工業循環冷卻水處理基礎知識工業循環冷卻水處理基礎知識第一部分循環水系統及循環水的冷卻1、概述1.1.自然界水的分布1.1.1.地球上有71%的面積被水覆蓋1.1.2所有水中97.5%的為海水1.1.3淡水中有99.4%在南極和北極以冰雪形式存在1.1.4我國水質資源貧乏，南北差異大，南方多雨污染大，很多地方并不是沒有水，相反水質不合格；北方少雨而缺水。1.1.5工業生產中有50～80%的水用于介質冷卻。1.1.6我國為世界上13個最貧水國家之一1.1.7我國工業用水浪費驚人1.1.8我國工業冷卻水循環使用率不足60%1.1.9發達國家工業冷卻水循環使用率已達到80%1.2水的特點1.2.1水的熱容量大，傳熱效果好；1.2.2水的化學穩定性好，常溫下呈液態，便于輸送，使用方便；1.2.3水是溶解能力很強的溶劑，多數物質在水中有很大的溶解度；1.2.4水的價格便宜，循環用水經濟性優越，由于循環水主要是溫度提高，水質變化不大，故采取降溫即可循環使用。1.3水中的成分1.3.1溶解物質(直徑小于1nm）1.3.1.1各種離子1.3.1.1.1多種金屬離子：Ca2+、Mg2+、k+、Na+、Fe3+等1.3.1.1.2多種陰離子：Cl-、HCO3-、CO32-、PO43-、SO42-、OH-、NO3-等1.3.1.2各種可溶性氣體：CO2、O2，有時還含有H2S、SO2、N2、NH3等2、冷卻水系統及其構筑物2.1冷卻水系統不同工業生產中，產熱的過程各異，被冷卻的對象差別較大，主要的冷卻對象有冷凝器，熱交換器，油（氣或液體）冷卻器，發電機組，壓縮機組，高爐，煉鋼，化學反應器等，這種用水來冷卻工藝介質的系統稱為冷卻水系統，通常分兩種：直流冷卻水系統，循環冷卻水系統。2.1.1直流冷卻水系統在直流冷卻水系統中，冷卻水僅通過換熱設備利用一次后就被排放掉，用水量很大，水溫升高很少，水中各種礦物質和各種離子含量基本不變，對水質要求不高。2.1.2循環冷卻水系統冷卻水被反復多次使用，水經換熱設備后溫度升高，由冷卻塔或其他冷卻設備將水溫降低，再由泵將水送到冷卻系統，重復利用，分為封閉式和敞開式。2.1.2.1封閉式循環冷卻水系統水在密閉系統循環進行熱交換，冷卻水升溫后不與大氣直接接觸，在另一臺換熱設備中由其他冷卻介質降溫后再回用，必須使用含鹽量低的軟水或純水，循環過程中不直接接觸空氣，水量損失少，水中各種礦物質和各種離子含量基本不變，溶解氧和雜質少，由于不與陽光接觸，不利于菌藻的繁殖，系統結垢與腐蝕較少發生，排污量較小，補水也小，一般用于發電機，內燃機或有特殊要求的單臺換熱器，冷卻效率低。2.1.2.2敞開式循環冷卻水系統水在系統循環過程中通過冷卻塔（池）降溫，它在循環過程中要與空氣接觸，部分水被損失，水中各種礦物質和各種離子含量會由于不斷的濃縮增大，過程中需要不斷的補充新鮮水與排污水，與直流冷卻水相比補充水占1/40左右，可節約用水，減少排污。2.2冷卻塔構筑物2.2.1冷卻池利用天然或人工池塘，水庫等來冷卻循環水主要靠蒸發帶走熱量，冷卻過程緩慢，效率底，冷熱水溫差小，冷卻占地面積大，儲水量大。2.2.2冷卻塔循環水經過換熱后，經過冷卻塔與空氣直接接觸，由蒸發，接觸傳導方式散熱降溫，冷卻塔具有占地面積小，冷卻效果好等特點。冷卻塔一般由通風筒、配水系統、淋水系統、通風設備、收水系統、集水池等組成。