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企业动态

循环水结垢及腐蚀机理

1 循环水结垢及腐蚀机理 

1.1 结垢现象 

工业循环冷却水系统在运行过程中,由于水分蒸发、风吹损失等情况使循环水不断浓缩,其中所含的盐类超标,阴阳离子增加、pH值明显变化,致使水质恶化,天然水中溶解有各种盐类,如重碳酸盐、碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐等。最常见的水垢成份是CaCO3。CaCO3在水中的溶解度很小,而且碳酸钙的溶解度与一般的盐类不同,它的溶解度随着温度的升高反而降低。也就是说,随着温度升高,CaCO3结垢倾向增大,主要有以下几个原因。 

(1)盐类浓缩作用 

当天然水作为补充水进入循环水系统后,经蒸发浓缩,水中离子浓度增加,PH值和温度等因素发生变化,致使某些离子含量超过其难溶盐类的溶度积而析出形成水垢。 

(2)循环冷却水的脱碳作用。根据水质概念,循环水中钙、镁的重碳酸盐和游离CO2,存在以下平衡

Ca(HCO3)2→←CaCO3↓+CO2↑+H2O 

Mg(HCO3)2→←MgCO3+ CO2↑+H2O 

+2H2O→Mg(OH)2+↓+CO2↑+H2O 

当循环水与空气接触时,水中原有的CO2就会大量溢出,破坏以上平衡,使平衡向生成碳酸钙或氢氧化镁的方向移动,而产生水垢。 

(3)循环冷却水的温度上升。循环冷却水的温度上升后,一方面降低了钙、镁碳酸盐的溶解度,另一方面使碳酸盐平衡关系向右转移,提高了平衡CO2的需要量,从而使产生水垢的趋势增加。相反,循环水在冷却塔内降温后,平衡CO2的需要量也降低,当需要量低于水中实际的CO2含量时,水就具有侵蚀性和腐蚀性。 

1.2 腐蚀现象 

在循环冷却水系统中,除了在低温区有可能产生CO2的酸性腐蚀以外,水中溶解氧是饱和的,因此容易产生氧的去极化腐蚀。另外,盐类浓缩、温度上升、沉积物沉积和微生物滋长等,都是促进腐蚀的因素。 

2 循环水结垢及腐蚀控制 

2.1 结垢控制 

(1)石灰沉淀法 

用石灰软化去除致垢盐分。 

该处理系统的工艺流程是: 

高纯度粉状消石灰→石灰筒仓→螺旋输粉机→缓冲斗→精密称重干粉给料机(电子皮带秤)→石灰乳搅拌箱→石灰乳泵→5%石灰乳→澄清池→变孔隙滤池→循环水系统补充水→冷却塔水池 

该系统还配有混凝剂配制、投加系统、加酸调节PH系统、加氯系统和自动压缩空气系统 

(2)限制循环水中致垢盐分,主要是碳酸钙的浓度。一般用限制循环水浓缩倍率的方法,也可用碳酸盐硬度较小的水作为补充水。 

(3)将难溶的碳酸钙加酸后转变为溶解度高的盐类。 

(4)加入阻垢剂,提高循环水的极限碳酸盐硬度,使碳酸钙晶体畸变,并起分散螯合作用,从而达到阻垢目的。 

(5)控制产生结垢的各种物理化学因素,如适当降低水温差,降低热负荷,避免过高的PH值和提高水流流速等。 

(6)采用物理水处理法,使循环水通过磁场、高压静电场或低压电厂作用,将水中的杂质变成松散的泥渣或软垢随排污排出。 

常用的阻垢剂有聚磷酸盐、有机磷酸(盐)、聚丙烯酸等。 

聚磷酸盐不仅是阻垢剂,而且还是缓蚀剂。采用六偏磷酸钠作阻垢剂时,循环水的极限碳酸盐硬度,可按下式计算: 

Hcw=6-0.15Hz 

其加药量,一般控制在1~5mg/L范围,碳酸盐硬度较高的水可采用上限。聚磷酸盐在水中会分解生成正磷酸盐,它与水中Ca2+渐渐反应形成沉积物,使水中磷酸盐含量降低,增大加药量。此外,正磷酸根是微生物的营养物质,会促进冷却水中微生物的生长,这是应用聚磷酸盐时必须注意的问题。有机磷酸(盐)具有阻垢和缓蚀双重作用。一般在采用有机磷酸(盐)作为阻垢剂使用时,投加量为1~5mg/L,当有机磷酸(盐)投加量接近5mg/L左右时,其所能维持的极限碳酸盐硬度增加值有限,因而过分加大剂量的意义不大。聚丙烯酸不仅有良好的阻垢性能,还能对非晶状的泥土、粉尘和腐蚀产物以及生物碎屑等起分散作用。在与磷系药剂配合使用时,聚丙烯酸钠的一般用量为1~5mg/L,用量不宜过高,如超过5mg/L,会在换热器表面生成聚丙烯酸钙的沉淀,结成硬垢,且不易清除。 

2.2 腐蚀抑制 

(1)投加缓蚀剂 

通过在循环水中添加缓蚀剂,就能有效地降低循环水系统中金属设备的腐蚀速度。 

(2)造膜法 

① 一次造膜法。一次造膜法就是在凝汽器停运的条件下,将硫酸亚铁溶液通过凝汽器铜管,进行专门的造膜运行。此法适用于新通过投入运行以前和通过检修后的启动前。 

② 运行中造膜法。造膜是应每隔24h连续加1h FeSO4溶液,或每隔12h连续加FeSO4溶液0.5h。加药时使通过凝汽器的冷却水中含铁1mg/L。运行中加药地点设在凝汽器的冷却水入口端,距离应适宜。 

3 结束语 

综上所述,可得到以下结论: 

1.循环水中产生的盐垢一碳酸钙垢为最常见,危害最大,因此,防垢处理主要以防止碳酸钙水垢为主。

2.金属腐蚀由电化学、微生物、酸引起,它的控制主要是加缓蚀剂和杀菌剂。

相关标签:阻垢缓蚀剂
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