关于灰水结垢问题的探讨和预防
作者：康德恩
时间： 2017 年 3 月 23 日
关于灰水结垢问题的探讨和预防
摘要
本论文主要介绍我公司目前关于低压灰水结垢问题的现状，灰水的工艺流程，灰水的特点及灰水中各组分的特点，重点介绍各组分的物质存在形式，从结垢的源头去考虑问题及避免类似的事情发生，从而达到节约成本，减少工作量的目的。
关键词：水煤浆气化，灰水流程，垢片组分
Discussion and prevention of ash fouling
Abstract
This paper mainly introduces the current situation of our company about the problem of dirt low ash water and process water ash, ash and water features characteristic of each gray water points, focuses on the existing form of component material, from the source to consider scaling problems and avoid such things happen, in order to save the cost of the purpose of reducing the workload.
Key words: coal water slurry gasification, ash water flow, scale component
目录
背景介绍 (5)
第一章黑灰水系统流程 (6)
1.黑灰水流程 (6)
2.黑水系统水质特点 (6)
3.灰水系统水质特点 (8)
4.结垢对系统的影响 (10)
第二章黑灰水结垢预防及建议 (10)
1.黑水结垢预防及建议 (10)
2. 灰水结垢预防及建议 (11)
结论 (12)
致谢 (13)
背景介绍：煤炭资源的综合利用是我国化工能源领域的一个重要的发展趋势，煤气化技术是煤高效利用的重要技术之一，其中以水煤浆加压气化技术所表现出的优势最为突出，以其技术成熟，工艺较为简单，安全性高，投资较省等优点被广泛使用。但是无论技术再成熟总会有一些问题难解决，灰水结垢便是其中一个难以解决的问题，相信其他兄弟公司也在为灰水结垢问题感到束手无策。而对于此类问题需要大量的实验验证，本文则主要通过介绍各结垢物的组成元素的化学性质，通过这些性质从而为阻垢型分散剂的研究提供方向。
第一章黑灰水系统流程
1.黑灰水流程
多喷嘴气化系统中水的存在主要有两个区域，一是气化炉激冷室，旋风分离器和水洗塔为主的高压区域，二是气化系统的高温高压黑水进入闪蒸系统后，经过浓缩沉降之后的常温常压灰水。在气化系统内，为了区分，我们通常将没有经过闪蒸的高温高压水称为黑水，经过闪蒸之后的水称为灰水。
气化炉激冷室，旋风分离器和水洗塔底部的黑水经过管线送到闪蒸系统，依次经过高压闪蒸，低压闪蒸，真空闪蒸，将灰水逐级浓缩，逐级提取灰水中的酸性气体成分，在絮凝剂的作用下在沉降槽中沉淀，上层清澈的灰水溢流到灰水槽中，在阻垢型分散剂的作用下经过机泵分别输送到高闪系统，锁渣系统，除氧水系统，水处理系统，循环使用。
2.黑水系统水质特点
水煤浆气化黑水具有高压、高温、高悬浮物含量的特点, 煤中含有一定量的SiO2、Fe2O3、Al2O3等,这些物质在水煤浆加压气化炉燃烧后，随煤气洗涤水进入黑水中,反应后的细组分随着工艺气被激冷水洗涤后,还会有相当多的一部分细组分被带到旋风分离器和水洗塔,进行更为彻底的洗涤净化.气相中的灰分等与水相的直接接触便造就了黑水
中高悬浮物的特点.而黑水系统是处在6.5MPa,240℃的高温高压环境中,由热力学中分子的结晶动力学可以得知,黑水中的钙镁离子在高温高压下更容易结晶.这是因为在该环境下的系统吉布斯自由能高,能促使黑水中的碳酸钙分子由不饱和态变为过饱和态,而过饱和态的碳酸钙不稳定,会向稳定的状态过渡,而这个过渡的过程就是碳酸钙分子结晶结垢的过程.所以在气化炉和水洗塔排水管线比较容易结垢,以气化炉排水管线检修打水枪时取出的垢片为例,通过检修时管道打水枪清出的垢片可以观察到,垢片坚硬,类似于石块,2017年3月20日对该垢片取样做成分分析,垢片进行硝解后的结果如下:
Al Ba Ca Fe Mg Mn Na P S Si 342394227702461006785212595477360531
备注：单位PPm，其余的成分可以认为是C和O，在硝解的过程中有部分结垢物难以硝解，根据经验是由于垢片中存在的硫酸根离子决定的。
通过以上图片数据可以得知,黑水中管道结垢的成分主要以钙离子，镁离子和铁离子等金属离子为主，这些成分验证了分子的结晶动力学原理，高温高压下的钙镁离子由于吉布斯自由能的升高而快速结晶，镁铝等金属元素的混合使得垢片更加坚硬，外形类似于石块，硬度更是强于石块。而我们在生产过程中发现灰水的PH值偏高，有时候PH值能到8以上，所以为了防止碱性过大而在灰水中加入浓硫酸来降低灰水PH值，反应后的硫酸根离子则大部分被带入系统，硫酸根离子
的化学特性在一定程度上影响了黑水管道的结垢物成分，进一步加剧了硝解的难易程度，同时也反映出硫酸根离子的加入影响了黑水管道结垢物的硬度，加大了在系统常规检修时水枪作业的难易程度。对于硫酸根离子的化学性质的研究可以作为一项课题研究，对于结垢要从结垢物的结垢成分研究做起，通过控制结垢物的成分进而改变结垢物的结垢形式，达到方便日后操作的目的。
3.灰水系统水质特点
气化炉排水经过灰水系统的三级闪蒸之后,黑水中的酸性气体成分被闪蒸出气相去气提系统和火炬系统,黑水中的大部分水则冷凝成比较干净的高压灰水返回系统重复利用,而经过闪蒸浓缩后的渣水则排到澄清槽,在絮凝剂的作用下渣水中大部分的固体悬浮物被沉到澄清槽底输送到压滤机作为细渣送出厂外,沉淀之后上层较为清澈的低压灰水便溢流到灰水槽,在阻垢型分散剂的作用下分别送往装置内循环和废水处理系统.灰水和黑水结垢情况不同,从垢片性质上观察，灰水管道内的垢片的硬度要比黑水管道的垢片要小,从视觉上观察，灰水中的垢片颜色要比黑水中的垢片白，黑水中的垢片类似于石块，而灰水中的垢片更像水泥块。这是因为灰水的水质特点决定的，黑水进入闪蒸系统后由于压力的温度的急剧降低使得黑水中的水相快速闪蒸，渣水浓缩使得渣水中的悬浮物和钙镁离子快速浓缩到系统水中，被带入到澄清槽中，黑水经过三级闪蒸后的温度在60-70℃左右,压力为常压,
系统的吉布斯自由能降低,碳酸钙等分子以不饱和的状态存在,不易结晶.而且灰水中的固悬浮物含量要远比黑水小,在澄清槽中絮凝剂的作用下,灰水中大部分的固悬浮物聚集到澄清槽底部排出系统,剩下的这些细微的固悬物颗粒由于具有一定的表面能,它不仅能诱发碳酸钙结
晶的形成,还能吸附一定量的阻垢分散剂,从而影响了阻垢分散剂对灰水的阻垢分散性能.鉴于低压灰水的这些特点决定了灰水管道结垢的
