冷却水循环后产生的问题.doc

冷却水循环后产生的问题 腐蚀：冷却水在循环使用中，水在冷却塔内和空气充分接触，使水中的溶解氧得到补充，所以循环水中溶解氧总是饱和的，水中溶解氧是造成金属电化学腐蚀的主要原因。 结垢：水在冷却塔中蒸发，使循环水中含盐量逐渐增加，加上水中二氧化碳在塔中解析逸散，使水中碳酸钙在传热面上结垢析出的倾向增加。 粘泥：冷却水和空气接触，吸收了空气中大量的灰尘、泥沙、微生物及其孢子，使系统的污泥增加。冷却塔内的光照、适宜的温度、充足的氧和养分都有利于细菌和藻类的生长，从而使系统粘泥增加，在换热器内沉积下来，造成了粘泥的危害。 冷却水的循环使用对换热器带来的腐蚀、结垢和粘泥问题要比使用直流水严重得多。因此，循环冷却水如果不加以处理，则以上问题的发生将使换热设备的水流阻力加大，水泵的电耗增加，传热效率降低，并使生产工艺条件处于不正常状况。一些工厂，为了提高传热效率的需要，换热器的管壁很薄，并且严格控制污垢的厚度，换热器一旦发生腐蚀或结垢，尤其是局部腐蚀的发生，后果相当严重！因此，换热系统必须综合解决腐蚀、结垢和微生物粘泥三个问题。 冷却水的化学处理是用加入化学药品的方法来防止循环冷却水系统腐蚀、结垢和粘泥等问题的产生。常用的处理药剂有缓蚀剂、阻垢剂和杀生剂等。冷却水在循环过程中水量的损失 共有四部分水量损失： 蒸发水量：冷却过程中，从冷却水中蒸发逸入大气的水蒸汽量。 风吹损失水量：由于空气流，被空气带走部分水滴。 排污水量：为了控制冷却水循环过程中因蒸发损失而引起的浓缩过程，必须人为地排掉的水量。 渗漏损失：在管道和贮水系统中因渗漏而损失的水量。硬水对工业生产的危害 硬水作为工业生产用的冷却水，会使热交换器结水垢，严重的不仅会阻碍水流通道，使热交换效果大大降低，影响生产的顺利进行，甚至被迫停产。结垢还会产生垢下腐蚀。会使热交换器穿孔而损坏，不仅物料漏损，而且增加设备投资费用，浪费钢材。硬水用于洗涤，也往往影响产品质量，如纺织印染会造成织物的斑点，不仅影响美观，而且影响强度。硬水作为锅炉用水，在锅内加热后。经过蒸发浓缩过程，使锅护受热面结水垢，而水垢的导热性能极差。1 工业循环冷却水水质稳定处理药剂使用现状 由于各种药剂作用不同，因此应利用药剂间的协同作用，将药剂配合使用。我国使用的药剂配方以磷系为主，约占52%58%，钼系配方占20%，硅系配方占5%8%，钨系配方占5%，其它配方占5%10%。主要的水处理化学品种有:有机磷酸盐、聚羧酸、杀菌剂、缓蚀剂、阻垢分散剂，以及化学清洗剂、混凝剂、消泡剂等60多种。主要的药剂厂家120多家。2 药剂作用机理研究进展 药剂在腐蚀介质中对金属的作用机理是比较复杂的，也是人们较为关注的一项研究课题，许多新方法新技术的采用，为药剂作用机理研究提供了有利的工具。在常规方法的基础上，许多新方法的运用将药剂作用机理的研究推向深入。 在动电位极化曲线测量、交流阻抗测量、稳态极化曲线测量、线性电阻测量菲尔线性外推法、小幅度循环伏安法、X光电子能谱法、俄歇电子能谱、激光椭圆光度法等常规研究法的基础上，恒电位-恒电流瞬态响应测量技术、谐波分析方法、斩波器法、穆斯堡尔谱方法、量子化学方法等新方法、新技术得到应用，使得我国的药剂理论、测试技术取得了显著的成绩。一些药剂作用机理和测试技术研究，达到了国际先进水平。由于我国药剂基础理论研究不断发展，促进了我国药剂产品品种的扩大和发展。