換管的總熱阻

溫度梯度5X殼層交換管

總熱阻

管側流體

管側沉積物管壁金屬

殼層

沉積物

殼層流體lr+Ut=rtfrmrsfrs+++第九頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-0210水垢析出的判斷（一）、碳酸鈣析出的判斷

1、飽和指數（）：水的實際pH值與其碳酸鈣飽和pH值（以pHS表示）的差值。即L.S.I=pH－pHS。L.S.I：>0結垢、=0穩定、<0腐蝕pHS的簡化計算公式：（可查表得到）

pHS=（9.7+A+B）－（C+D）

A：總溶解固體系數；B：溫度系數；

C：鈣硬度系數；D：總堿度系數。第十頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-0211水垢析出的判斷（一）、碳酸鈣析出的判斷

2、穩定指數（）：水體碳酸鈣飽和pH值（以pHS表示）的2倍與其實際pH值的差值。即R.S.I=2pHS－pH。R.S.I：<6結垢、=6穩定、>6腐蝕第十一頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-0212水垢析出的判斷（一）、碳酸鈣析出的判斷

3、結垢指數（）：水體碳酸鈣飽和pH值（以pHS表示）的2倍與其平衡pH值（以pHeq表示）的差值。即P.S.I=2pHS－pHeq。P.S.I：<6結垢、=6穩定、>6腐蝕pHeq=1.465lgM+4.45；

M：系統中水的總堿度（以CaCO3表示），ppm第十二頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-0213水垢析出的判斷（一）、碳酸鈣析出的判斷

4、臨界pH結垢指數：用實驗方法測出結垢時水的真實pH值，將其稱為臨界pH值，以pHC表示。一般pHC=pHS+（1.7～2.0）判斷：水體實際pH值大于它的臨界pH時就會結垢。第十三頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-0214水垢析出的判斷（二）、磷酸鈣析出的判斷磷酸鈣的飽和pH（pHS）計算：鈣因素、磷酸鹽因素、溫度因素均可查表獲得。水的實際pH－磷酸鈣飽和pH：

1、>0，預示磷酸鈣有沉淀的可能；

2、<0，磷酸鈣有溶解的傾向。實際應用時，常控制其差值在1.5以下。第十四頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-0215水垢析出的判斷（三）、硅酸鹽垢析出的判斷限制冷卻水中SiO2的含量，一般<175ppm控制硅酸鎂濃度積：

[Mg2+][SiO2]<15000[Mg2+]－鎂離子的濃度（以CaCO3計），ppm[SiO2]－硅酸濃度（以SiO2計），ppm第十五頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-0216沉積物的控制一、水垢的控制（一）、從冷卻水中除去成垢的鈣離子

1、離子交換樹脂法

2、石灰軟化法（二）、降低冷卻水pH，穩定重碳酸鹽

1、加酸

2、通CO2（三）、投加阻垢劑第十六頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-0217pHpH對沉淀作用的影響沉淀作用第十七頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-0218沉積物的控制二、污垢的控制

1、降低補充水濁度

2、做好循環冷卻水水質處理

3、投加分散劑

4、增加旁濾設備第十八頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-0219阻垢劑及分散劑一、聚磷酸鹽

1、三聚磷酸鈉

2、六偏磷酸鈉原理：破壞了碳酸鈣等晶體的正常生長過程，從而阻止了碳酸鈣水垢的形成。缺點：在水中會發生水解，生成正磷酸鹽，水解速率隨著濃度和溫度升高而加快，pH大于7.5或小于6.5時，水解速度也會加快。第十九頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-0220阻垢劑及分散劑二、有機膦酸1、ATMP（氨基三甲叉膦酸）2、EDTMP（乙二胺四甲叉膦酸）3、HEDP（羥基亞乙基二膦酸）4、DTPMP（二亞乙基三胺五亞甲基膦酸）第二十頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-0221阻垢劑及分散劑三、膦羧酸PBTCA（2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸）

1、阻垢性能優于有機膦酸

2、不易形成難溶的有機膦酸鈣

3、高劑量使用是一種高效緩蝕劑

4、與鋅鹽和聚磷酸鹽復配可產生良好協同效應第二十一頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-0222阻垢劑及分散劑四、有機磷酸酯

1、抑制硫酸鈣垢的效果較好，但抑制碳酸鈣的效果較差。

2、比聚磷酸鹽難水解，比有機磷酸容易水解。

3、對含油污冷卻水的水質控制能保持良好的緩蝕、阻垢作用，有著特殊的效果。

4、對水生動物毒性很低，水解后的產物可以生物降解，對環境沒有什么影響。第二十二頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-0223阻垢劑及分散劑五、聚羧酸

1、PAA（聚丙烯酸）

2、聚甲基丙烯酸

3、丙烯酸與丙烯酸羥丙酯共聚物

4、丙烯酸與丙烯酸酯共聚物

5、HPMA（水解聚馬來酸酐）

6、馬來酸酐-丙烯酸共聚物

7、苯乙烯磺酸-馬來酸（酐）共聚物第二十三頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-0224聚合物被吸附到懸浮物表面使懸浮物表面帶負電荷而相互排斥-----相互排斥-------------第二十四頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-0225抑制CaCO3

能力

1100ppmCa;pH8.6;Temp70℃;LSI2.95第二十五頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-0226抗鹵素性能抗鹵素性能余氯量,ppm阻垢率，％1107ppmCa;pH8.6;Temp70℃506070809010002510AHEDP第二十六頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-0227第二十七頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-0228第二十八頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-0229阻垢劑及分散劑六、天然分散劑在尚未發展聚合物沉淀控制劑，曾采用丹寧、木質素、磺化木質素、磺化丹寧酸、淀粉、改性淀粉和CMC（羥甲基纖維素）等天然有機物質作為分散劑，控制水垢的生成。七、表面活性劑第二十九頁，共三十一頁，2022年，8月28日2004-02-0230表面活性劑非離子型

1、適合于被長鏈烴油污染的水體

2、有微生物污染時也能很好地發揮作用

3、作為生物殺滅劑或氯的增強