成分和形式,以我们装置外排水换热器E0803为例,下图表是2017年3月20日对换热器打水枪时清理出的管束垢片做出的成分分析:
Al Ba Ca Fe Mg Mn Na P S Si 127055469848131457181113715308184974
备注：单位为ppm，其余的可认为是C和O，在硝解过程中比较流畅，没有残留物，全被顺利硝解掉
通过以上的数据可以得知，灰水系统的垢片中主要以钙离子为主，其余元素的含量要远远的小于钙离子含量。在灰水中金属离子含量的大量减少是由于在黑水进入闪蒸之前处于高温高压的环境下，根据分子结晶动力学的原理有部分金属离子形成结垢而没有随黑水带到灰水系统中。剩下的那些金属成分则在灰水系统经过三级闪蒸，压力与温度的三次急剧变化，最终变为0MPA、70℃左右的浓缩渣水，在絮凝剂的作用下大部分的金属离子随着大量浓缩后的悬浮物被带出系统，低温下灰水中各组分的吉布斯自由能低，处于不饱和状态，所以存在结垢
物中的成分相对较少。而钙离子的高含量则是由于碳酸钙分子自身的性质决定的，绝大多数的金属盐类的溶解度随温度的升高而增大，而碳酸钙具有反常的溶解度，在温度升高时溶解度下降。黑水中的碳酸钙离子处于饱和状态，随着温度的降低灰水中碳酸钙含量会相对高一些，所以表现在结垢物的成分上是钙离子含量远高于其他金属离子的含量。
4.结垢对系统的影响
对于生产工艺而言，水质管道结垢对于生产的影响是比较大的。首先管道的结垢使得管径变小，进而使压差增大，增大的机泵的负担和控制参数的不稳定性。其次，管道中的垢片脱落对设备的损伤特别大，例如撞击叶轮，使得叶轮正常寿命减短，在容器内垢片的聚集会堵塞管道，使得各参数不受控，流量，压力等瞬间达到联锁值。最后，管道的结垢还会增加系统常规检修的负担，增加了高压水枪作业的困难。
第二章黑水结垢的预防及建议
1.灰水结垢的预防及建议
黑水所处的高温高压环境决定了黑水结垢预防措施的难易程度，在保证工艺生产稳定的前提下目前只能从工艺系统的源头做起。做法如下：
1、控制原料煤的选择，选用灰分含量较低的煤种，大块煤的处理
是我们公司目前所面临的一个难题。大块煤中的灰分相对较高，带入到系统不仅会对生产产生影响，引起各参数的变化，还会加剧管道的结垢程度。对于原料煤的控制及选择目前我们一直都在研究，比如说改变堆煤方式，掺烧方式，目前都取得了比较好的成果，在此基础上精益求精，相信在以后会取得更大的进展。
2、加强对设备的防腐蚀管理及控制措施，通过黑水结垢物的成分不难看出铁离子的含量要比其他成分离子的含量都要高，这些大部分来自于原料煤中，其余的铁离子成分则是来自我们的设备腐蚀及磨损，例如破碎机环锤的磨损，皮带除铁器的失灵，煤浆槽内壁的腐蚀，磨煤机钢棒的磨损等，通过对设备加以定期维护保养，对设备易磨损部件进行合理改进都会在一定程度上降低铁离子的含量。
2.灰水结垢的预防及建议
目前我们公司灰水结垢严重的部位主要存在于高闪塔盘和外排水
换热器，管道结垢相对较少，以外排水换热器结垢为例，减少结垢的做法及建议如下：
1、控制灰水系统的PH。PH低则显酸性，容易腐蚀管道，PH高则显碱性，容易使管道结垢。目前气化炉系统的高压黑水为弱碱性，变换系统的变换冷凝液由于氨根离子的存在同样也为碱性，两股碱性水被带到系统使系统容易结垢。如何控制这两股碱性水的PH值则决定了灰水结垢的难易程度。
2、控制系统的悬浮物含量。悬浮物的存在不仅会加剧碳酸钙离子的结晶，还会吸附部分分散剂中的羧酸根和磷酸根离子，从而影响分散剂的分散效果。影响灰水中固悬浮物含量的一个重要因素便是沉淀池中的渣水，沉淀池中接收各工段的废水和渣水，絮凝剂对这股水的絮凝作用还有待研究，落实到实际行动上就是控制沉淀池中积渣，定期清理，在一定程度上减少悬浮物的含量。
3、对外排水换热器的分散剂的加入量做合理调整。在灰水系统PH 稳定的情况下，可以尝试通过微量减少分散剂去机泵和溢流堰的流量而增加去换热器的流量，做一个研究性报告，来证明是否延长了换热器结垢的速度。
结论
煤气化行业水质结垢是不可避免的，而我们能做的便是从某种程度上降低结垢的速度。煤中结垢复杂，各组分存在的形态也不尽相同，今后的研究方向应该放在结垢的原理和源头上。比如分散剂的成分是否和系统介质中的某种成分发生反应？硫酸根的存在是否提高了黑水结垢物的硬度，有没有可以替代的酸？研究各组分的理化性质，找寻合适药剂通过控制结垢物中的某一种或多种组分的存在而达到结垢物结垢的改变。而这些都将成为日后的一个课题研究方向。
致谢
本文的编写离不开各位朋友同事的帮助，特别感谢装置领导提供的素材及经验分享，药剂厂家对药剂的性质给予疑难解答，还有工艺研发中心的同事帮忙做实验从而得出实验数据。为了装置的平稳运行，为了今后工作的便捷及工作量的改善，在大家的共同协助下，祝愿我们的装置步步高升，向着国际化的标准推进。
1.致谢
（此部分应包括：对相关工作开展与论文编写过程中提供过支持与帮助的部门与人员表示感谢。）
循环水结垢原理及处理 方 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
循环水结垢原理及处理方法 一. 结垢原理 1.一般解释 冷却水中溶解有各种盐类，如碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐和氯化物等，它们的一价金属盐的溶解度很大，一般难以从冷却水中结晶析出，但它们的两价金属盐（氯化物除外）的溶解度很小，并且是负的温度系数，随浓度和温度的升高很容易形成难溶性结晶从水中析出，附着在水冷器传热面上成为水垢。如冷却水中的碳酸氢根离子浓度较高，当冷却水经过水冷器的换热面时，受热发生分解，发生如下反应： Ca(HCO 3)2 ? CaCO 3 ˉ + H 2O + CO 2- 当冷却水通过冷却塔时，溶解于水中的二氧化碳溢出，水的pH 值升高，碳酸氢钙在碱性条件下发生如下反应： Ca(HCO3)2 + 2OH- ? CaCO 3 ˉ + 2H 2O + CO 32- 难溶性碳酸钙可以是无定型碳酸钙、六水碳酸钙、一水碳酸钙、六方碳酸钙、文石和方解石。方解石属三方晶系，是热力学最稳定的碳酸钙晶型，也是各种碳酸钙晶型在水中转变的终态产物。 2.碳酸钙的溶解沉淀平衡。 碳酸钙的溶解度虽然很小，但还是有少量溶解在水里，而溶解的部分是完全电离的。所以在溶液里也出现这样的平衡： Ｃａ2++ＣＯ3 2- CACO 3(固)
在一定条件下达到平衡状态时〔Ｃａ2+〕与〔ＣＯ 3 2-〕的乘积为碳酸 钙在此条件下的溶度积K SP ，为一定值。 若此条件下〔Ｃａ2+〕×〔ＣＯ 32-〕＞ K SP 时，平衡向右移，有晶体 析出。 若此条件下〔Ｃａ2+〕×〔ＣＯ 32-〕＜ K SP 时，平衡向左移，晶体溶 解。 注：实际情况下〔Ｃａ2+〕×〔ＣＯ 32-〕值称为K CP 二. 抑制为结垢的方法 (一)化学方法 1.加酸: 目的:降低水的PH值,使水的碳酸盐硬度硬度转化重碳酸盐硬度.优点:费用较小 缺点:不易控制、过量会产生腐蚀的危险、有产生硫酸钙垢的危险. 2.软化 目的:降低水中至垢阳离子的含量 优点:防止结垢效果好 缺点:操作复杂、软化后水腐蚀性增强. 3.加阻垢剂: 目的:使碳酸钙的过饱和溶液保持稳定。 优点:防垢效果好、具有缓蚀作用、针对性强. 缺点:药剂一般含磷,对环境保护造成压力. (二)物理方法