3 药剂复配技术 为了防止工业循环冷却水的结垢、腐蚀以及细菌滋生等问题，通常在冷却水中加入缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等化学药剂，习惯上通称为水质稳定剂。利用这些药剂之间的协同作用，可提高水质稳定的效果，降低生产成本。常用的复合配方有:聚磷酸盐+锌盐、磷酸盐+聚磷酸盐、聚磷酸盐+硅酸盐、有机磷酸盐+聚磷酸盐+锌盐、有机磷酸盐+聚磷酸盐+苯骈噻唑、硅酸盐+有机磷酸盐+苯骈三氮唑、锌盐+有机磷酸盐+唑类、聚磷酸盐+有机磷酸盐、锌盐+钼酸盐、芳香唑类+有机磷酸盐+磷酸盐+钼酸盐等等。值得注意的是：一些缓蚀剂同时也是很好的阻垢剂，如ATMP、HEDP、EDTMP、PBT-CA等，这些药剂若用于防止循环冷却水腐蚀，其使用浓度在10mg/L(最好与其它水处理药剂复配使用)以上，若用于防止结垢，一般使用浓度为25mg/L。4 药剂新品种的开发 我国研究和开发了一系列工业水的缓蚀、阻垢和杀菌剂产品，在大型钢铁、石油、化肥、电力生产中得到应用，解决了工业冷却水设备的腐蚀、结垢以及细菌滋生问题，为国家节约了大量的费用，并建立健全了有关水质阻垢、杀菌标准、规范和监测技术方法及管理制度，保证了工业生产安全运行，取得了显著成绩。目前，我国的缓蚀剂、阻垢剂产品性能与国外先进产品相当，具有很好的处理效果。随着我国研究水平的提高以及有机合成工业和精细化工工艺的发展，计算机在分子计算中的应用，可望合成特定结构的新的有机缓蚀、阻垢、杀菌剂化合物，这些化合物兼有缓蚀阻垢和杀菌性能，而且具有高效、低毒、价廉等特点。1 阻垢机理 在冷却水系统中或其他受热面上的结垢都包含有盐类结晶的析出，因此，以下三个晶体形成的步骤会影响垢的形成：a 形成过饱和溶液；b 生成晶核；c 晶核生长，形成晶体。若此三个条件中有一个遭到破坏，则成垢的过程即被抑制或减缓，阻垢剂的作用就是控制这些步骤中的一个或几个，以达到阻垢的目的，阻垢剂干扰晶体生长的基本物理化学过程是鳌合反应和表面吸附。 1)鳌合和晶体畸变 经乙叉二麟酸与Ca2+会形成六元环型的鳌合物，结构如图1所示。鳌合物常常是十分稳定的，所以水中阻垢剂存在时，游离态钙、镁离子浓度会相应降低。但如果将阻垢剂的用量增加至很大时，其阻垢作用也无明显的增强，为此提出了晶体畸变机理，即在晶体生长过程中，常常会由于晶体外界的一些原因，而使得晶格存在空位、错位等缺陷或形成镶嵌构造等畸变，其结果是同一晶格的各个晶面发育不等。晶体中这种局部组分的差异会导致晶体不稳定，当环境发生某些变动时，大晶体会碎裂成小晶体。 引起外界晶格畸变的外界原因可能是机械障碍和过饱和度的变化，但最重要的是化学环境的变化，从有机磷盐的结构可判断，它可与多价的金属离子形成赘合物，如它与Cu2+形成极为稳定的络合物，因而在使用中须与锌盐配合，否则就会腐蚀铜及其合金。 2)吸附与分散 有些阻垢剂在水中会电离，如在全有机磷配方中的聚丙烯酸、聚马来酸等在水中可电离出聚合阴离子和H+，当这些阻垢剂在水中遇到某些小晶体或悬浮物粒子时，因改变了颗粒表面原来的电荷状态，同性电的斥力而使它稳定地分散在水中，起到分散作用即为分散剂。分散剂不仅能吸附于颗粒，而且也能吸附与换热设备的壁面上，形成吸附层，它阻止颗粒在换热器面上沉积，而且一旦发生颗粒沉积的现象，沉积物与接触面不能紧密相粘，只能形成疏松的沉积层。 3)阂限效应和协同效应 有许多阻垢剂在加药量很小时就可以稳定水溶液中大量的钙离子，在它们之间不存在化学计量关系，而且当它们的量过大时，起稳定性作用便不再有明显的改进，这种效应称为阂限效应，其原因可按结晶热力学和动力学原理解释说明:当水中碳酸钙达到过饱和时，体系处于不稳定状态，不稳定态有转变为新的稳定态的必然趋势。