工業(yè)循環(huán)水處理劑廠家冷卻塔冷卻水處理介紹
發(fā)表時(shí)間：2023-03-06
冷卻塔冷卻水在循環(huán)系統(tǒng)中不斷循環(huán)使用，由于水的溫度升高，水流速度的變化，水的蒸發(fā)，各種無機(jī)離子和有機(jī)物質(zhì)的濃縮，冷卻塔和冷卻水池在室外受到陽(yáng)光照射、風(fēng)吹雨淋、灰塵雜物的進(jìn)入，以及設(shè)備結(jié)構(gòu)和材料等多種因素的綜合作用，會(huì)產(chǎn)生比直流系統(tǒng)更為嚴(yán)重的沉積物的附著、設(shè)備腐蝕和微生物的滋生，以及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等問題。
一、冷卻水系統(tǒng)產(chǎn)生的問題
1、結(jié)垢
一般天然水中都溶解有重碳酸鹽，這種鹽是冷卻水發(fā)生水垢附著的主要成分。
在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，重碳酸鹽的濃度隨著蒸發(fā)濃縮而增加，當(dāng)其濃度達(dá)到過飽和狀態(tài)時(shí)，或者在經(jīng)過換熱器傳熱表面使水溫升高時(shí)，會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)：
Ca(HCO3)2=CaCO3+CO2+H2O
CaCO3沉積在換熱器傳熱表面，形成致密的碳酸鈣水垢，它的導(dǎo)熱性能很差。不同的水垢其導(dǎo)熱系數(shù)不同，但一般不超過1.16W/（m·K），而鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)為45W/（m·K）。
2、腐蝕
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，大量的設(shè)備是金屬制造的換熱器。對(duì)于碳鋼制成的換熱器，長(zhǎng)期使用循環(huán)冷卻水，會(huì)發(fā)生腐蝕穿孔，其腐蝕的原因是多種因素造成的。
2.1冷卻水中溶解氧引起的電化學(xué)腐蝕
敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，水與空氣能充分地接觸，因此水中溶解的O2可達(dá)飽和狀態(tài)。當(dāng)碳鋼與溶有O2的冷卻水接觸時(shí)，由于金屬表面的不均一性和冷卻水的導(dǎo)電性，在碳鋼表面會(huì)形成許多腐蝕微電池，微電池的陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)分別發(fā)生下列的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)：
在陽(yáng)極區(qū)Fe=Fe2++2e
在陰極區(qū)1/2O2+H2O+2e=2OH-
在水中Fe2++2OH-=Fe（OH）2
Fe（OH）2=Fe（OH）3
這些反應(yīng)，促使微電池中的陽(yáng)極區(qū)的金屬不斷溶解而被腐蝕。
2.2有害離子引起的腐蝕
循環(huán)冷卻水在濃縮過程中，除重碳酸鹽濃度隨濃縮倍數(shù)增長(zhǎng)而增加外，其他的鹽類如氯化物、硫酸鹽等的濃度也會(huì)增加。當(dāng)Cl-和SO2-4離子濃度增高時(shí)，會(huì)加速碳鋼的腐蝕。Cl-和SO2-4會(huì)使金屬上保護(hù)膜的保護(hù)性膜的保護(hù)能降低，尤其是Cl-的離子半徑小，穿透性強(qiáng)，容易穿過膜層，置換氧原子形成氯化物，加速陽(yáng)極過程的進(jìn)行，使腐蝕加速，所以氯離子是引起點(diǎn)蝕的原因之一。
對(duì)于不銹鋼制造的換熱器，Cl-是引起應(yīng)力腐蝕的主要原因，因此冷卻水中Cl-離子的含量過高，常使設(shè)備上應(yīng)力集中的部分，如換熱器花板上脹管的邊緣迅速受到腐蝕破壞。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中如有不銹鋼制的換熱器時(shí)，一般要求Cl-的含量不超過300mg/L。