循环冷却水操作规程 1。 前言 造气循环冷却水长期以来受到循环水品质得影响,循环水腐蚀、结垢情况较为严重。为解决循环水得腐蚀结垢问题,经过实验室配方筛选试验工作确认通过化学水处理得方法就是可以解决上述技术问题。根据配方操作要求,提供本操作规程仅供造气分厂造气循环水装置从事水处理工作与管理人员进行操作管理使用。 本操作规程中所记载得内容乃就是一些基本得东西,当设备得运行条件变动时水处理得方法也要作些相应得变更、因此,双方有必要加强经常性得技术上得联系,定期交换技术情报、?2.?系统概况?2。１ 补充水质状况,补充水为自备水厂,水质见表一。 表一补充水质
2.2 运行条件:循环水系统运行条件见表二。 表二循环水系统得运行条件 2、3 循环水运行水质:循环水运行水质控制标准见表三
表三循环水冷却水质监控制指标 2、4 系统材质:碳钢、不锈钢 3.1补充水(Ｍ) 2。5?地沟流量:400m3／ｈ(絮凝沉降)?３。?术语解释?因蒸发、排污、风吹飞溅而从系统中损失得水量,需要进行补充得水、 3.2蒸发损失(E)?在敞开式循环冷却水系统中,循环冷却水在冷却塔中蒸发而损失得水量。 ３.３飞溅与风吹损失(W) 被通风时得气流从系统中带入大气得水量。
3。4排污损失(Ｂ排)?为维持系统中一定得浓缩倍数而排出系统得水量、 3。5冷却范围(或温度降)(ΔＴ)?冷却塔入口与塔底冷水池之间得水温差。 ３。6循环量(R):系统中循环得冷却水量。 3。7浓缩倍数(N)?循环水中某种离子(Cｌ-或K+)得浓度与补充水中对应得某离子(Cl-或Ｋ＋)得浓度之比;或循环水中电导率与补充水中电导率之比。 3.8系统容积(V)?包括冷却塔、水池、换热器、管道及辅助设备在内得整个系统得容水量。 3。９停留时间(T)?循环水在系统中停留得时间。 ４。 配方得现场运行与管理 4、1管理得目得?“三分配方,七分管理”就是长期从事水处理工作得专业工作者从工作中总结出得一条很重要得经验。为了防止冷却水得腐蚀、结垢、粘泥(菌藻)等三种危害造成系统得不必要得损害,必须加强对循环水系统进行正确有序得管理与操作。 4.2一次回水水池(地沟)高浊水处理: 造气循环水经过生产装置后,有80％得水回到一次水池,每小时流量为400m3/h,该回水浊度较高。由于一次回水池沉降速度较慢,有一部分悬浮物来不及沉降就带到二次回水池中,二次回水池得水在打到凉水塔上,大量得悬浮物沉积在凉水塔得填料中,严重影响循环水得冷
浅谈循环水的结垢 [摘要]人类社会为了满足生活及生产的需求，要从各种天然水体中取用大量的水，其数量是极为可观的。除生活用水外，工业用水量也很大，几乎没有哪一种工业不用水。[1]本文主要从循环水的水温、流速等方面对循环水使用中常见的结垢问题进行了分析，提出了控制想法，对于循环水的正常运行具有一定指导意义。 【关键词】循环水；结垢 1、简介 循环水系统出现设备结垢、腐蚀等等，是换热设备降低换热效率、发生泄露的主要危害。目前工业应用的水质稳定剂多为阻垢缓蚀剂，质量的差强人意，换热设备材质的种类各异，都会造成循环水系统运行状况的差异。 2、结垢的影响因素 结垢是指在水中溶解或悬浮的无机物，由于种种原因，而沉积在金属表面。敞开式循环冷却水系统的结垢主要成分有CaCO3和腐蚀产物二种，由于缓蚀剂的使用使腐蚀产物大大减少，而以CaCO3垢、Ca3（PO4）2垢及锌垢为主要成份。垢的产生会引起水冷设备换热效率下降，管线的阻力增大，导致循环水量减少或列管的堵塞等。敞开式循环冷却水系统中影响结垢的主要因素是冷却水pH、Ca、总碱度、水温、流速及金属表面状况等。[2] 2.1水温 循环冷却水中的碳酸钙、碳酸镁等硬度盐类，其溶解度都是随着温度的升高而减小，因此水温越高越易析出，同时分子活动也随温度的上升越加活泼，水垢的附着速度也越高。 污垢的温差表示法是生产现场常用的表示结垢程度的方法，它通过换热器工艺介质和冷却水进出口温差的变化来反映污垢沉积量的变化。[3] 2.2流速 水垢的附着速度是随着换热器内的冷却水流速的增大而减小的。一般而言，如水流速度达到1.0m/s以上时，水垢、悬浮物等杂质易被水流冲走，不易沉积，相反某些部位流速过小、存在死角拐角、温差大的地方就容易沉积水垢，因此应适当提高水流速度来降低设备的结垢。 此外，循环水本身水质、温差、换热表面光滑度、浓缩倍数、阻垢剂的选择和正确使用等因素都对结垢有着重要的影响。
次,操作不当停车2次,计划停车1次。装置在运行中,因轴位移表失灵达到跳车值 联锁停车1次,轴位移表修复后,空压机运转正常。空压机电机故障停车的原因是电机的电刷已磨平,使电刷与滑环接触时引起电火花。将空压机卸负荷,变电所强行断电停车更换电刷后,空压机电机运转正常。 切换阀因仪表风压力不够导致停车的问题通过管线改造,自身互补得到了解决。因仪表故障停车的问题通过更换切换阀密封胶垫得到了解决。膨胀机故障停车2次,1次是因电机轴承缺油,膨胀机超速跳车,电机线圈烧坏,更换电机后膨胀机恢复正常运转;另1次是膨胀机启动过程中,当油压>400kPa ,手动停止辅助油泵运转时,油压突然下降,辅助油泵却没有联锁启动,导致膨胀机烧瓦,将膨胀机更换轴瓦并修复联锁信号后,膨胀机运转正常。为避免操作不当 引起停车,公司加强了交接的管理工作,严格了操作规程,杜绝此类事故的再次发生。3 存在的问题 (1)液氧泵泄漏需更换密封圈,但这种密封 圈国内现已无厂家生产。液氧泵不备用,如果液氧泵不运转,主冷中总碳、乙炔超标,存在爆炸危险。 (2)板式换热器无阻力表指示,这样判断板式换热器工作是否正常就很不准确。 (3)液空吸附器和液氧吸附器的出、入阀站因填料泄漏,造成泄漏液空及液氧,从而导致跑冷严重。 (4)夏季时,循环水冷水温度达30℃以上(循环水的生产能力不够),造成进板式换热器的空气温度高达40℃以上,致使主冷液面下降,必须用氧车充液方能满足生产。 第4期2006年7月中 氮 肥 M 2Sized Nitrogenous Fertilizer Progress No 14Jul 12006 循环冷却水浓缩倍数的检测及控制 孙启坡,赵连友,任绍波 (黑龙江黑化集团有限公司,黑龙江齐齐哈尔 161041) [中图分类号]T Q 085+4 [文献标识码]B [文章编号]100429932(2006)0420024202 [收稿日期]2005212220 [作者简介]孙启坡(1973-),男,黑龙江齐齐哈尔人,工程师。 敞开式循环冷却水系统在运行过程中由于水分蒸发,水中盐离子含量越来越高,为了维持 水中含盐量在一定浓度必须补充新鲜水加以稀释,并排出浓缩水。操作中通常通过控制浓缩倍数来控制水中盐的浓度。循环冷却水的浓缩倍数越高,某些盐离子含量就越高(如Cl -),对设备的危害就越大;相反,浓缩倍数太低就要增加补水量,又很不经济。可见,合理地确定循环冷却水的浓缩倍数是非常重要的。1 浓缩倍数的检测方法 浓缩倍数是用循环冷却水中某种离子的浓度 与补充水中该离子的浓度的比值来表示。在测定浓缩倍数时除了要求选用的离子浓度随着浓缩倍数的增长而增长外,还要求其浓度不受运行中其 他条件(如加热、投加水处理剂、沉积、结垢等情况)的干扰。通常在不投加含氯化物药剂的循环水中以Cl -作为计算浓缩倍数的依据。一般采用的检测方法有电导率法、Cl -法、Ca 2+法、SiO 2法、K +法等。111 电导率法 电导率的测定比较简单、快速、准确。在循环冷却水系统中常需要加入水处理剂,这会使水的电导率增加。另外,当系统设备有泄漏时也会使电导率明显增高。故用该法测得的浓缩倍数会产生很大的误差。112 Cl -法