集水池容積占總流量的三分之一到五分之一。2.3循環冷卻水的冷卻機理進塔熱水下淋過程中向下噴淋成水滴或水膜狀，空氣則由下向上與水滴或水膜逆向流動，或水平方向交流流動，在氣水接觸過程中，進行熱交換，使水溫降低。與周圍空氣之間存在溫度差和濕度差，以及水氣相對運動時兩相表面存在的速度梯度，水溫主要通過水與空氣的接觸散熱以及水的蒸發散熱逐漸降低。3、敞開式循環冷卻水水質處理3.1循環過程中水質變化特點3.1.1溶解固體濃縮冷卻水在循環運行過程中，由于蒸發、風吹、排污、滲漏四種水量損失，需要補充新鮮水。循環冷卻水的濃縮倍數是指該循環冷卻水的含鹽量與其補充水的含鹽量之比。濃縮倍數由1.0（直排）提高到2.0時節約的水量為96.5%，2.0到3.0節約0.87%，3.0到4.0節約0.29%，4.0到5.0節約0.14%，5.0到6.0節約0.09%，6.0到7.0節約0.06%，7.0到10.0節約0.03%。計算濃縮倍數通常選用的物質有Cl-、SiO2、K+或總溶解固體，一般控制在2.0～4.0。系統濃縮倍數的大小反映水資源利用率，過小，補水量及排污水量較大，水處理藥劑耗量較大。但濃縮倍率過大，節約的用水量變化不大，但結垢腐蝕趨向增加，也利于微生物的增生。選擇多大的濃縮倍率要結合當地的水質資源，水處理藥劑情況和運行管理情況。不能隨意改變補水量及排水量。3.1.2二氧化碳的散失天然水中含有鈣鎂的碳酸鹽和重碳酸鹽，兩類鹽與二氧化碳存在平衡，空氣中二氧化碳含量很低，占0.03%～0.1%，無論水中的碳酸根或碳酸氫根多少，水滴在空氣中降落1.5～2秒后，水中二氧化碳幾乎全部散失，剩余的只與溫度有關，水溫50℃就沒有了，由于碳酸鹽溶解度遠小于碳酸氫鹽，所以循環水更容易結垢。pH會上升。3.1.3溶解氧含量升高循環水在循環過程中與大氣充分接觸，水中溶解氧接近平衡濃度，當循環水通過換熱器時由于溫度升高，氧的溶解度下降，水中氧達到飽和，過飽和溶解氧對鋼鐵有兩個作用：1.加速腐蝕；2·形成氧化膜而抑制腐蝕。一般規律是在氧低濃度時加速腐蝕，隨氧濃度的增加腐蝕加劇，到達一定值后開始下降，這值為氧的臨界點，與pH有關。pH低于6時，一般不會形成氧化膜；pH為7時溶解氧的臨界點濃度為16毫克每升。故碳鋼在中性或微堿性水中，腐蝕速度先是隨氧濃度增加增大，過臨界點時而減小。3.1.4雜質增加循環水在冷卻塔中吸收和洗滌了空氣中的污染物（SO2、H2S、NH3等），空氣中和補充水帶入的泥灰，塵土，植物的絨毛，甚至昆蟲，使水中雜質增多，及工藝介質的泄漏也會污染循環水。3.1.5微生物的滋生循環水中的鹽類和其他雜質較高，溶解氧充足，溫度適宜（25～45℃），許多微生物（細菌、真菌和藻類）能夠在此條件下生長繁殖，形成大量黏泥沉淀物，附著在管壁、器壁或填料上。3.2敞開式循環冷卻水系統對水質的要求國標＜工業循環冷卻水處理設計規范針＞對敞開式循環冷卻水的水質要求：含鹽量小于3000Us/cm2；氯根小于300，1000；懸浮物小于20，堿度小于500，鈣小于200、大于30，總鐵小于0.5。3.3循環冷卻水水質處理冷卻水長期循環使用，會出現結垢，腐蝕，微生物滋生等問題，影響系統正常運行，需要投加化學藥劑，改變運行條件，改變設備材料性能等處理：1.控制結垢是去除補水成垢離子，加酸，降低補充水濁度，降低pH，投加阻垢劑；2.