此时生成的新稳定相是碳酸钙晶体，若此种情况下还不出现新相，则出现亚稳态，亚稳态能够存在的必要条件是亚稳态和稳定态之间存在能量壁垒，亚稳态只有克服这种能量壁垒才能转变为稳定态。吉布斯汤姆逊指出，任何小于临界半径的晶体称为晶核，从过饱和溶液中析出结晶的方式是从无到有，由小到大，所以在其析出的过程中会因产生界面能而形成壁垒。结晶动力学指出，晶体生长的相变驱动力近似地正比于溶液的过饱和度，因此，要有足够大的过饱和度，使此驱动力可以克服界面能引起的能量壁垒，才能在溶液中出现晶核以及发生晶体自发生长的过程。 许多研究指出:磷酸、聚梭酸等阻垢剂，可通过物理或化学作用吸附于碳酸钙的微晶体(小于临界半径的晶体)上，从而使它的界面能提高，这样，由碳酸钙过饱和溶液中生成碳酸钙结晶需要克服的能量壁垒增大了，晶体的临界半径也就随之增大。因此，在正常情况下很容易析出晶体的过饱和溶液。由于溶液中加人了阻垢剂，可能会不出现晶体，只有当溶液的过饱和度进一步提高，它的相变驱动能力增大至完全能克服能量壁垒时，晶核才能出现。 微晶体吸附阻垢剂的作用发生在这些晶体的生长点上，因此，只要溶液中阻垢剂的量足够已将这些生长点覆盖，晶体便不易生长。因为覆盖生长点所需的剂量不大，所以有阂限效应的阻垢剂的加药量不需很多，过多的加药量不会明显提高阻垢作用。另一方面也说明如果加药量太少，以致不足以将微晶体的生长点全部覆盖，则阻垢剂作用就不显著。为了充分利用各种阻垢剂的优点，又可将各种阻垢剂进行复合使用，可以提高阻垢效果，称为协同效应。例如，梭酸型阻垢剂与磷酸型阻垢剂复合使用时，即产生协同效应，它能抑制换热器壁上垢的形成，或形成软垢，易被冲刷下来，经长期处理甚至能使陈垢脱落。2 缓蚀机理 工业用水所用缓蚀剂主要包括铬系、钥系、钨系、磷系等，不同的药剂的缓蚀作用也有差别，但其方式都是在金属表面可形成不溶于水或难溶于水的保护膜，阻碍了金属离子的水合反应或溶解氧的还原反应，达到保护作用。铬系在碳钢表面形成致密的不溶性-Fe2O3马氧化薄膜，并且与金属接合紧密，不影响热交换器的交换效率，表现出良好的防腐效果。但对环境的污染较大而逐渐被淘汰。 磷系药剂缓蚀作用主要与水中的Ca2+和作为缓蚀剂而加人的Zn2+结合，在碳钢表面形成以磷酸钙为主体的不溶性盐的薄膜而起到缓蚀作用。 因为在碱性条件下容易形成沉淀膜，所以在腐蚀反应生成OH-离子时在局部阴极区保护膜生长较快，因此磷系药剂主要是作为抑制腐蚀阴极反应的缓蚀剂。 1.循环冷却水 reCirCulaTinGCoolinGWaTer 经换热而返回冷却构筑物降温，并经必要的处理后，再循环使用的冷却水。 2.直流冷却水 onCeThrouGhCoolinGWaTer 在冷却过程中，只使用一次就被排掉的冷却水。 3.直接冷却水 direCTCoolinGWaTer 与被冷却物质直接接触换热的冷却水。 4.间接冷却水 indireCTCoolinGWaTer 与被冷却物质通过换热设备间接换热的冷却水。 5.补充水 makeupWaTer 循环冷却水系统中，由于蒸发、风吹、渗漏和排污损失，而需不断补充的水。 6.旁流 sidesTream 从循环冷却水中分流出来，经适当处理后，再返回系统。 7.排污 BloWdoWn 在冷却水系统中，为避免由于蒸发而产生盐类的过量浓缩，必须排掉的水。 8.