冷却水问题探讨 一般冷却水常引起的危害有三种，即腐蚀( corrosion ) 、水垢(scale)、淤泥之沉积( deposition ) 及微生物 ( slime )，兹将其发生原因及控制方法分述如下： 1、腐蚀 !腐蚀发生原因: 金属腐蚀是经由化学或电化学反应而导致金属毁坏之现象。最主要的腐蚀问题是由氧气所引起的，冷却水于冷却水塔中与空气密切接触，水中溶氧高达 8～10 ppm 极易促成腐蚀。 a.铁材质与水中氧气作用而腐蚀，其反应如下： 氧气所引起的腐蚀呈点蚀( pitting ) 状态有愈深之倾向(如下图)， 若未有效抑止可能穿透管壁而造成穿孔、泄漏。点蚀是最具腐蚀破坏力之一，并且也是最难在实验室预测得知。 b.当微生物繁殖时，其微生物体的分泌物与冷却水有机物、无机物聚积而形成的黏泥，沉积在系统中时，将造成沉积下腐蚀。沉积物上下界面因溶存氧浓度不同将会造成氧浓淡电池( Oxygen concentration cell)于沉积物下发生严重之腐蚀现象。
图 : pitting 会导致设备快速破损 c.两种不同金属互相接触时，因金属间电位差造成流电腐蚀(galvanic corrosion), 例如热交换器之铜管与碳钢端板，其接触部份的钢铁材质会因此加速腐蚀。双金属之间的电位差会因金属接触而造成流电腐蚀,但工业上也时常运用此原理来做防蚀方法,此方法称之为牺牲阳极。 双金属腐蚀 d.其它影响腐蚀的因素尚有pH、间隙、溶解盐类、温度、流速等。 !腐蚀控制方法: 腐蚀之控制不外是改变系统金属材质，就是改变系统环境。改变系统材质将是一很大成本花费，而且并不是百分之百可以防止腐蚀发生。然改变系统环境是目前广泛被用到控制腐蚀的方法。在水系统内，有三种方式改变水中环境来有效抑制腐蚀； 用水中自然存在之钙离子及碱度，在金属表面上形成碳酸钙保护膜。 利用化学或机械方法将溶存于水中之氧气去除。 加入腐蚀抑制剂 。 如上所云，加入腐蚀抑制剂亦是一个简便而有效的方式。腐蚀既是一种电池反应 ﹐
在现代的工业生产中，循环水含有的物质例如化学物质、金属物资等方面，工业循环水管道受到这些物质的影响，会产生结垢还有腐蚀等影响，如果处理不及时，就是妨碍到循环水管道的使用性能，继而降低工业生产效率，不能得到良好的经济效益。所以，需要对工业循环水管道结垢产生的原因还有机理明确好，针对性的采取控制和解决措施，目的就是保证循环水管道使用的稳定性，提升工业生产的效率，实现比较好的经济效益。 1.结垢和腐蚀产生的机理和原因 结垢和腐蚀可以说是影响工业循环水管道使用性能的重要原因，并且两者有直接的联系，通常情况下腐蚀就会产生结垢，结垢会产生腐蚀，时间长了就会影响管道的相关零件的使用性能，提升机泵运行的负荷，继而对设备、整体系统换热冷却等方面，不仅会影响到工业循环水管道的使用性能，还会使得工业生产效率还有经济效益，有所下降。接下来就和大家针对于工业循环水管道结垢和腐蚀产生的机理和原因相关内容，展开分析和阐述。 1.1补充水 由于在工业生产中，会消耗大量的是，因此为了保证生产的效率还有稳定性，需要定期进行补充，但是补充水在进入工业循环水管道之后，补充水中硬度、碱度还有PH值、浊度等方面，都会导致结垢。如果补充水中的硬度和碱度越大，意味着结垢离子更多，并且受到温度的影响，补充水容易达到饱和的状态，增加了循环水管道腐蚀现象的产生。此外，在工业循环水管道使用中，水质中的悬浮物会起到晶核的作用，这样浊度就会产生较多，悬浮物也会变多，这样如果不定期进行处理，也会导致悬浮物长期积累，增加工业循环水管道腐蚀和结垢现象的产生。 1.2温度 导致工业循环水管道结垢和腐蚀的重要因素之一就是温度，主要是由于工业循环水管道在运行过程中，循环水中包含的硬度盐类会根据温度的变化，产生溶解的现象。并且，在溶
2011年08月 科教纵横 采暖循环水结垢问题及解决 文/鲁彬 摘 要：采暖循环水系统存在的主要问题是换热设备的结垢影响换热效率，目前在采暖循环水系统的水处理中，通常采用软化水方式，即在补水系统安装钠离子交换器，将水质软化后注入循环系统。在国内水处理市场上，各种物理法水处理设备主要以解决防垢、缓蚀、杀菌为主。 关键词：采暖循环水；结垢；暖通 中图分类号：TD928.5 文献标识码：A 文章编号：1006-4117（2011）08-0299-01 一、采暖水循环系统的组成 对于普通居民采暖系统，热量表、疏水器、降污器、过滤器及阀门等，是采暖系统的重要配件，为保证系统正常运行，安装时应符合设计要求。集中采暖建筑物热力入口及分户热计量户内系统入户装置，具有过滤、调节、计量及关断等多种功能，为保证正常运转及方便检修、查验，应按设计要求施工和验收。高温热水一般工作压力较高，而一旦渗漏危害性也要高于低温热水，因此规定可拆件使用安全度较高的法兰和耐热橡胶板做垫料。热量表、疏水器、除污器、过滤器及阀门的型号、规格、公称压力及安装位置应符合设计要求。采暖系统人口装置及分户热计量系统人户装置，应符合设计要求。安装位置应便于检修、维护和观察。散热器支管长度超过1.5m时，应在支管上安装管卡。上供下回式系统的热水于管变径应顶平偏心连接，蒸汽干管变径应底平偏心连接。在管道干管上焊接垂直或水平分支管道时，干管开孔所产生的钢渣及管壁等废弃物不得残留管内，且分支管道在焊接时不得插入于管内。另外，采暖管道分支相连接时或焊接连接时，较多使用冲压弯头。由于其弯曲半径小，不利于自然补偿。在作为自然补偿时，应使用煨弯。同时规定，塑料管及铝塑复合管除必须使用直角弯头的场合，应使用管道弯曲转弯，以减少阻力和渗漏的可能，特别是在隐蔽敷设时。 二、采暖循环水垢的产生原因 现在居民所常用采暖的主要形式有电暖直接辐射法和水暖管道辐射法，第二种也就是采暖循环水系统。普通管道采暖系统主要采用专门设计的管道回路式结构，目前多以PP-R和PEX管材作为散热管道，由于管路较长，由于供水温度的变化会产生钙镁离子垢长期附着在管路内壁上，如果不定期处理，也会导致温度下降，直接影响散热效果。