控制腐蝕是添加緩蝕劑，提高pH，在堿性條件下運行，選用耐腐材料，用防腐涂料涂覆等；3.控制微生物是投加殺生劑，選用耐腐蝕材料；控制冷卻水的氧含量、pH、懸浮物及微生物養料等。第二部分循環冷卻水系統的結垢及其控制1、水垢的種類、來源和危害循環水遇到的問題是污垢沉積，污垢包括水垢，淤泥，生物黏泥和腐蝕產物。1.1污垢的來源1.1.1補充水未經處理或處理不好的補充水會將泥沙，懸浮物，微生物帶入系統，還帶有一定的難溶的鹽類；處理好的補充水也會帶一定的混凝劑的水解產物。1.1.2空氣泥沙，粉塵，昆蟲，微生物及大氣污染的硫化氫，二氧化硫，氨等腐蝕氣體會隨空氣進入循環水中造成腐蝕產物的沉積。1.1.3泄露物某些工藝介質，如油和有機物的泄露會導致污泥沉積。1.1.4系統腐蝕產物1.2污垢種類的判斷分析污垢的化學組成除了使用一般的化學分析法外，對一些復雜的試樣還需要鑒定其晶體結構、物相組成、化合物形態等。1.2.1灼燒灼燒失重達40%～60%，可認為污垢主要是生物黏泥。一般情況下大于20%可以判斷存在生物粘泥；1.2.2加酸加稀酸溶解且產生氣泡為碳酸鈣垢，不溶為硫酸鈣垢、硅酸鹽垢，在稀酸中需加熱才能溶解的，不冒氣泡的是磷酸鈣垢。1.3污垢的危害1.3.1影響換熱1.5毫米的碳酸鈣增加20%的能耗；12毫米增加70%的能耗；25毫米增加95%的能耗。污垢的導熱系數僅為碳鋼的數十分之一。1.3.2間接腐蝕（氧濃度差，垢層下缺氧區和沒有污垢的富氧區構成腐蝕原電池而腐蝕，垢下為陽極，受到腐蝕，這種局部性腐蝕比全面腐蝕危害更大，導致金屬材料穿孔。）1.3.3微生物滋生（微生物黏泥引起的垢下腐蝕能在短時間使換熱器穿孔）1.3.4嚴重時使換熱器堵塞，降低水流量，產量下降2、水垢的結垢趨勢判斷2.1碳酸鹽水垢2.1.1碳酸鹽水垢的來源及組成2.1.2碳酸鹽水垢的特點最常見的水垢，外觀為白色或灰白色，質硬，附著牢固。常見的稀酸可將溶解并產生氣泡，850～950℃灼燒時會損失40%，灼燒后產物污垢變的松散，能溶于水呈堿性；550℃灼燒反映微生物的含量，觀察水垢溶解后的少量殘渣及注意水垢灼燒時的氣味，可了解垢中所含的雜質，溶解之后的少量殘渣如果是白色是硅酸鹽，黑褐色是腐蝕產物，灼燒時有焦糊氣味的是有機物（碳水化合物），有腥臭味的是微生物污泥。2.1.3碳酸鹽水垢的穩定性指標2.1.3.1Langelier飽和指數（L.S.I.）L.S.I.=PH-PHS＞0結垢＜0腐蝕=0穩定是判斷碳酸鹽水垢的方法。2.1.3.2Ryznar穩定指數（R.S.I.)R.S.I.=2PHS-PH<6結垢＞6腐蝕=6穩定2.1.3.3極限碳酸鹽硬度法循環水在一定的水質，水溫條件下，保持不結垢時碳酸鹽硬度的最高值，也就是二氧化碳很少時循環水可維持重碳酸鹽的最高值。2.2磷酸鹽水垢在含磷的水處理藥劑中，由于受溫度、停留時間、微生物、氧化物質等的影響，含磷藥劑會發生水解，在高pH，高硬度下形成磷酸鹽水垢，外觀為灰白色，質地疏松，附著力差，隨受熱面的熱流強度和金屬溫度上升，結垢加重，質地堅硬，難于排除。他與碳酸鹽水垢外觀接近，但難溶于稀酸，不產生氣泡，需要加熱。2.3硅酸鹽水垢產生于原水中二氧化硅含量高的鍋爐或循環冷卻水中。外觀呈白色，有雜質時為灰白色或粉紅色，要用酸堿交替清洗。＜150～175毫克每升。