循环水系统中的水垢及其控制

化学工程与装备2012年第3期Chemical Engineering& equipment2012年3月循环水系统中的水垢及其控制闫帅(天津辰力科技发展有限公司,天津300400摘要:在循环水系统中,如果产生严重的结垢,会对整个系统的运行产生严重的影响,必须要对循环水系统的结垢进行严格处理。本文就循环水系统中的水垢形成原因和影响,以及控制方法等等一些关于循环水系统中的水垢方面的问题做出了阐述关键词:循环水系统:水垢:控制在系统的长期运行中,就会在循环冷却水系统中产生-候就会产生大量的不溶于水的物质从水中析出,从而就会些问题,影响系统的运行,其中最严重的就是水垢、污垢、产生水垢腐蚀及微生物危害,这四种危害中有着相互的联系。如图:(3)在系统运行的过程中,突然出现冷却水的中断,腐蚀从而导致循环冷却水系统中的水出现沸腾汽化,在系统停止运行后,冷却水的供应过早终止,导致冷却水的温度升高这些都会导致水垢的产生2水垢的种类以及性质做生物水垢的成分往往不是单一的化合物,而是由很多种化合物组成的混合物,这种混合物中结构成分较为复杂,但是其中往往会有某一种,或是某几种化合物为混合物的主体,在水垢循环冷却水系统中的水垢,大体可以分为四类:碳酸盐水垢在循环冷却水系统中,其中微生物问题最为微妙,任硫酸盐水垢、硅酸盐水垢、混合水垢。其中混合水垢是前面何一方的问题均可加剧微生物的问题,而微生物的问题也会几种几种水垢的混合物,要想知道其中的主要成分可以从颜色和加剧腐蚀、污垢和水垢的情况。本文就这四种危害中的水垢化学性质来进行鉴定问题作为主要研究方向。3水垢的危害在循环冷却水系统中,水垢的产生主要是一些不溶于水(1)致密的微溶性盐类水垢的导热性很差,水垢的热的物质的沉淀,比如CaCO3、Zn(0H2Ca3(P04)2、Casi03等阻大概是金属的40倍以上。因此在水垢形成后,轻则导致如果这些沉淀的量较少,在不影响换热效果的情况下,或对换热器的效率降低,严重时甚至会导致换热器的堵塞,增大高硬度、碱度的水质本身,控制沉积速率,即可认为是保护系统压力,让水泵和冷却塔的效率下降,增加能量的消耗膜。这种系统中循环冷却水系统的水量、水质、微生物繁殖降低产量,造成局部的腐蚀加快,造成非正常停产,对产品金属保护膜修复等在动态运行中保持基本平衡质量也会产生很大的影响,形成对工作人员的安全隐患1循环冷却水系统产生水垢的原因(2)在循环冷却水系统中产生结垢,再加上水中溶解在循环冷却水系统如果水垢产生的严重,因为水垢的热的水,循环冷却水系统中的金属就会发生电化学腐蚀,造成阻大约是钢板的40倍,这就会严重影响系统的运行,那么金属溶解,设备是使用寿命变短,增加维修费用,对政策生循环冷却水系统中的水垢是如何产生的呢?产产生严重中国煤化工(1)冷却水的水质指标达不到规定的要求(3)水CNMHG的增加,降低金(2)在系统的运行中,局部的温度较高,同样会有不属表面保护膜课扩性呢溶于水的物质从水中析出,产生水垢;1.3循环冷却水系统(4)水垢的形成能够促进微生物繁殖、集结及粘液分中冷却水流量不足,这就导致了水温高于了40℃,这个时泌,若情况严重,半月内就使设备热负荷下降50%,停产、闫帅:循环水系统中的水垢及其控制清洗、检修会给工厂造成重大的经济损失。特别是其中的的在中垦殖方法能偶有效的去除水质的制垢盐分,纺织碳铁细菌、硫酸盐还原菌、硝化细菌会使金居腐蚀,严重时会酸盐水垢的形成,但是这种方法的基建和运行费用很高,很造成穿孔、形成渗漏,直接导致生产停顿、设备检修、设备少在大型循环水系统中使用。使用寿命缩短并造成经济损失。4.1.5加酸法4循环冷却水系统水垢的预防和控制碳酸钙的在水中溶解度很低,而硫酸钙的溶解度很高,为了防止各种水垢和附着物的产生,保证循环冷却水系大概是碳酸钙的106倍。因此在循环冷却水系统中,可以加统的安全和经济运行,必须要做好循环冷却水系统水垢的预入少量的浓硫酸,让其在水中和碳酸钙进行反应,从而控制防和控制工作冷却水的结垢,其反应式为4.1无机盐和栲胶复合防垢法Ca〔HCO)2+HS04~CaSO4+2HO+2CO2↑4.1.1碳酸钠4.1.6通入cO2在进行热交换的过程中,使用碳酸钠溶液会和钙生成水在在曝气的条件下水中的碳酸氢钙会产生分解,其反渣状的碳酸钙,而不会附着在循环冷却水系统的受热面中应式为:从而纺织了硅酸钙和硫酸钙水垢的形成Ca(HCO-):-CaCoh!+HLO+CO4.1.2磷酸钠这个时候向水中通入CO2能够促使反应平衡的逆向移在进行热交换的过程中,使用磷酸钠可以和水中的钙反动移动,让CaCO2生成Ca(HC).从而减少水垢的生产。但应形成分散装的磷酸钙,当水循环中的砖酸离子和氢氧离子是这种方法在水通入以后,平衡会向右边移动,产生CaCO的含量较大时,还可以形成水渣状的碱式磷酸钙,让老垢脱沉淀,因而这种方法的使用并不多。