另外，由于水中含有大量的微生物，在条件适宜的情况下会产生大量的生物粘泥，生物粘泥覆盖在管壁内部，造成管道变绿、变黑，据有关资料统计，在地热采暖系统中，平均每年管道结垢1mm，而这1mm厚的水垢可导致水温下降6℃，这不仅影响正常的使用温度，也造成能源的浪费，如长时间得不到有效的清洁处理，会使地热采暖系统出现故障，造成管内栓塞无法使用，甚至造成破坏地面，拆除或更换地热管路系统，给地暖用户造成财产损失与生活不便。 三、系统水压试验及除污 采暖系统安装完毕，管道保温之前应进行水压试验。试验压力应符合设计要求。蒸汽、热水采暖系统，应以系统顶点工作压力加0.1MPa作水压试验，同时在系统顶点的试验压力不小于0.3MPa。高温热水es采暖系统．试验压力应为系统顶点工作压力加0.4MPa。使用塑料管及复合管的热水采暖系统；应以系统顶点工作压力加0.2MPa作水压试验，同时在系统顶点的试验压力不小于0.4MPa。使用钢管及复合管的采暖系统应在试验压力下10min内压力降不大干0.02MPa，降至工作压力后检查，不渗、不漏；使用塑料管的采暖系统应在试验压力下1h内压力降不大干0.05MPa，然后降压至工作压力的1.15倍，稳压2h，压力降不大于0.03MPa，同时各连接处不渗、不漏。系统试压合格后，应对系统进行冲洗并清扫过滤器及除污器。现场观察，直至排出水不含泥沙、铁屑等杂质，且水色不浑浊为合格。系统冲洗完毕应充水、加热，进行试运行和调试。 四、利于除污除垢的管道安装要求 管道坡度是热水采暖系统中的空气和蒸汽采暖系统中的凝结水顺利排除的重要措施，安装时应有一定的坡度。为妥善补偿采暖系统中的管道伸缩，避免因此而导致的管道破坏，补偿器及固定支架等应按设计要求正确施工。实践中发现，热水采暖系统由于水力失调导致热力失调的情况多有发生。为此，系统中的平衡阀及调节阀，应按设计要求安装，并在试运行时进行调节、作出标志。科学的安装能够保证蒸汽采暖系统安全正常的运行。例如从受力状况考虑，使焊口处所受的力最小，确保方形补偿器不受损坏。避免因方形补偿器垂直安装产生“气塞”造成的排气、泄水不畅，从而避免了水垢的积淀。膨胀水箱的膨胀管及循环管上不得安装阀门。当采暖热媒为110℃—130℃的高温水时，管道可拆卸件应使用法兰，不得使用长丝和活接头。法兰垫料应使用耐热橡胶板。焊接钢管管径大于32mm的管道转弯，在作为自然补偿时应使用煨弯。塑料管及复合管除必须使用直角弯头的场合外应使用管道直接弯曲转弯。管道、金属支架和设备的防腐和涂漆应着良好，无脱皮、起泡、流淌和漏涂缺陷。 五、除垢清洗剂的使用 很多厂家开发出了除垢清洗剂，但是当我们在水中加注使用时，一定要做到操作安全、快速、高效、简捷、省时、环保、节能。操作安全是对人员不能有毒副作用，也不能腐蚀管道，高效是要求能快速的清除水垢，不影响正常使用。环保，是指对环境没有长期的危害，也不会对人造成健康的损害。还有的公司开发出了新技术新设备。该管路清洁设备的工作原理是以压缩空气做为动力，利用PSI发射器向管路中发射一颗大于管路内径10—20%的特制射弹，使射弹沿管线高速运动并与管路内壁充分磨擦，达到清洁管路内壁的干式物理清洁技术。一分钟可清洗200米以上，有效清洁地热盘管内长期积存的水锈、粘泥、残留物等杂质。这是物理式清洁，不用任何化学试剂和水。它能有效清除地热盘管内部的钙镁离子垢和生物粘泥及其它残留杂质，轻松解决管路栓塞问题。 总而言之，采暖循环水系统是世界举世公认的一项先进的理想采暖新技术，也是我们最常见的采暖系统。它具有舒适健康、安全可靠、清洁环保、节能经济、节省空间、美观时尚等不可比拟的优势，受到广大国民的青睐。但由于采暖循环水系统中出现水垢等常见且不易解决的问题，要求安装工作者和使用者要科学地采取对策。 作者单位：甬港现代工程有限公司参考文献： [1]王爱军.Y型除污器在换热站的合理应用[J].石河子科技,2006.03. [2]陶明锋.浅谈热力系统“除污器”应注意的问题[J].黑龙江科技信息,2009.16. [3]李生武,姜文涛.除污器应用研究[J].齐齐哈尔大学学报(自然科学版),2009.04. 2011.08 299
循环水结垢原因与防止 1、固相物的生成 ⑴形成污垢的原因： ①多组份过饱和溶液中盐类的结晶析出；②有机胶状物和矿质胶状物的沉积；③不同分散度的某些物质固体颗粒的粘结；④某些物质的电化学还原过程生成物等。 以上混合物沉积总称作污垢。 ⑵形成水垢的原因：水中溶解盐类产生固相沉淀是构成结垢 (水垢)的主要因素，其产生固相沉淀的条件是： ①随着温度的升高，某些盐类的溶解度降低，如Ca(HCO3)2 CaC03 Ca(0H)2、CaS04 MgC03 Mg(0H)2等; ②随着水份的蒸发，水中溶解盐的浓度增高，达到过饱和程度； ③在被加热的水中产生化学过程，某些离子形成另一些难溶的盐类离子。 具备了上述条件的某些盐类，首先在金属表面上个别部分沉积出原始的结晶胚，并以此为核心逐渐合并增长。之所以易沉积于金属表面，这是因为金属表面在微观上具有一定的粗糙度，微观上的凹凸不平成为过饱和溶液中固体结晶核心；同时加热面上的氧化膜对固相物也有很强的吸附力。作为构成水垢的盐类——钙镁，在过饱和溶液中生成固相结晶胚芽，逐变而为颗粒，具有无定形或潜晶型结构，接着互相聚附，形成结晶或絮团。固相沉渣的生成与胚芽核心的生成速度有关，即与单位时间内出现的结晶核数量与结晶生长的线速度有关，而这两个因素又与水温和水中含盐浓度及其它杂质的存在有关。 2、重碳酸盐的分解冷却水结垢的主要原因是因为水中含有较多的重碳酸钙，在加热过程中失去平衡，分解为碳酸钙、二氧化碳和水。碳酸钙溶解度较低，因而首先在冷却设备表面沉积下来。温度、压力等因素也影响结垢的强度与速度。重碳酸钙是反溶解度盐类，在超过一定温度(临界点)时，其饱和浓度急剧减小。 3、钙、镁碳酸盐水垢碳酸盐水垢通常以致密的结晶沉淀在加热器壁面甚至冷却塔填料或壁上。但当水温在过热面超过100C时，CaC0沉淀是海绵状的絮状体。虽然，在沸腾温度以下，也有可能出现硫酸钙的沉淀，但这只能是特例，因为硫酸钙的三种状态： C aS04 2CaS04 H20 CaS04 2H20三者的溶解度都很大，因而在冷却水的具体条件下，可以完全不必考虑硫酸钙的沉积问题。氢氧化钙的溶解度也是随温度升 高而降低的，但在一般情况下在水中不会生成氢氧化钙，因而也不必考虑。重点在于钙镁的碳酸盐： Ca2++2HCO3=H2O+CO+CaCO3 Ca(HC03)2=CaCO3+H20+CO2 Mg(HCO3)2=MgC0@H2O+CO2 MgCO的溶解度比CaCO3勺溶解度大六倍以上，而且在水中的MgCO会很快水解。