Mg2+(以碳酸鈣計，mg/L)×SiO2(Mg/L）＜150002.4硫酸鹽水垢硫酸鈣溶解度大于碳酸鈣的40倍以上，37℃以下溶解度隨溫度升高上升，37℃以上隨溫度升高而降低。硫酸鈣垢非常堅硬，難以用化學清洗法除去，常規的機械方法也難以除去。Ca2+(以碳酸鈣計，mg/L)×SO42-(Mg/L）≤5000002.5鎂垢堅硬白色，只有pH很高時出現。3、水垢的控制技術3.1水中溶解物質的結垢過程3.1.1結垢的實質水中微溶物質的溶解度隨溫度的升高而降低，（溫度與結垢物質的濃度）并不是達到過飽和程度就析出晶體，而是超過若干倍，結晶推動力足夠大時結晶才能自動進行，溶液開始過飽和到晶體能自動析出之間的區域叫介穩區。3.1.2影響介穩區的因素3.1.2.1結垢物質的溶解度：鹽類的溶解度越大介穩區越小磷酸鈣大于碳酸鈣大于硫酸鈣；3.1.2.2溫度：溫度低介穩區越寬。溫度越升高，分子活化能增加，擴散速度加快，晶體碰撞增加，結晶機會加大。3.1.2.3雜質：雜質越多介穩區越小（晶核亞鐵離子等）3.1.2.4阻垢劑的投加：可擴大介穩區，阻垢劑能抑制晶體的生長，使晶體結垢變形，使晶體變的疏松易被水流沖走，可使已結垢微粒處于分散狀態。3.2影響水垢的因素3.2.1補充水質的影響：濁度（懸浮物本身不能形成硬垢，起晶核作用，促進污垢沉積）、pH、堿度、硬度，含鹽量等。3.2.2水溫的影響：溫度高結垢越難控制。3.2.3水流速度：水垢附著速度隨流速增大減小，換熱設備水流分布不均的滯留區或死角易結垢。3.2.4換熱器壁溫：和流量有關。3.2.5換熱設備的材料和表面光潔度：導熱系數越大，壁溫高，越易結垢，表面光潔度粗糙易結垢。另外，濃縮倍數，藥劑停留時間，藥劑藥性都有影響。循環水系統結垢復雜，只有維持各因數的協調才能控制好系統。3.3循環冷卻水系統的防垢原理和方法3.3.1降低水的濁度3.3.2降低水中結垢離子的濃度（1.石灰軟化法，2.石灰純堿法，3.石灰石膏法-硫酸亞鐵混凝硬度可達0.3～0.4，4.離子交換法）3.3.3在循環水中加酸或二氧化碳（適合于水質要求不嚴的系統，pH小于6.5時無碳酸鈣垢，加硫酸pH控制在7.2～7.8同時添加緩蝕劑，加入硫酸量根據循環水堿度的變化確定，硫酸鈣含量超過500000每升時需改加鹽酸）3.3.4使用阻垢劑破壞結垢離子的結晶生長3.3.5投加水處理藥劑結垢是微溶物質達到過飽和后產生晶核，再形成少量晶粒，然后相互碰撞，并按一定的方式或形式排列長大，形成大晶體。投加藥劑可改變微溶物資晶體生長過程或形態，使之處于過飽和的介穩狀態，甚至使已結垢的附著物剝離。3.3.5.1螯和性（增加溶解度，封閉金屬離子）3.3.5.2抑制性（擴大介穩區抑制晶核長大使晶核排列無序發生畸變）3.3.5.3分散性（使晶核帶電相互排斥，減少碰撞）3.3.6物理阻垢（電場法，磁場法，超聲波法）4、阻垢分散劑及其性能評定早期水處理是加酸控制pH的酸性處理，當前為節約用水提高濃縮倍率改用投加化學藥劑的堿性處理法。4.1阻垢分散劑的種類4.1.1天然分散劑（丹寧，木質素，淀粉，纖維素等）阻垢性能低，高溫高壓易分解，促進微生物的繁殖。4.1.2均聚物（聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，聚馬來酸酐，聚環氧琥珀酸，）4.1.3共聚物（丙烯酸類共聚物、馬來酸類共聚物、蟥酸共聚物）4.1.4含磷阻垢劑（聚磷酸鹽，有機膦酸，有機膦羧酸等）4.2阻垢機理4.2.1螯合增溶（阻垢劑能與水中的Ca2+、Mg2+等陽離子形成穩定的可溶性螯合物，從而提高了冷卻水中Ca2+、Mg2+離子的允許濃度。）