循环冷却水系统 reCirCulaTinGCoolinGWaTersysTem 冷却水换热并经降温，再循环使用的给水系统，包括敞开式和密闭式两种类型。 9.直流冷却水系统 onCeThrouGhCoolinGWaTersysTem 冷却水只使用一次即被排掉的给水系统。 10.敞开式循环冷却水系统 openedreCirCulaTinGCoolinGWaTersysTem 冷却水换热后，借水的蒸发作用得到降温，再循环使用的给水系统。 11.密闭式循环冷却水系统 ClosedreCirCulaTinGCoolinGWaTersysTem冷却水（通常为软化水或除盐水）在密闭的系统中换热，通过空气换热设备或水水换热设备降温，再循环使用的给水系统。 1.阻垢 scaleinhibiTion 利用化学的或物理的方法，防止换热设备的受热面产生沉积物的处理过程。 2.缓蚀 CorrosioninhiBiTion 抑制或延缓金属被腐蚀的处理过程。 3.防腐蚀 CorrosionprevenTion 泛指防止各种材料在各种环境中被腐蚀的处理过程。 4.浓缩倍数 CyCleofConCenTraTion 循环冷却水中，由于蒸发而浓缩的溶解固体与补充水中溶解固体的比值，或指补充水流量对于排污水流量的比值。 5.系统容积 volumeTriCConTenTofsysTem 在敞开式循环冷却水系统中冷却水容量的总和。包括系统中换热设备、冷却塔、水池、管道和水泵等设备在运行过程中所有水量的总和。 6.饱和指数 saTuraTioninde，LanGelierinde 由理论推导公式得出的一个指数，以定性地预测水中碳酸钙沉淀或溶解的倾向性。以水的实际 pH值减去其在碳酸钙处于平衡条件下理论计算的pH值之差来表示。 7.稳定指数 sTaBiliTyinde，Ryznerinde由经验公式得出的一个指数，以相对定量地预测水中碳酸钙沉淀或溶解的倾向性。以水在碳酸钙处于平衡条件下理论计算的 pH值的两倍减去水的实际pH值之差来表示。 8.冷却水处理 CoolinGWaTerTreaTmenT 泛指冷却水在系统内的各种处理。一般包括控制结垢、污垢、腐蚀和微生物繁殖的处理。 9.旁流水处理 sidesTreamTreaTmenT 为控制循环冷却水水质不超过规定的指标，对系统中的旁流水进行的处理。包括旁流过滤、软化和去除某种离子或其他杂质的处理。 10.补充水处理 makeupWaTerTreaTmenT 对循环冷却水系统的补充水进行的处理。除了通常为去除水中悬浮物和胶体的沉淀、过滤处理以外，还可以包括杀菌、除藻、软化或除盐和除气等处理。 11.加酸处理 aCidifiCaTion 阻垢的一种方法。一般用硫酸。冷却水中加硫酸后，可使水中碳酸钙转化为溶解度较高的硫酸钙，以防止产生碳酸钙沉淀。 12.菌藻处理 miCroBioloGiCalConTrol 在冷却水系统中，为控制水中细菌和藻类的繁殖而引起金属腐蚀与生成粘泥的处理。 13.旁流过滤 sidesTreamfilTraTion 对循环冷却水系统的旁流水进行过滤处理。简称旁滤。 14.预膜 prefilminG 紧接冷却水系统清洗之后，投入预膜剂运行，使换热设备管道的金属表面形成一层覆盖完整的保护膜的操作过程。 15.降解 deGradaTion 物质受生物作用引起的分解。 16.监测试片 moniTorinGCoupon 在冷却水系统中或试验室条件下，为获取腐蚀或沉积现象的资料所采用的标准试片。 