循环冷却水换热器结垢及腐蚀的原因及处理措施 化工生产中各类介质的热量交换均离不开冷却水换热器这一重 要的工业设备，大多数冷却水换热器在使用过程中存在结垢堵塞和腐蚀问题，常出现因换热不够而被迫停车清洗甚至导致换热器的报废更换，严重时会影响生产的安全稳定运行，针对冷却水换热器结垢和腐蚀的原因，阐述了常见的结垢和腐蚀的处理措施。 1、结垢的原因 A、悬浮于循环水中的固体微粒附着在换热器表面，一般由颗粒细小的泥沙、尘土、不溶性盐类、胶状物、有无等组成，当含有这些物质的水流经换热器表面时，容易形成污垢沉积物，造成垢下腐蚀，为某些细菌生存和繁殖创造了条件。当防腐措施不当时，最终导致换热表面腐蚀穿孔泄漏。 B、一般生物污垢均指微生物污垢，循环水系统中最常见的微生物主要是铁细菌、真菌，铁细菌能见溶于水中的Fe2+转化为不溶于水的Fe2O3的水合物，在水中产生大量铁氧化物沉淀以及建立氧浓度差腐蚀电池，腐蚀金属。 C、结晶污垢 在冷却循环水中，随着水分的蒸发，水中溶解的盐类（重碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐）的浓度升高，部分盐类因过饱和而析出，而某些盐类因为则因通过换热器表面受热分解形成沉淀，这些盐类有无机盐组成，结晶致密，被称为结晶水垢。 D、腐蚀污垢 具有腐蚀性的流体或流体中含有腐蚀性杂质对换热器表面腐蚀 而产生的污垢，腐蚀程度取决于流体中的成分、温度及被处理流体中的PH等因素，金属腐蚀主要是温度在40～50℃的氧腐蚀，而合成冷排工作温度40～60℃，正好跟金属发生氧腐蚀的温度相吻合，加之循环水的PH值长期偏低，一般都在PH至8.0以下，更容易形成金属腐蚀。 2、腐蚀原因 A、电化学腐蚀是金属最常见的一种腐蚀形式当冷却水系统内
一循环水结垢问题 我们公司使用的循环水是从长江里抽上来的水，经过简单的沉降处理后就作为循环水用于生产中，在生产过程中冷凝器经常结垢堵塞，我们每几个月就要清洗一次，而且清洗时不好清洗，需请清洗公司的进行化学清洗才行，清洗费用很多。对于循环水结垢问题，我们也采取了很多的方法进行处理，如加药、超声波除垢、安装水处理器等等，但效果不是很好。请问同行们你们的循环水结垢严重么？你们是采用什么方法处理的？ 1、两种思路供你选择： 1、对水源进行水质分析，可参考锅炉水质分析方法分析，主要分析水中的钙、镁离 子浓度，叫硬度。 2、根据水质分析结果，自配或者请水质稳定剂生产厂家配制水质稳定剂添加，其主 要作用是增加垢物的溶度积，减缓垢物的形成和防止沉积，适时排泄和补充新鲜水。 3、分析垢物成分，看看是以碳酸盐垢为主还是硫酸盐垢为主，或者是两者的混合垢， 再结合设备材质，在设备运行一段时间，垢物严重时，停车，谨慎选用盐酸、磷酸、 硝酸、硫酸的复配物清洗设备，酸浓在10-15%之间。当酸浓降至4%以下时，根据 垢物清洗情况适当给予补充，直到垢物清洗到满意为止。 2、我们公司有一段时间也是出现你说的情况。但是我们后来给离子膜系统单独上了凉 水塔自循环系统然后定期加药，排污，对于进水和凉水塔水定期做水质分析，主要 离子是钙、镁、磷、氯根等离子。同时对凉水塔大修时对塔进行清污，管道清洗等。 3、循环水结垢确实是一个头疼的问题，加缓蚀阻垢剂、除藻剂等方法都用过，但每年 大修时仍需要对夹套进行化学清洗。在我们南方蒸发量又大，循环水的钙镁离子容 易浓缩，加药频繁，费用很高。我觉得可以从下面几个方面考虑优化： 1、寻求高效稳定的缓蚀阻垢剂； 2、夹套定期进行化学清洗； 3、循环水池定期排污，加入清洁水。 4、我公司使用的循环水也是从长江里抽上来的水，我们首先投加混凝剂进入反应池， 混凝后再到沉淀池，经过过虑后送到各个装置做生产工业用水，若要做装置冷却用
12-6 循环冷却水处理 字体[大][中][小]冷却水的循环使用过程中，通过冷却设备的传热与传质，循环水中的Ca2+、mg2+、Cl-、SO42-等离子、溶解性固体、悬浮物相应增加，空气中的污染物等可进入循环水中，使微生物繁殖和循环冷却水系统的铜管产生结垢、腐蚀，造成凝汽器传热效果恶化和水流截面减少。其后果主要表现为： (1) 铜管内水的阻力增加; (2) 在设备扬程相同的情况下，冷却水的流量减少; (3) 使凝汽器进出口的冷却水温差加大; (4) 以上均导致凝汽器凝结水温升高，凝汽器内的真空恶化。 当出现上述现象时，就应对循环冷却水予以判别。 一、水质判断 在热电厂凝汽器循环冷却系统中形成的水垢，通常只有碳酸盐类，这是因为Ca(HCO3)2易受热分解生成难溶的CaCO3，反应式如下 Ca(HCO3)2→CaCO3↓+CO2+H2O (12-36) 尤其在循环冷却系统中，它有蒸发和浓缩的作用，因此也容易生成水垢。 循环水中是否有CaCO3析出，都会从水质表现出来，因此要用水质来判断。水质判断的主要方法有： 1.饱和指数法[又称朗格里尔(Langlier)指数法] 它是水的实测pH值减去同一种水的碳酸钙饱和平衡时的pH值之差数。即 IL=pH0-pH s (12-37) 式中I L——饱和指数; pH0——水的实测pH值; pH s——水在碳酸钙饱和平衡时的pH值。 当I L>0时，有结垢倾向，当I L＝0时，不腐蚀不结垢，当I L<0时，有腐蚀倾向。 pH s可根据水的总碱度、钙硬度和总溶解固体的分析值和温度由表12-31查得相应常数代入下式，即可计算得出： pH s＝(9.3+N s+N t)-(N H+N A) (12-38)
浅谈循环水系统的结垢与管理 安全生产部张利民 摘要：本文概述了循环水系统的作用，并从水系统结垢的原因及影响进行了分析，水的结垢受水质、水温、流速的影响，根据原因及操作现场的运行情况，提出了对现有的水系统需要采取那些控制措施，可在循环水系统进一步落实实行科学的管理方式。 关键词：循环水、冷水、冷却水、结垢、管理与运行 1、概述 工业循环水系统是工业企业正常运行的基本保证，循环水系统的管理中遇到了设备结垢、腐蚀、生物粘泥堵塞等等，使换热设备损坏和效率降低。目前工业应用的水质稳定剂多为缓蚀阻垢剂，但阻垢剂的品质参差不齐，系统的换热设备的种类千差万别，同时管理的方法又各有不同，这就造成了循环水系统运行的优劣之分。因此，我对循环水系统的管理谈谈自己认识。 2、结垢原因及影响因素 循环水结垢其实是循环水系统中微溶物质在环境条件发生变化导致生成过饱和现象，产生晶核析出，随着晶核不断长大沉积在换热器表面，按垢的种类可分为碳酸垢、磷酸垢、硅酸垢、硫酸垢等；按金属离子区分可分为钙垢、镁垢、铁垢等。换热器内垢的形成受到水质、水温、流速、换热温差和缓蚀阻垢剂等因素的影响。 2.1 循环水和原水的水质 循环冷却水在运行过程中，随着挥发的消耗，水中各种杂质的浓度就会相应增大，结垢的概率就会同时增加，这时补充水的水质其含盐量、碱度、硬度、pH值等指标就显得尤为重要。这几个指标越高循环水越容易达到饱和而产生结垢。因此这在投加阻垢剂方案时就必须考虑进去。 2.2 水温和浓缩倍数 循环水中的碳酸钙、碳酸镁等硬度盐类，其溶解度都是随着温度的升高而减小，因此水温越高越易结垢；循环水的浓缩倍数在夏季热负荷较大时就应适当降低，减少系统中硬度盐类离子的浓度，就会相应减少设备结垢的概率， 2.3 流速 水垢的附着速度是随着换热器内的冷却水流速的增大而减小，如果水流速度达到1.0m/s以上时，水垢、悬浮物等杂质易被水流冲走，不易沉积，相反如果在换热器中，某些部位流速过小或水流分配不均、死角就容易沉积水垢。因此根据换热器的形式、结构在工艺条件允许的情况下，适当提高水流速度也是降低设备结垢的有效手段。