落,并和冷却水套以及管壁内表面作用形成一侧无念观磷酸4.2栲胶亚铁的保护膜,防止腐蚀的发生。使用栲胶可以在循环冷却水系统金属表面生产一层保4.1.3氢氧化钙护膜,其主要成分为单宁酸铁,这层保护膜能够有效的防止氢氧化钠的用途主要是用来消除水中的镁元素,形成不腐蚀,让循环冷却水系统中悬浮的杂质和水渣凝聚在一起溶于水的氢氧化镁沉淀,同时让细小分散的碳酸钙形成稳定从而方便清除。栲胶还会和水中的氧发生作用,防止氧的去的微粒,在这个过程中,碳酸钙还会因为吸附了氢氧离子而极化腐蚀变得带负电,从而互相之间很难会产生粘结现象,成为一种4.3使用阻垢剂分散、稳定的状态,而且这种带负电的碳酸钙微粒,很难吸阻垢剂的购买,要根据循环冷却水系统中水的用量和硬附在水套和管壁的金属表面形成水垢,并在水循环系统中形度来确定使用阻垢剂的量,同时还要根据不同的季节进行适成一定的碱性,防止金属被酸性物质所腐蚀。当的调整,这就需要根据实际的情况而定。阻垢剂主要分为4.1.4离子交换软化法两大类阻垢缓蚀剂和阻垢分散剂这种方法是利用钠型阳离子交换树脂上的钠离子和补4.3.1阻垢缓蚀剂充水中的钙离子进行交换,降低补充水中的钙硬度,把原来阻垢缓蚀剂能够拥有阻垢和缓蚀的作用,常用的阻垢缓的水变成软水:其反应式为:蚀剂有聚磷酸盐、磷酸酯、有机多元脚酸,其中的代表物分R(SO,Na)2+Ca(HCO.)2-R(SO,), Ca+2NaHCO,别为六偏磷酸钠(SHP)、多元醇磷酸酯(POE)、ATMP。坚信软水中只有少量的钙离子或是不含钙离子,在进入冷却阻垢剂有2-膦酸基丁烷-1,2,4三羧酸( PBTCA)、HPA(羟水系统中,就不易机构。而失效后的离子交换树脂可以用基膦酰基乙酸)和 PAPEMP(多氨基多醚基甲叉膦酸盐),它的5%到8%的Nacl溶液将它再生,其反应式为结构式见下图:R(SO)Ca+2NaCl→R(SONa)2CaCl2(再生反应)CH2-CooEOHHo-3-—cro-n中国煤化工OH CH2CNMHGCH5--CooHPBTCA结构式结构式闫帅:循环水系统中的水垢及其控制0(HO2—cH2CHCH2-P(OH)HC—CH2-00 HCH)nHO2P—CH2CH2-P(OH)2PAPEM结构式在以上的有机磷缓蚀阻垢剂的使用过程中,要注意控制于胶状物的物质(Na2[CaNa2(P03);]),让循环冷却有机磷的分解,尽量不要使用含有活性氯的杀生剂,以免造水系统的内部水垢变成一种易溶于水的复盐,变得稳定:成有机磷的分解形成磷酸离子,从而产生大量的磷酸钙沉积Na(PO)6+CaS0,→Na2[CaNa2(PO2)·]+Na2S0在换热器的表面。Na( PO,6+ CaCO.-Naz CaNa:( PC4.3.2阻垢分散剂从此看出使用上偏磷酸钠来进行冷却水的处理,不但能阻垢分散剂既有阻垢作用,又有分散作用,一半没有缓够防止钙、镁盐产生不溶于水的物质,还能够清除已经在水蚀作用,常用的阻垢分散剂有聚丙烯酸(PAA)、水解聚马来中形成的水垢。另外上偏磷酸钠还有着一定的抗腐蚀性能酸酐(HPMA)丙烯酸/丙烯酸羟丙酯的共聚物,较新的阻垢上偏磷酸钠能够吸附在金属的表面,然后形成一层保护膜,分散剂有丙烯酸(AA)/2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺·酸类防止金属被腐蚀(AMPS)共聚物AAP的二元或三元共聚物,其结构式为:5结语循环冷却水系统中水垢的形成还和所使用的水的水质有着很大的关系,因此在日常的管理还要加强水质的管理,H建立一套完善的管理制度,同时结合以上的水垢的防治方法做好循环冷却水系统中水垢的控制工作,保证整个冷却系统COOH的正常运行,提高各项设备的使用率和运转率,发挥出更好NHCH2so的经济价值CH参考文献在冷却水处理中,MA/AMPS类的共聚物主要用于与锌盐1]马玉梅.煤气压缩机循环冷却水系统结垢处理[J].山复配成一些复合水处理剂以稳定锌盐,去防止锌离子在高东冶金,2011(02)pH的冷却水(例如不加酸调pH的碱性冷却水)中发生沉淀而2]周开敏,施哲,周廷熙,等.循环冷却水系统换热设备的结垢和腐蚀控制[J].硫酸工业,2010(01)4.4上偏磷酸钠软化冷却循环水防垢法[3]李建玺,罗丹,张宝山,等.循环冷却水结垢倾向判为了防止循环冷却水系统的结垢,还可以使用上偏磷酸断方法[J].热力发电,2010(08)钠进行对冷却水的处理,上偏磷酸钠(№a(P03)s)是一[4]唐飞,郑爱萍,宋昭峥.工业循环冷却水阻垢剂的应种化学药剂,从性质上看,它易溶于水,且能够稳定重碳酸用和研究进展[J].化工科技,2010(03)盐,能够让过饱和的重碳酸盐在水溶液中形成一种稳定状态5吴静然V凵中国煤化工系统中沉积物控同时还能偶和钙、镁的盐类沉淀物产生作用,形成一种类似制的研CNMHG