17.腐蚀试片 CorrosionCoupon 在流动的冷却水中，用来测试水的腐蚀性的监测试片。药剂 1.阻垢剂 sCaleinhiBiTor 阻碍或延缓水中不溶盐类沉积的药剂。 2.分散剂 dispersanT 使水中析出的微粒悬浮分散的药剂。 3.缓蚀剂 CorrosioninhiBiTor 抑制或延缓金属腐蚀过程的药剂。 4.杀生物剂 BioCide 用以杀死水中生物的药剂。5.预膜剂 prefilminGaGenT 用于循环冷却水系统，使金属表面形成保护膜的药剂。 6.剥离剂 sTrippinGaGenT 能将微生物及其生成的粘泥从换热设备的金属表面或冷却塔壁上剥离的药剂。 7.表面活性剂 surfaCTanT 能显著降低液体表面张力的药剂。 8.消泡剂 defoaminGaGenT 用于消除水处理过程中所产生的泡沫的一种表面活性剂。 1.结垢 sCale 由于水中的微溶性盐类沉积在换热面上而形成的垢层。 2.污垢 foulinG 冷却水系统中，任何不溶解物质的聚集。 3.生物粘泥 slime，BioloGiCalfoulinG 由微生物及其产生的粘液，与其他有机的和无机的杂质混在一起，粘着在物体表面的粘滞性物质。 4.污垢热阻 foulinGresisTanCe 换热面上沉积物所产生的传热阻力。 5.生物粘泥量 slimeConTenT 采用生物过滤网法测定的循环冷却水中所含粘泥的浓度。 6.腐蚀 Corrosion 各种材料受环境介质作用而变质破坏的过程。冷却水处理中，主要指金属表面受电化学或微生物作用所引起的破坏。 7.全面腐蚀 （均匀腐蚀） GeneralCorrosion 在整个金属表面上基本上是均匀的腐蚀。 8.局部腐蚀 loCalizedCorrosion 集中在金属表面某些部位的腐蚀。 9.垢下腐蚀 underdeposiTCorrosion 金属表面沉积物下产生的腐蚀。 10.点蚀 piTTinG 金属表面相对地集中在一个很小部位的局部腐蚀。 11.腐蚀率 CorrosionraTe 单位时间内，单位面积上金属材料损失的重量，或单位时间内，金属材料损失的平均厚度。 12.点蚀系数 piTTinGfaCTor 金属材料或腐蚀试片的最大点蚀深度与以重量损失计算的表面平均损失深度的比值。在发达国家工业用水的重复使用率已达到80%-90%，水的浓缩倍率已达到6-8倍。而我国水的利用率平均不到50%，循环冷却水的浓缩倍率绝大多数在2-3倍的水平，从节能节水来说，这无疑是资源的巨大浪费，同时也加大了对环境水质的污染。因此，提高水的利用率，减小环境污染已成为当今工业水处理的一大课题。1 单一的聚磷酸盐处理方法 这种方法是美国20世纪50-60年代普遍采用的一种水处理方式，而我国20世纪70年代末才应用这种水处理方法。该方法的缺点是聚磷酸盐热稳定性差、易水解，与水中Ca2+形成Ca3(PO4)2沉淀，从而降低了聚磷的缓蚀阻垢性能。另外聚磷的阐限值小，因此需要较高的浓度才能维持聚磷酸盐的药效，并且磷酸盐属于营养盐，对环境污染较严重，大量的排放会加速刺激水中藻类的大量繁殖，导致水中大量的溶氧被消耗，水中的生命体因缺氧而死亡。当前磷对环境的污染，已引起各国的重视。因此，采用单一的磷酸盐处理方法已逐渐被淘汰。2 有机磷酸盐处理方法 20世纪70年代后期我国相继开发研制出有机磷系阻垢剂经基乙叉二嶙酸(HEDP)、氨基三甲叉磷酸(ATMP)等，并被广泛应用。