关于冷却水处理,科普下。
循环冷却水系统中的问题:
腐蚀的定义:腐蚀是金属转变成金属氧化物的过程。
阳极:Fe Fe2++2e
阴极:2H2O+O2+4e 4OH-
金属在水中的腐蚀是电化学腐蚀。
腐蚀的形式:根据腐蚀时腐蚀面积的大小,可分为以下几种:
一般腐蚀
局部腐蚀:点蚀、电偶腐蚀、氧浓差腐蚀、不锈钢应力破裂。
腐蚀的危害:腐蚀产物成为软垢的一部分,增加软垢;损坏设备、缩短设备寿命;增加维修费用。
冷却水处理主要因素和指标
敞开式循环冷却系统冷却水主要水质指标
循环冷却水结垢控制指标
影响因素:
①盐分浓缩:CaCO3、CaSO4、MgSO4结垢。
②悬浮固体及有机物浓度。
③热交换器提高了水温的影响。
④水处理药剂。
冷却水处理的方法与控制
水中常见沉积物:水垢、污泥、生物粘泥等。
水垢是水中的溶解盐类结晶析出沉积在金属表面的物质(主要是硬度成分)。
污泥是泥沙微生物残骸黏土胶体等沉积物。
生物粘泥是专指以微生物代谢物、残骸及菌团形成的沉积物。
结垢控制
(1) 控制循环水的浓缩倍数
(2) 处理补充水
(3) 提高水的极限碳酸盐硬度
(4) 投加阻垢剂
腐蚀控制
(1) 投加缓蚀剂
(2) 除去水中易产生腐蚀的杂质
(3) 阳极保护
(4) 改进设备材质
缓蚀剂类型与缓蚀原理
(1) 氧化膜型缓蚀剂
(2) 水中离子沉淀膜型缓蚀剂
(3) 金属离子沉淀膜型缓蚀剂
(4) 吸附膜型缓蚀剂
除污垢与微生物控制
1.化学药剂法
1)氧化型杀菌剂
2) 非氧化型杀菌剂
3)表面活性剂杀菌剂
2.旁滤
污垢的控制
⑴ 对补充水进行预处理,降低浊度
⑵ 做好循环水水质处理
⑶ 投加分散剂
可将粘合在一起的泥团杂质等分散成微粒悬浮于水中,随水流流动而不沉积,从而减少污垢对传热的影响,部分悬浮物还可随排污排出。
⑷ 增加旁滤设备。
循环冷却水系统金属腐蚀的控制
⑴ 添加缓蚀剂
缓蚀剂是一种用于腐蚀介质中抑制金属腐蚀的添加剂,它用量少,不会改变腐蚀介质的性质,不需特殊投加设备,也不需对设备表面进行处理。因此,使用缓蚀剂是一种经济效益较高且适应性较强的金属防护措施。
在敞开式循环水系统中,常用的缓蚀剂有硅酸盐、钼酸盐、锌盐、磷酸盐、聚磷酸盐、有机多元膦酸、巯基苯并噻唑(MBT)、苯并三唑(BTA)和甲基苯并三唑(TTA)、硫酸亚铁等,并且为了减轻环境富营养化的压力,目前更趋向于使用后面几种有机膦酸盐和低磷缓蚀剂。
⑵ 提高循环水的pH值
提高循环水的PH值,使金属表面生成氧化性保护膜的倾向增大,易于钝化,从而有利于控制设备腐蚀。
敞开式循环冷却水系统通常通过在冷却塔内的曝气提高PH值,当水中和空气中的CO2达到平衡时,水的PH为8.5左右。
提高循环水的PH值后,不可避免的带来一些问题:循环水结垢倾向增大;设备腐蚀速度下降,但还不能满足要求;某些常用缓蚀剂失效。目前可通过添加专门为碱性冷却水处理开发的复合缓蚀剂来解决,例如:聚磷酸盐-锌盐-膦酸盐-分散剂、聚磷酸盐-正磷酸盐-膦酸盐-三元共聚物、有机多元膦酸-聚合物分散剂-唑类、多元醇磷酸酯-丙烯酸系聚合物、HEDP-PMA等。这些水处理剂的复合配方可发挥出除垢和防腐的综合作用,由于协同或增效作用,它比单一药剂的单一作用,效果更显著,这也是缓蚀剂的发展趋势。
⑶ 选用耐蚀材料的换热器
⑷ 用防腐涂料涂覆
通过防腐涂料的屏蔽、缓蚀、阴极保护及PH缓冲作用来保护设备不受腐蚀。
污垢系数对空调系统的影响
ARI水冷机组空调工况的进出水温度没有变化,水侧污垢系数有不断降低的趋势,在92版中水侧污垢系数均为0.044 m2•℃℃/KW,1999年初发布的ARI550/590标准中冷冻水侧污垢系数降至0.018 m2•℃KW。
冷水机组ARI标准空调工况的变化
中国现行标准:GB/T18430.1-2007《蒸汽压缩循环冷水(热泵)机组 第1部分:工业或商业用及类似用途的冷水(热泵)机组》中规定水冷式冷凝器污垢系数为是0.044m2·℃/ kW。
ASHARE研究表明:水中的化学成份在限定范围内且无生物有机物和固态悬浮物,并对冷却塔进行良好维护保养,机组短期内的水侧污垢系数不超过0.018 m2•℃/KW。水侧污垢系数差异对机组负荷效率的影响:
对于不同类型的冷水机组和同类机组的不同型号,水侧污垢对传热温差的影响取决于传热管强化表面的性能参数和换热器的类型,结构及传热管的数量,因此水侧污垢系数增大带来的附加温差可能大于1.1℃,姑而对机组满负荷效率下降的影响进一步增大,见下表。
水侧污垢系数增大造成附加温差增大对效率的影响