4.2.2晶格畸變（碳酸鈣垢是結晶體，嚴格排序，按一定方向成長的，加入阻垢劑后，吸附到碳酸鈣晶體的活性生長點上與Ca2+螯合，抑制晶格向一定方向生長，使晶格歪曲，長不大，晶體被阻垢劑分子包圍而失去活性。4.2.3分散性4.3阻垢劑的選擇，配方與性能評定由于循環水質各不相同，應根據水質條件選擇合適的阻垢劑，要具備阻垢效果好，化學性質穩定，與殺生劑、緩蝕劑并用不影響其他物質性能，無毒或低毒，投加方便，綜合成本低。4.3.1靜態阻垢評定法（24小時適合于結垢型水的初選，方法簡單，但沒考慮動態因素。）4.3.2動態污垢監測儀（腐蝕率，藥劑阻垢率，污垢熱阻7～15天）4.3.3動態模擬實驗法（可以比較全面的測定腐蝕、結垢數據，包括污垢熱阻等，7～30天）第三部分循環冷卻水的腐蝕及其控制1、循環冷卻水中金屬腐蝕機理1.1金屬的腐蝕是金屬在周圍介質（液體和氣體）的作用下，由于化學反應，電化學反應或物理作用使金屬受到破壞或性能惡化的現象。在循環水系統中腐蝕和結垢是兩大主要運行障礙，腐蝕會形成污垢，污垢導致腐蝕。在循環冷卻水系統中，常用的金屬在冷卻水中是不穩定的，最終要變為穩定的氧化態存在。1.2冷卻循環水中金屬腐蝕的機理1.2.1金屬的電極電位不同（金屬在水中腐蝕時以離子狀態轉入水中）1.2.2金屬的電化學腐蝕（由于金屬表面不平整，循環水中溶解物質不是絕對均勻，導致金屬表面電位不等，形成微電池）1.2.3冷卻水中產生電化學腐蝕的條件1.2.3.1導電介質（含有相當量的溶解鹽類的水）1.2.3.2陰陽極（電位較付的發生氧化反應，為陽極；電位較正發生還原反應，為陰極。）1.2.3.3傳遞電子的載體（金屬本體）1.2.4產生陰陽極的因素1.2.4.1金屬表面的不均勻性（金屬化學組織不均勻，應力分布不均，金屬表面有傷痕）1.2.4.2不同金屬接觸的電位差1.2.4.3濃差電池1.2.4.3.1金屬離子濃差電池（金屬離子濃度差異形成，低部為陽極，高部為陰極。在換熱器結構上有些縫隙，縫隙內金屬離子或腐蝕產物擴散不出來，濃度很高，使縫隙外形成陽極而受到腐蝕）1.2.4.3.2氧濃度差電池（最普遍，最難控制，危害最大。由于系統中溶解氧的濃度差形成，貧氧區電位較負，為陽極，富氧區為陰極。氧濃差電池有兩種類型：1.不同深度水中溶解氧濃度不同；2.最常見的垢下腐蝕，腐蝕部位在沉積物下面。不長時間會產生穿孔）1.2.4.3.3溫差電池（相同金屬材料浸在起始濃度相同的電解質中，如溫度不同，也會產生電位差。如銅片浸在硝酸銅溶液中，溫度高處銅片為陰極，溫度低處銅片為陽極而腐蝕。不同金屬對溫差引起的腐蝕不盡相同，鉛與銅相似，而銀與銅相反。溫差電池引起的腐蝕程度較小）1.3金屬腐蝕速度的表示方法（常見的表示方法）1.3.1質量變化法〔單位時間單位面積的質量損失，g/（m2·h）〕1.3.2深度法（單位時間內的腐蝕深度，mm/a）1.4《工業循環冷卻水處理設計規范》GB50050-2007的規定1.4.1碳鋼換熱器管壁的腐蝕速度＜0.075mm/a1.4.2銅、銅合金和不銹鋼換熱器管壁的腐蝕速度＜0.005mm/a2、冷卻水系統金屬腐蝕形態2.1金屬腐蝕的分類（全面腐蝕，局部腐蝕，應力腐蝕）2.2全面腐蝕與局部腐蝕全面腐蝕指腐蝕分布在整個金屬表面，由于金屬表面從微觀上分為陰陽極，形成極微小的腐蝕電池，這些微陽極和微陰極分布在整個金屬表面，形成了全面腐蝕，不易形成穿孔，腐蝕產物在整個金屬表面形成之后，又可能具有一定的保護作用，減緩腐蝕，所以全面腐蝕的危害性不是很大，在設計時可以適當增加壁厚；局部腐蝕是指腐蝕集中于換熱器的一定部位，腐蝕產物覆蓋不全面，沒有保護作用，腐蝕速度快，易穿孔。