有机磷系药剂的优点为化学热稳定性好，不易水解，易与二价金属离子形成稳定的络合物，在200以下有良好的阻垢性能。 但这些药剂单一使用的效果并不很理想，对铜材设备的缓蚀效果欠佳，同时单位重量的含磷量仍然偏高，大量的排放同样给环境带来很大的压力。近几年该药剂也在逐渐被低磷的全有机配方药剂所替代。3 全有机配方处理方法 该药剂是当前最为普遍采用的循环水处理方法。药剂分子中含有梭酸基、醋基、磺酸基、麟酸基等多种特效官能团，对分散在水中的CaCO3，Ca3(PO4)2，CaSO4及氢氧化铁等溶性效果良好，并且水溶性好，特别与锌盐复配更有其独到之处。4 新一代麟系药剂处理方法 新一代麟系缓蚀阻垢剂是近些年来新开发的低含磷水处理药剂，如20世纪90年代后期开发研制的磷酞基梭酸(POCA)、多氨基多醚基甲叉磷酸(PAPEMP)等，具有良好的钙容忍度，如表1和表2所示。可见新型磷系缓蚀阻垢剂具有优良的阻垢特性。5 绿色环保型水处理方法 虽然有机磷酸盐低毒不易分解，但长期排放仍对环境产生一定的影响。为此，人们开始研制对环境污染小的无磷水处理药剂。聚天门冬氨酸即是新型无磷阻垢新产品，已被投人市场，它的特性是对碳酸钙和硫酸钙的阻垢性能优于聚丙烯酸，而且进人环境中能够完全降解。当前美国的唐纳尔公司、德国拜耳公司、美国罗姆一哈斯公司等都在竞相开发生产该类药剂。但该药剂不如磷系药剂适应的水质广泛，仍存在一定的局限性。目前我国循环冷却水处理的基本情况是： ）缺水，需要提高水的浓缩倍数； ）水源被污染，表现在：出现赤潮，需要降低磷酸盐的排放量；H2S含量高，引起设备的腐蚀； ）水的回用不够； ）自动化程度较低，工作人员较多，需要“减员增效”； ）设计不合理，例如全系统的贮水量偏大； ）设备用材的档次偏低，渗漏(漏油、漏氨等)较多； ）冷却水处理以化学法(水质稳定剂法)为主； ）化学法又以磷酸盐（包括膦酸盐）系水处理剂为主； ）磷酸盐系水处理方案又以不加酸调pH的碱性冷却水处理为多。 这些情况或不足推动着我国工业循环冷却水处理技术各方面的迅速发展，现将一些方法分别举例介绍于下。1 静电水处理 1）概况 静电水处理法又称高压静电法。它的核心部分是静电水处理器(又称静电水垢控制器、静电除垢器、静电水发生器)。静电水处理器由二部分组成：高压直流电源(供给高电压)和水处理器(水通过其腔体，经受静电场处理后再进入用水设备)。具体情况见图1。 2）技术参数(以ESC-100型为例) 输入电压(交流)，V 220 最大流量，t/h 100 输出电压(直流)，kV 45 水温，98% 杀菌率92% 水质总硬度（CaCO3）HEDPATMP六偏磷酸钠。 2）HPA(羟基膦酰基乙酸)特点是有机膦酸中缓蚀作用最好，能稳定Zn，含磷量低。 3）PAPEMP(多氨基多醚基甲叉膦酸盐)，其结构式如式（1）。 特点是：钙耐性很高、对碳酸钙、硫酸钙有很强的阻垢作用，能稳定铁、锌、硅的氧化物、对碳酸钙有阀值作用外，还有分散作用，特别适用于缺水地区的高浓缩倍数运行。2 聚羧酸类 1）丙烯酸/2-甲基-2-丙烯酰胺基丙基磺酸共聚物(AA/AMPS) 共聚物中AMPS的质量分数一般在20%50%之间，相对分子质量控制在1 00020 000之间。共聚物中AMPS含量增加，其阻磷酸钙垢、稳定锌盐、分散氧化铁的性能提高，但阻碳酸钙垢的性能降低；共聚物中AA的含量增加，则其阻磷酸钙垢、稳定锌盐、分散氧化铁的性能降低，阻碳酸钙垢的能力增加。AA/AMPS是锌系配方中重要的组分之一。 2）含磷聚羧酸 以AA/AMPS/IPPA(PIPPA)为例。