循环冷却水结垢原理及处理方法 一、循环冷却水系统为什么会结垢 1.一般解释 冷却水中溶解有各种盐类，如碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐和氯化物等，它们的一价金属盐的溶解度很大，一般难以从冷却水中结晶析出，但它们的两价金属盐（氯化物除外）的溶解度很小，并且是负的温度系数，随浓度和温度的升高很容易形成难溶性结晶从水中析出，附着在水冷器传热面上成为水垢。如冷却水中的碳酸氢根离子浓度较高，当冷却水经过水冷器的换热面时，受热发生分解，发生如下反应： Ca(HCO3)2→CaCO3↓+ H2O + CO2↑ 当冷却水通过冷却塔时，溶解于水中的二氧化碳溢出，水的pH 值升高，碳酸氢钙在碱性条件下发生如下反应： Ca(HCO3)2+ 2OH- →CaCO3↓+ 2H2O + CO32- 难溶性碳酸钙可以是无定型碳酸钙、六水碳酸钙、一水碳酸钙、六方碳酸钙、文石和方解石。方解石属三方晶系，是热力学最稳定的碳酸钙晶型，也是各种碳酸钙晶型在水中转变的终态产物。 2.碳酸钙的溶解沉淀平衡。
碳酸钙的溶解度虽然很小，但还是有少量溶解在水里，而溶解的部分是完全电离的。所以在溶液里也出现这样的平衡：Ｃａ2++ＣＯ3 2-CACO3(固) 在一定条件下达到平衡状态时〔Ｃａ2+〕与〔ＣＯ32-〕的乘积为碳酸钙在此条件下的溶度积K SP，为一定值。 若此条件下〔Ｃａ2+〕×〔ＣＯ32-〕＞K SP时，平衡向右移，有晶体析出。 若此条件下〔Ｃａ2+〕×〔ＣＯ32-〕＜K SP时，平衡向左移，晶体溶解。 注：实际情况下〔Ｃａ2+〕×〔ＣＯ32-〕值称为K CP 二、抑制为结垢的方法 (一)化学方法 1.加酸: 目的:降低水的PH值,使水的碳酸盐硬度硬度转化重碳酸盐硬度. 优点:费用较小，效果比较明显 缺点:加酸量不易控制、过量会产生腐蚀的危险、投加过量有产生硫酸钙垢的危险. 2.软化 目的:降低水中至垢阳离子的含量
循环冷却水系统处理技术方案
一、前言 循环冷却水化学处理技术是通过采用低剂量投加水质稳定剂的方法，使金属表面形成一层致密的保护膜，同时改变结垢性粒子之间或金属间的作用力，从而达到防腐、防垢、保护设备安全运行的目的。除此之外，还需投加杀菌灭藻剂，抑制和杀灭水中的细菌、藻类及各种微生物，以防止生物粘泥和垢类物质的产生，从而可以提高传热效率，节约能源，减少设备维修，延长使用周期。 本方案是根据贵方补充水水质及给定的工况条件，结合以往循环水处理的经验，在进行大量充分实验的基础上提出的，最终选定了适合贵方实际使用的性能优越、稳定性好的水处理药剂配方。水处理配方和技术有很强的针对性，尚需根据现场实际运行的复杂变化的条件进行合理的调整。 二、循环水系统工况条件及水质条件 2.1 循环水系统工况条件（见表1） 表1：循环水系统工况条件
2.2循环水系统补充水水质条件 循环水系统补充水为市政自来水，具体指标见下表2。 表2：补充水水质分析表 三、循环水处理技术思路 敞开式循环冷却水系统，随着循环冷却水在冷却塔中的蒸发浓缩，水系统中 2－、Ca2+、Mg2+浓度均相应增加，假如不采取投加水处理药的重碳酸盐、Cl－、SO 4 -等离子)会在换热器的传热表面剂保护的措施，一方面成垢离子(Ca2+、Mg2+、HCO 3 形成硬垢，影响换热效率，甚至堵塞管道，严重时导致停车事故的发生；另一方 2－等)以及溶解氧的存在会造成管道、换热设备的面水中的腐蚀性离子(Cl－、SO 4 腐蚀穿孔，影响设备的正常运行，直接缩短设备的使用寿命；另外，由于循环冷却水系统的运行条件特别适宜于菌藻粘泥的生长，会对设备及管线产生微生物腐蚀和软垢，同样威胁循环冷却水系统的安全运行。 密闭式循环冷却水系统一般在运行过程中水质情况变化不大，但由于溶解氧的渗漏和溶入以及成垢离子的存在，水处理应以防腐蚀为主，同时兼顾阻垢。 分析贵公司循环水水系统补充水，从水质数据及水型判断结果来看，均为结垢型水质。浓缩运行后，随着浓缩倍率的增加，结垢趋势加强，浓缩倍数越高，
循环水结垢原理及处理方法 一.结垢原理 1.一般解释 冷却水中溶解有各种盐类，如碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐和氯化物等，它们的一价金属盐的溶解度很大，一般难以从冷却水中结晶析出，但它们的两价金属盐（氯化物除外）的溶解度很小，并且是负的温度系数，随浓度和温度的升高很容易形成难溶性结晶从水中析出，附着在水冷器传热面上成为水垢。如冷却水中的碳酸氢根离子浓度较高，当冷却水经过水冷器的换热面时，受热发生分解，发生如下反应： Ca(HCO3)2→CaCO3↓+ H2O + CO2↑ 当冷却水通过冷却塔时，溶解于水中的二氧化碳溢出，水的pH 值升高，碳酸氢钙在碱性条件下发生如下反应： Ca(HCO3)2+ 2OH- →CaCO3↓+ 2H2O + CO32-难溶性碳酸钙可以是无定型碳酸钙、六水碳酸钙、一水碳酸钙、六方碳酸钙、文石和方解石。方解石属三方晶系，是热力学最稳定的碳酸钙晶型，也是各种碳酸钙晶型在水中转变的终态产物。 2.碳酸钙的溶解沉淀平衡。 碳酸钙的溶解度虽然很小，但还是有少量溶解在水里，而溶解的部分是完全电离的。所以在溶液里也出现这样的平衡： Ｃａ2++ＣＯ3 2-CACO3(固)
在一定条件下达到平衡状态时〔Ｃａ2+〕与〔ＣＯ32-〕的乘积为碳酸钙在此条件下的溶度积K SP，为一定值。 若此条件下〔Ｃａ2+〕×〔ＣＯ32-〕＞K SP时，平衡向右移，有晶体析出。 若此条件下〔Ｃａ2+〕×〔ＣＯ32-〕＜K SP时，平衡向左移，晶体溶解。 注：实际情况下〔Ｃａ2+〕×〔ＣＯ32-〕值称为K CP 二.抑制为结垢的方法 (一)化学方法 1.加酸: 目的:降低水的PH值,使水的碳酸盐硬度硬度转化重碳酸盐硬度. 优点:费用较小 缺点:不易控制、过量会产生腐蚀的危险、有产生硫酸钙垢的危险. 2.软化 目的:降低水中至垢阳离子的含量 优点:防止结垢效果好 缺点:操作复杂、软化后水腐蚀性增强. 3.加阻垢剂: 目的:使碳酸钙的过饱和溶液保持稳定。 优点:防垢效果好、具有缓蚀作用、针对性强. 缺点:药剂一般含磷,对环境保护造成压力. (二)物理方法
循环冷却水运行管理 一、循环水中微生物的动向化学分析项目 1、化学需氧量 水中微生物繁殖严重时会使COD增加，因为细菌分泌的黏液增加了水中有机物含量，故通过化学需氧量的分析，可以观察到水中微生物变化的动向，正常情况下水中COD最好小于5mg/l（KMnO4法）。 2、余氯（游离氯） 加氯杀菌时要注意余氯出现的时间和余氯量，因为微生物繁殖严重时就会使循环水中耗氯量大大地增加。 3、NO2－ 当水中出现含氨和亚硝酸根时，说是水中已有亚硝酸菌将氨转化为亚硝酸根，这时循环水系统加氯将变为十分困难，耗氯量增加，余氯难以达到指标，水中NO2－含量最好是控制在小于1mg/l。 4、氨 循环水中一般不含氨，但由于工艺介质泄漏或吸入空气中的氨时也会使水中出现含氨，这时不能掉以轻心，除积极寻找氨的泄漏点外，还要注意水中是否含有亚硝酸根，水中的氨含量最好是控制在10mg/l以下。 二、循环水冷却水装置运行产生问题 1、微生物粘泥： 因为循环水中溶有充足的氧气、合适的温度及富养条件，很适合微生物的生长繁殖，如不及时控制将迅速导致水质恶化、发臭、变黑，冷却塔大量黏垢沉积甚至堵塞，冷却散热效果大幅下降，设备腐蚀加剧。因此循环水处理必须控制微生物的繁殖。