2.2.1局部腐蝕產生的原因2.2.1.1用保護膜或涂料抑制腐蝕時，保護膜或涂料局部脫落，為陽極受到腐蝕。2.2.1.2換熱器金屬本身的缺陷（表面的切割，擦傷，縫隙或應力集中的地方，電位特別低，成為陽極而受到腐蝕。）2.2.1.3致密的碳酸鈣水垢（抑制腐蝕，當局部脫落時，露出的金屬部分成為陽極而受到腐蝕。舊的循環水系統開車前必須將老垢清洗干凈）2.2.1.4循環水溶解氧濃度不同（富氧部分為陰極，缺氧部分為陽極而腐蝕）2.2.1.5換熱器表面局部附著的泥砂，沉積物等（黏附雜質的部分因缺氧而成為陽極受到腐蝕。）2.3冷卻水中常見的換熱器腐蝕類型2.3.1溶解氧腐蝕（全面腐蝕的典型，碳鋼設備在不含氧的純水中腐蝕遠小于溶解氧飽和的水，常見的是換熱器表面一層浮銹，腐蝕速度降低，一般沒加緩蝕劑的水中一兩天就會形成銹蝕）2.3.2點蝕（孔蝕或坑蝕，是循環水系統中破壞性最大的局部，劇烈的腐蝕形態，失重小，不易察覺，）解決方法：控制循環水氯離子濃度，選用抗蝕材料，投加緩蝕劑等。2.3.3縫隙腐蝕（金屬表面被覆蓋部位在一定環境中的局部腐蝕）解決方法：控制循環水氯離子濃度，選用抗蝕材料，投加緩蝕劑，減少表面沉積物，盡量避免縫隙。2.3.4接觸腐蝕（又稱電偶腐蝕，不同金屬接觸的電位差）2.3.5沖刷腐蝕（系統流速沖刷）2.3.6選擇性腐蝕（是在合金的某些特定部位有選擇地進行，其中電位較負的金屬或相優先溶解而被破壞，典型例子就是凝汽器黃銅管的脫鋅）2.3.7晶間腐蝕（是金屬材料在特定的腐蝕介質中沿著材料的晶界產生的腐蝕2.3.8應力腐蝕（多見于奧氏體不銹鋼、鈦合金和鋁合金。往往從點蝕、縫隙或腐蝕溝槽上開始，在腐蝕的部位產生應力集中，氯離子影響大。）2.3.9微生物腐蝕（往往是和電化學腐蝕同時發生的。1.細菌形成的黏泥沉積在金屬表面，破壞保護膜，形成垢下腐蝕；2.細菌的代謝作用使金屬的化學環境發生變化，引起氧和其他化合物的消耗，形成濃差電池。3、冷卻水系統金屬腐蝕影響因素影響循環水系統金屬腐蝕因素主要是：1.金屬本身的材質和內部結構，2.外部環境和運行條件。3.1水質影響3.1.1pH值（循環冷卻水一般在7.0～9.2，影響不大）3.1.2硬度(冷卻水中含有一定的鈣、鎂離子是有益的，可形成致密堅硬的水垢而減緩碳鋼的腐蝕，故軟水的腐蝕性比硬水嚴重3.1.3離子3.1.3.1金屬離子（1.鉀、鈉等堿金屬離子沒有明顯或直接的影響；2.銅、銀、鉛等重金屬離子對鋼、鋁、鎂、鋅這幾種常用金屬有害；3.中性溶液中，Fe2+對凝汽器銅管有保護作用，而Fe3+在酸性溶液中卻是一種陰極反應加速劑而促進腐蝕反應。4.Zn2+對鋼有緩蝕作用，故鋅鹽廣泛用作緩蝕劑3.1.3.2陰離子（1.鹵素離子均屬侵蝕性離子，濃度高時能穿透金屬表面的保護膜，導致局部腐蝕；2.硫酸根離子只有在硫酸鹽還原菌嚴重生長時會加速腐蝕，一般情況下不會對金屬造成太大的腐蝕影響。