丙烯酸的均聚物聚丙烯酸(PAA)，对碳酸钙和硫酸钙有阻垢作用和分散作用，但没有缓蚀作用。丙烯酸的一般共聚物，除了对碳酸钙和硫酸钙垢有阻垢作用外，还对磷酸钙、膦酸钙、硅酸盐的沉积有抑止作用，能分散锌盐和氧化铁及各种悬浮物，但仍没有缓蚀作用。PIPPAAA/AMPS/IPPA（异丙烯磷酸）共聚物的分子中由于引入了异丙烯膦酸，却有明显的缓蚀作用，见表1。 3）聚天冬氨酸(PASP) 聚天冬氨酸可以分散水中的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、氧化铁、粘土、二氧化钛、氢氧化锌、氢氧化镁、氧化锰等沉积物，并可阻垢。由于它易于被生物降解，不存在环境污染问题，因此被称为绿色阻垢剂。多数情况下，聚天冬氨酸对碳酸钙、硫酸钙和硫酸钡的阻垢率超过聚丙烯酸（见表2）。聚天冬氨酸阻碳酸钙垢时的最佳相对分子质量的范围为2 0005 000，使用浓度为35 mg/L；阻硫酸钙时的最佳相对分子量范围为1 0004 000，使用浓度为23 mg/L。3 荧光示踪式加药系统 荧光示踪式加药系统可以直接、连续地监测循环水系统的运行情况，并实施化学处理过程的加药自动控制。该系统的工作原理是，将一种荧光有机酸盐示踪剂，按一定比例与水处理剂复配后加入循环水系统。循环水流过一石英管，光源照到石英管中的示踪荧光剂上，所产生的荧光与光源的入射光呈90的角度折射到光电倍增管上，水流中的示踪荧光剂的含量(浓度)正比于特定波长的荧光强度，据此可算出示踪荧光剂的含量，进而得知循环水中药剂的含量。与此同时，比例于示踪荧光剂含量的光电信号反馈给计算机，计算机即可根据事先设定的示踪荧光剂与水处理剂量之间的比例关系，向自动计量泵发出指令，从而实现自动加药。荧光示踪式加药系统的优点是：可大量减少分析和添加药剂的工作量；减少药剂的浪费。其缺点是，全套装置的投资较多。4 锌离子的稳定剂 在开发低磷的水处理剂时，人们往往选择磷含量低的有机膦酸，例如PBTCA和HPA作为阻垢缓蚀剂，并选用锌盐与它们一起复配成有协同作用的缓蚀阻垢剂。 目前国内大部分冷却水系统采用不加酸调pH的碱性冷却水处理方案，冷却水的pH通常在8.59.3的范围内。此时如不添加性能良好的锌离子稳定剂，锌盐就会沉淀析出而失效。最近，吴宇峰、唐同庆、梁劲翌研究了一些常用水处理剂对锌离子的稳定作用。试验结果表明，有机膦酸中以HPA和PBTCA较为有效，其稳Zn2+率分别为41.1%和35.6%；而含磺酸基团的共聚物AA/AMPS和BAA(丙烯酸/丙烯酸酯类磺酸盐)则更为突出，其稳Zn2+率分别为61.2%和56.4%。5 加酸调pH的碱性冷却水处理 1）加酸调pH的碱性冷却水处理与加酸调pH的碱性冷却水处理相比，不加酸调pH的碱性冷却水处理的结垢倾向大大增加。目前全世界的淡水资源日益紧张，迫切需要循环水的浓缩倍数进一步提高。此时不加酸调pH的碱性冷却水处理方案遇到了困难。加酸调pH的碱性冷却水处理方案是用硫酸调整循环水的pH，并控制pH在7.58.3的范围内，降低了冷却水的碱度，从而可以使超高硬度的水质在高浓缩倍数下运行。 2）应用实例AEC水处理方案中使用的药剂主要含：环氧琥珀酸类聚合物和磺酸类聚合物、抗卤素氧化的噻唑类化合物和正磷酸盐等。循环水的pH控制在8.2。通用电气(中国)有限公司水处理事业部与齐鲁石油化学工业公司合作，通过动态模拟试验方法研究了AEC水处理方案在黄河水6倍浓缩倍数下的缓蚀阻垢效果。