2、水垢： 由于循环水在冷却过程中不断地蒸发，使水中含盐浓度不断增高，超过某些盐类的溶解度而沉淀。常见的有碳酸钙、磷酸钙、硅酸镁等垢。水垢的质地比较致密，大大的降低了传热效率，0.6毫米的垢厚就使传热系数降低了20%。 3、腐蚀： 循环水对换热设备的腐蚀，主要是电化腐蚀，产生的原因有设备制造缺陷、水中充足的氧气、水中腐蚀性离子（Cl-、Fe2+、Cu2+）以及微生物分泌的黏液所生成的污垢等因素，腐蚀的后果十分严重，不加控制极短的时间即使换热器、输水管路设备报废。 4、污垢： 污垢主要由水中的有机物、微生物菌落和分泌物、泥沙、粉尘等构成，垢的质地松软，不仅降低传热效率而且还引起垢下腐蚀，缩短设备使用寿命。
循环冷却水的防垢处理方法 循环冷却水产生水垢和水质恶化的原因： (1)水中游离及溶解的CO2大量逸散，当CO2的含量不足以保证重碳酸盐的平衡时，给水管道和用水设备内就会形成CaCO3沉淀，引起系统内CaCO3结垢； (2)水中所含的溶解性气体、腐蚀性盐类与酸类等电解质与金属接触时，因为电解质的作用，从金属表面析出Fe2+，使设备和管道金属遭到破坏； (3)空气中的污染物如尘土、杂物、可溶性气体及换热器物料渗漏等均可进入循环水，致使微生物大量繁殖，加速金属的腐蚀； (4)由于补充水带来或水在循环使用过程中产生的各种微生物、其它有机物及无机悬浮杂质在管道和换热器表面沉积。 循环冷却水的防垢处理方法： (1)排污法： 当补充水的碳酸盐硬度较低时，可以用限制循环水的浓缩倍数的方法，使循环水的碳酸盐硬度小于极限碳酸盐硬度，即可防止结垢。 如果不考虑系统中的渗漏损失，则循环水进行连续排污时，为防垢所需的排污量可用下式求出： 其中P1：循环水系统的蒸发损失，占循环水量的%； P2：冷却塔风吹损失，占循环水量的%； P3：为防垢所必需的连续排污量，占循环水量的%； H碳：补充水的碳酸盐硬度（meq/L）； H极：补充水的极限碳酸盐硬度（meq/L）。 浓缩倍数与排污量的关系为： 其中N：循环水的浓缩倍数； P：循环水的补充水量，占循环水量的%。 若要使循环冷却水稳定，不发生CaCO3沉淀，则N≤H极/ H碳，由此可以得
出：P≥H 极 P1/（H极-H碳）。该式说明，在P1范围大致确定的情况下，补充水的H 极与H 碳 差值越小，则所需补充水量越大，反之越小。式中P3的计算结果如果为 负值，则不需要排污，计算结果为正值时排污量一般不超过3～5%为宜。该法主要用于暂时硬度较低的水质及水资源较丰富的地区。在实际中仅靠排污法不能解决循环冷却水的水质问题，尚需要结合其它措施。 3、酸化法：酸化法是通过加酸，降低水的碳酸盐硬度，使碳酸盐硬度转变为溶解度较大的非碳酸盐硬度，同时保持循环水的碳酸盐硬度在极限碳酸盐硬度之下，从而达到防止结垢的目的 2、阻垢剂处理法：在循环水中加入某些化学药剂，就可以起到阻止水垢的作用，称为阻垢处理，所用的药剂称为阻垢剂。 常用阻垢剂有： (1)聚合磷酸盐：在循环水中，采用的是三聚磷酸钠（Na5P3O10）和六偏磷 酸钠（NaPO3）6聚合磷酸盐在低剂量如(在2-4mg/L)时，是一种有效的 阻垢剂。它们溶于水后，在水中电离生成长链的—O—P—O—P—高价阴 离子，容易吸附在微小的碳酸钙晶粒上，使晶粒表面上的表面电位向负 方向上移动，增大了晶粒之间的排斥力，起到分散作用。另一种观点是 干扰了碳酸钙晶体的正常生长，晶格受到扭曲，生成的碳酸钙不是坚硬 的方解石晶体，而是疏松、分散的软垢，易被水流分散于水中。聚合物 还可与水中Ca 2+、Mg 2+形成配位离子或整合离子，从而使它们稳定存 在与水中，提高了循环水的极限碳酸盐硬度，达到防止结垢的作用。 (2)有机磷酸盐：有机磷以酸（盐）分子结构中，都含有—C—P—键，所以 具有耐氧化性高，耐温性高，不易被酸、碱破坏及不易水解、降解等优 点。它在高剂量（如100mg/L以上）时，是一种阴极型缓蚀剂，在低剂 量（2～4mg/L）时，是一种阻垢剂。有机磷酸能与水中结垢离子形成络 合物，使水中结垢离子失去部分结垢性能，但其阻垢作用主要是由于阻 垢剂分子吸附在晶体表面，堵塞或覆盖晶体生长晶格点，阻碍了晶格离 子或分子的表面扩散和定位，而产生内部应力和扭曲作用，抑制了晶体 生长和结垢。) 磷酸根离子能与铜离子形成极稳定的络合物，所以对铜 及铜锌合金有一定得腐蚀性，甚至会发生点蚀。
XXX科技有限公司作业文件 AT-CG-250HHH除铁器 安全操作规程 文件编号: 版本：A / 0 受控状态： 编制：审核：批准：发布日期：2019-08-18 实施日期：2019-08-20
AT-CG-250HHH除铁器安全操作规程第 2 页共5页NO:12 序号修订版本号修订日期修订内容制作批准 1 A/0 2019-08-18 文件制定 1.范围 本操作规程规定了AT-CG-250HHH除铁器开启前的检查、准备、开启、停止以及设备安全及注意事项等内容。 本规程适用于AT-CG-250HHH除铁器的操作。
AT-CG-250HHH除铁器安全操作规程第 3 页共5页NO:12 2.开启前的检查和准备 2.1检查压缩空气是否开启。 2.2检查进料口及出料口是否连接良好。 2.3检查机器是否平稳，有无异常震动，有无摩擦或异常噪音。 2.4检查设备绝缘油是否恶化，依据比色卡，当绝缘油颜色大于5.5级以上，需及时更 换绝缘油，检查绝缘油是否在标准液位。 2.5检查循环水运行是否正常，循环水阀门是否处于开启状态。 2.6检查绝缘油温度是否在设定值以下，如图2-1所示 图2-1 3.开启 3.1除铁作业
AT-CG-250HHH除铁器安全操作规程第 4 页共5页NO:12 图3-1 3.1.1在自动选择控制中有“本机”“远程”两种模式，根据需要选择本机或远程控制。 3.1.2在远程控制状态下，将控制柜上的“手动/关/自动”旋钮开关旋到“自动”档位，当机器得到远程信号后，即可根据控制柜内的时间继电器设置进行自动工作。3.1.3在本机控制状态下，将控制柜上的“手动/关/自动”旋钮开关旋到“手动”档位，此模式下为手动状态。 3.1.4依次按：“循环开”，“励磁开”，“振动机开”，“出料器产品侧”则机器开始运作。 3.2排渣作业 3.2.1停止加料后，待全部物料通过除铁器后，出料口不再有物料排出，依次按“出料器排铁侧”，“励磁关”键，含有较高磁性不纯物的物料从排渣口卸出。 3.2.2待无物料从排渣口中排出后，依次按“励磁开”，“出料口产品侧”键，再次