3.氧化性的鉻酸根、鎢酸根、鉬酸根、硅酸根、磷酸根等陰離子可以起到抑制腐蝕的作用。3.1.4絡和劑（如NH3、CN-能與金屬離子形成可溶性的絡離子，降低金屬離子的濃度，使金屬的電極電位降低，加速金屬的腐蝕反應。3.1.5溶解氣體（1.氧，一般水中含量6～10毫升每升，，30度時水中含量8～9毫升每升不超過臨界點（PH高就低）二氧化碳，氨，硫化氫，二氧化硫，氯氣）3.1.5.1氧，一般水中含量約為6～10毫升每升，氧對鋼鐵的腐蝕有兩個相反的作用：1.低濃度時參加陰極反應，加速腐蝕；2.過臨界點后在金屬表面形成氧化膜，抑制腐蝕。3.1.5.2二氧化碳（與溶解氧相比，對腐蝕的影響是較輕微的。）3.1.5.3氨（氨會對銅合金設備產生選擇性腐蝕，生成可溶性的銅氨絡合物。）3.1.5.4硫化氫（最有害的氣體之一，硫化氫會加速銅、鋼和合金鋼的腐蝕，尤其是加速凝汽器銅合金管的點蝕；硫化氫能促使金屬鐵活化區的腐蝕作用，生成硫化亞鐵沉淀，硫化亞鐵對金屬鐵來說是陰極，金屬鐵為陽極，導致電偶腐蝕。3.1.5.5二氧化硫（溶于水形成亞硫酸，造成酸腐蝕。）3.1.6懸浮物和沉積物（產生垢下腐蝕）3.2運行條件的影響3.2.1流速（沖刷磨損，氧的擴散速度加快，腐蝕增加）3.2.2溫度（一般來說，溫度升高，金屬腐蝕加重）3.2.3熱負荷（熱負荷大金屬會產生熱應力腐蝕，破壞保護膜，溶解氧易析出）3.3其他因素（試壓后化學清洗不徹底，清洗后沖洗，中和，預膜，鈍化不徹底）3.4冷卻水系統金屬腐蝕的控制3.4.1添加緩蝕劑3.4.2提高運行pH值（不能一味提高pH，循環水不宜在pH大于9.5運行，腐蝕性強的循環水可選擇高一些的運行pH，高堿高硬的循環水則不要選擇過高的運行pH，有嚴重結垢傾向的水質甚至可在酸性條件下運行）3.4.3涂加防腐材料（有好的穩定性，和金屬結合力強，不降低換熱器的功率，防止微生物生長，在高溫下不被破壞）3.5緩蝕劑的作用機理及分類3.5.1陽極型緩蝕劑（氧化金屬表面形成保護膜，和離解的金屬離子形成沉淀覆蓋金屬表面，需要氧的存在）3.5.2陰極型緩蝕劑（在金屬表面形成沉淀膜，覆蓋陰極表面，阻礙氧的擴散，聚磷酸鹽和鈣鹽）3.5.3吸附性膜（和金屬親和力強，在金屬表面定向吸附抑制腐蝕）第四部分循環冷卻水微生物的危害及控制1、循環冷卻水中的微生物敞開式循環冷卻水系統與大氣相通，空氣，灰塵，微生物等進入系統。水溫適宜，32～42℃，pH適中，雖然在正常情況下水中營養物質較少，但由于蒸發濃縮而增長。如煉油廠的油類，化肥廠的漏氨，和藥劑的使用不合理，微生物會迅速增長，使水質惡化，變渾，發臭，形成粘泥堵塞管道，降低水處理藥劑性能，加快設備腐蝕。1.1冷卻水系統中微生物的來源1.1.1空氣及攜帶的灰塵等雜質（一座稍大的冷卻塔每天進入系統的灰塵可達上百公斤）1.1.2補充水（較潔凈的補充水也含有細菌）1.1.3工業污染和泄漏（泄漏物，雨水，其他水源）微生物進入系統后，由于合適的條件（溫度，pH（6-9），營養物質，水的渾濁度，陽光，含氧量）而繁殖增長，營養元減少到一定時停止增長。1.2、冷卻水系統中微生物的分類1.2.1細菌（本身不參與腐蝕，而是產生黏泥，產黏細菌；鐵沉積細菌（鋼廠）；產硫化物細菌（pH5-8.6，無氧區，水中的硫酸根既可以是補水帶入也可是加硫酸控制結垢時帶入，細菌可將其還原成硫化氫）；硝化細菌；硫細菌（將可溶性硫化物轉變為硫酸）1.2.2真菌（發生黏泥，棉花狀）1.2.3藻類（光合作用，形成黏泥，惡化水質，發黑變臭，為其他微生物提供養分）2、循環冷卻水微生物的腐蝕循環水系統的微生物危害表現在腐蝕和黏泥方面，比水垢危害大。