對(duì)于碳鋼而言，S2-、油污、酸、堿的腐蝕是劇烈的，尤其是S2-引發(fā)的一系列生化腐蝕極易造成管道的大面點(diǎn)蝕穿孔，其對(duì)金屬的腐蝕能力遠(yuǎn)大于Cl-、SO2-4等離子。
2.3微生物引起的腐蝕
微生物的滋生也會(huì)使金屬發(fā)生腐蝕。這是由于微生物排出的粘液與無機(jī)垢和泥砂雜物等形成的沉積物附著在金屬表面，形成氧的濃差電池，促使金屬腐蝕。此外，在金屬表面和沉積物之間缺乏氧，因此一些厭氧菌（主要是硫酸鹽還原菌）得以繁殖，當(dāng)溫度為25～30℃時(shí)，繁殖更快。它分解水中的硫酸鹽，產(chǎn)生H2S，引起碳鋼腐蝕，其反應(yīng)如下：
SO2-4+8H++8e=S2-+4H2O+能量（細(xì)菌生存所需）
Fe2++S2-=FeS
鐵細(xì)菌是鋼鐵銹瘤產(chǎn)生的主要原因，它能使Fe2+氧化為Fe3+，釋放的能量供細(xì)菌生存需要。
細(xì)菌
Fe2+=Fe3++能量（細(xì)菌生存所需）
3、微生物和粘泥
冷卻水中的微生物一般是指細(xì)菌和藻類。在新鮮水中，一般來說細(xì)菌和藻類都較少。但在循環(huán)水中，由于養(yǎng)分的濃縮，水溫的升高和日光照射，給細(xì)菌和藻類創(chuàng)造了迅速繁殖的條件。大量細(xì)菌分泌出的粘液像粘合劑一樣，能使水中飄浮的灰塵雜質(zhì)和化學(xué)沉淀等粘泥附在一起，形成粘糊糊的沉積物粘附在換熱器的發(fā)熱表面上，有人稱之為生物粘呢，也有人把它叫做軟垢。
粘泥積附在換熱器管壁上，除了會(huì)引起腐蝕外，還會(huì)使冷卻水的流量減少，從而降低換熱器的冷卻效率；嚴(yán)重時(shí)，這些生物粘泥會(huì)將管子堵死，迫使停產(chǎn)清洗。
如前所述，冷卻水長(zhǎng)期循環(huán)使用后，必然會(huì)帶來沉積物附著、金屬腐蝕和微生物滋生這三個(gè)問題，而循環(huán)冷卻水處理就是通過水質(zhì)處理的辦法解決這些問題。這樣做法的好處如下：
①穩(wěn)定生產(chǎn)
②節(jié)藥水資源
③減少環(huán)境污染
④節(jié)約鋼材
⑤減少設(shè)備的體積
⑥循環(huán)冷卻系統(tǒng)中投加緩蝕劑可以有效地控制腐蝕，降低了對(duì)熱交換器的材質(zhì)要求。
一、冷卻水系統(tǒng)產(chǎn)生的問題
1、結(jié)垢
一般天然水中都溶解有重碳酸鹽，這種鹽是冷卻水發(fā)生水垢附著的主要成分。
在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，重碳酸鹽的濃度隨著蒸發(fā)濃縮而增加，當(dāng)其濃度達(dá)到過飽和狀態(tài)時(shí)，或者在經(jīng)過換熱器傳熱表面使水溫升高時(shí)，會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)：
Ca(HCO3)2=CaCO3+CO2+H2O
CaCO3沉積在換熱器傳熱表面，形成致密的碳酸鈣水垢，它的導(dǎo)熱性能很差。不同的水垢其導(dǎo)熱系數(shù)不同，但一般不超過1.16W/（m·K），而鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)為45W/（m·K）。
2、腐蝕
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，大量的設(shè)備是金屬制造的換熱器。對(duì)于碳鋼制成的換熱器，長(zhǎng)期使用循環(huán)冷卻水，會(huì)發(fā)生腐蝕穿孔，其腐蝕的原因是多種因素造成的。
2.1冷卻水中溶解氧引起的電化學(xué)腐蝕
敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，水與空氣能充分地接觸，因此水中溶解的O2可達(dá)飽和狀態(tài)。當(dāng)碳鋼與溶有O2的冷卻水接觸時(shí)，由于金屬表面的不均一性和冷卻水的導(dǎo)電性，在碳鋼表面會(huì)形成許多腐蝕微電池，微電池的陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)分別發(fā)生下列的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)：
在陽(yáng)極區(qū)Fe=Fe2++2e
在陰極區(qū)1/2O2+H2O+2e=2OH-
在水中Fe2++2OH-=Fe（OH）2
Fe（OH）2=Fe（OH）3
這些反應(yīng)，促使微電池中的陽(yáng)極區(qū)的金屬不斷溶解而被腐蝕。
2.2有害離子引起的腐蝕
循環(huán)冷卻水在濃縮過程中，除重碳酸鹽濃度隨濃縮倍數(shù)增長(zhǎng)而增加外，其他的鹽類如氯化物、硫酸鹽等的濃度也會(huì)增加。當(dāng)Cl-和SO2-4離子濃度增高時(shí)，會(huì)加速碳鋼的腐蝕。Cl-和SO2-4會(huì)使金屬上保護(hù)膜的保護(hù)性膜的保護(hù)能降低，尤其是Cl-的離子半徑小，穿透性強(qiáng)，容易穿過膜層，置換氧原子形成氯化物，加速陽(yáng)極過程的進(jìn)行，使腐蝕加速，所以氯離子是引起點(diǎn)蝕的原因之一。
對(duì)于不銹鋼制造的換熱器，Cl-是引起應(yīng)力腐蝕的主要原因，因此冷卻水中Cl-離子的含量過高，常使設(shè)備上應(yīng)力集中的部分，如換熱器花板上脹管的邊緣迅速受到腐蝕破壞。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中如有不銹鋼制的換熱器時(shí)，一般要求Cl-的含量不超過300mg/L。
對(duì)于碳鋼而言，S2-、油污、酸、堿的腐蝕是劇烈的，尤其是S2-引發(fā)的一系列生化腐蝕極易造成管道的大面點(diǎn)蝕穿孔，其對(duì)金屬的腐蝕能力遠(yuǎn)大于Cl-、SO2-4等離子。
2.3微生物引起的腐蝕
微生物的滋生也會(huì)使金屬發(fā)生腐蝕。這是由于微生物排出的粘液與無機(jī)垢和泥砂雜物等形成的沉積物附著在金屬表面，形成氧的濃差電池，促使金屬腐蝕。此外，在金屬表面和沉積物之間缺乏氧，因此一些厭氧菌（主要是硫酸鹽還原菌）得以繁殖，當(dāng)溫度為25～30℃時(shí)，繁殖更快。它分解水中的硫酸鹽，產(chǎn)生H2S，引起碳鋼腐蝕，其反應(yīng)如下：
SO2-4+8H++8e=S2-+4H2O+能量（細(xì)菌生存所需）
Fe2++S2-=FeS
鐵細(xì)菌是鋼鐵銹瘤產(chǎn)生的主要原因，它能使Fe2+氧化為Fe3+，釋放的能量供細(xì)菌生存需要。
細(xì)菌
Fe2+=Fe3++能量（細(xì)菌生存所需）
3、微生物和粘泥
冷卻水中的微生物一般是指細(xì)菌和藻類。在新鮮水中，一般來說細(xì)菌和藻類都較少。但在循環(huán)水中，由于養(yǎng)分的濃縮，水溫的升高和日光照射，給細(xì)菌和藻類創(chuàng)造了迅速繁殖的條件。大量細(xì)菌分泌出的粘液像粘合劑一樣，能使水中飄浮的灰塵雜質(zhì)和化學(xué)沉淀等粘泥附在一起，形成粘糊糊的沉積物粘附在換熱器的發(fā)熱表面上，有人稱之為生物粘呢，也有人把它叫做軟垢。
粘泥積附在換熱器管壁上，除了會(huì)引起腐蝕外，還會(huì)使冷卻水的流量減少，從而降低換熱器的冷卻效率；嚴(yán)重時(shí)，這些生物粘泥會(huì)將管子堵死，迫使停產(chǎn)清洗。
如前所述，冷卻水長(zhǎng)期循環(huán)使用后，必然會(huì)帶來沉積物附著、金屬腐蝕和微生物滋生這三個(gè)問題，而循環(huán)冷卻水處理就是通過水質(zhì)處理的辦法解決這些問題。這樣做法的好處如下：
①穩(wěn)定生產(chǎn)
②節(jié)藥水資源
③減少環(huán)境污染
④節(jié)約鋼材
⑤減少設(shè)備的體積
⑥循環(huán)冷卻系統(tǒng)中投加緩蝕劑可以有效地控制腐蝕，降低了對(duì)熱交換器的材質(zhì)要求。
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