2.1微生物的腐蝕形態2.1.1微生物的代謝產物的腐蝕（硫細菌，亞硝化桿菌和硝化桿菌，厭氧硫酸鹽還原菌，腐蝕鋼和不銹鋼時生成硫化亞鐵黑色沉積物，滴加鹽酸會有硫化氫氣味，藻類呼吸產生二氧化碳，降低pH。）2.1.2形成氧濃度差2.2微生物的腐蝕機理2.2.1厭氧腐蝕（厭氧硫酸鹽還原菌，生成硫化亞鐵，局部腐蝕，點蝕最高可達每年4厘米而正常只有幾毫米）2.2.2好氧腐蝕（氧的濃度差鐵細菌，硫細菌等）2.2.3生物膜的腐蝕（微生物排泄粘稠物吸附的黏土，垢污，尸體，粉塵等）2.2.4藻類生物（呼吸二氧化碳吐出氧氣）2.3幾種材料的腐蝕2.3.1鐵和低碳鋼（鐵細菌，硫氧細菌，硫酸鹽還原菌，硝化細菌等可將PH降低，引起點蝕）2.3.2不銹鋼（產酸細菌，產生黏泥形成氧濃度差，微生物的代謝產物）2.3.3銅及其合金（產酸細菌，產生黏泥形成氧濃度差，微生物的代謝產物，銅離子對大多微生物有毒）2.3.4鋁及其合金（產酸細菌，產生黏泥形成氧濃度差，微生物的代謝產物）3、循環冷卻水微生物的粘泥3.1黏泥的產生（由生物群體及其粘性分泌物，泥砂，無機物垢，塵土等組成的軟性沉積物和流速有關，污垢熱阻大，灼燒中減量越大污垢熱阻越大）3.2黏泥的危害3.2.1附著在換熱器表面或冷卻塔表面影響傳熱或冷卻效果；3.2.2黏泥的附著可使水流量減小，輸水阻力增大，增加泵壓；3.2.3黏泥的附著增加腐蝕；3.2.4提供了厭氧細菌的生存環境；3.2.5阻礙緩蝕劑的到達換熱器表面；3.2.6影響外觀。4、循環冷卻水微生物的控制4.1控制指標《GB50050-95》規定：異氧菌小于5×100000個每毫升，黏泥量小于4毫升每立方。4.2控制方法4.2.1加強原水處理，改善補充水水質；（循環水中油含量小于5-10毫克每升，旁濾）4.2.2投加殺菌劑（沖擊式投加，抗藥性）4.2.3冷卻塔的防護（防止陽光照射，涂殺生涂料，）4.2.4定期改變水溫，流速，含鹽量（改變流量提高溫度）4.2.5運行維護（停車24吹小時要將系統排空干，不能排空投加殺生劑，定期清洗剝離）4.2.6選用耐腐材料第五部分循環冷卻水系統的清洗和預膜循環冷卻水系統，無論是新系統或老系統，在開車正常投藥之前都要進行系統清洗和預膜。新系統的設備和管道在安裝過程中難免會有焊渣、雜物、塵土、油污，需清洗后預膜，金屬表面上很快形成一層保護膜，在日常運行加藥后補膜。在設備檢修時，清洗是主要任務，目的是恢復設備效率（輸水效率，傳熱效率，藥劑作用效率），預防事故，確保設備安全運行。清洗包括物理清洗和化學清洗，化學清洗后要進行預膜處理。1、物理清洗（人工清洗，吹氣，水沖洗，膠球清洗，濕式噴砂清洗，超聲波清洗）1.1物理清洗的優點：1.1.1無須化學藥劑；1.1.2沒有清洗廢液的處理；1.1.3不會引起設備腐蝕；1.1.4管道泥沙堵塞時化學清洗沒用而物理清洗可達到效果；1.2物理清洗的缺點：1.2.1須停車后進行；1.2.2對于硬垢和腐蝕產物效果不佳；1.2.3比較費時、費力。2化學清洗、（運用化學藥劑使污垢溶解，疏松，脫落或剝離；浸泡法，噴淋法，泡沫法，循環法；化學清洗常