结果表明，在电导率超过6 000S/cm，钙硬度(以CaCO3计)超过1 200 mg/L，氯根超过1 000mg/L的水质条件下，碳钢和黄铜的粘附速度及试管、挂片的腐蚀速率均达到了中石化标准的要求。AEC方案在高硬度、高碱度、高含盐量的水质条件下，具有优良的缓蚀阻垢效果。 随着空调的普遍使用，空调冷却水水质的好坏越来越引起人们的重视，冷却水水质直接影响冷凝器内部的传热性能，在蒸发温度和其他条件一定的情况下，冷凝温度越低，制冷系数就越大，耗电量就越少，机组运行就越经济。据资料测算，冷凝温度每降低1，单位制冷量的耗功率约减少3%4%。因此，保证循环冷却水水质在一定的范围内，是防止制冷机组制冷效率衰减的主要措施之一。1 循环冷却水水质指标 1.1冷却水循环过程中水质变化分析 空调冷却水系统一般分为敞开式和密闭式两种循环系统，而敞开式循环冷却水系统以效果好、造价低而广泛应用于工程中。但在敞开式系统实际运行过程中，循环冷却水经逐渐蒸发冷却后浓缩，水中Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-溶解性固体、悬浮物逐渐增加，另经风吹和日光照射，空气中的粉尘、杂物、可溶性气体污染使水质产生很大的变化，致使系统结垢、腐蚀和微生物大量繁殖生长，造成系统热阻增大热交换率降低，设备腐蚀及寿命缩短，故应重视冷却水循环过程中的水处理。 1.2循环冷却水水质指标 空调冷却水在循环过程中可归纳为产生悬浮物、结垢、腐蚀和产生藻类几方面，要使制冷机组能在一定的冷却水水质条件下正常运行，需要通过水处理去除悬浮物，控制泥垢及结垢，控制腐蚀微生物繁殖生长，要达到上述目的，日本冷冻空调工业协会对一般空调用冷却水循环水的水质作了规定(JRAGL-02-1994)，详见表1。 根据我国的国情，参照给水排水设计手册的有关规定，笔者建议空调循环冷却水水质宜达到如下指标，详见表2。2 常用的几种水处理方式及特点 2.1大型冷却水处理系统 冷却水水处理方法可分为化学法和物理法，就目前来讲，大型冷却水系统多采用化学方法，它包括水处理系统、加药系统、清洗系统和反洗系统。系统补充水经离子交换除去硬度和盐类结合循环水中加入阻垢剂、缓蚀剂和杀菌灭藻剂，并定期对系统进行清洗及反洗，形成全套的水处理技术。这种方法效果好，设备多，投资大，但延长设备寿命，运行效率高，节约能源，被国内外大公司所关注，大型空调冷却水处理系统逐渐被采用，具有较广阔的前景。 常用的阻垢缓蚀剂有六偏磷酸钠、氨基三甲叉膦酸盐、硫酸锌、钼酸钠、磷酸脂、聚丙酸、聚马来酸、共聚物等，这些物品都能在水中较快地溶解起到对设备和系统阻垢缓蚀作用，但它们的应用特点、适用温度、投加浓度、PH值控制范围以及在水中的生成物有较大差异，因此应根据当地的水质条件及运行情况合理选用。杀菌剂有多种，如次氯酸钠、次氯酸钙、氯、1227、臭氧、洁而灭等，但最常用的是杀菌效果好，能与阻垢、缓蚀剂配合使用价格低廉的氯，为保证氯最佳杀生效果，应注意： (1)对于敞开式冷却水系统，加氯管道应通入冷却塔水池水面下200mm以下，严禁在回水管加氯。 (2)对于大型系统应采用连续加氯方式，对于中小型系统宜采用间歇式加氯方式，每次加氯间隔为23h。 (3)加氯时，循环水的PH值宜为78。 (4)含油量大的循环水不宜用氯，并应避免与铜缓蚀剂同时加入。 (5)冷却塔水池中的污泥要及时排除。 2.2硅酸盐被膜水处理器 复方硅酸盐被膜水处理器，是一种常用的冷却水处理装置，它由加药器和除污器两部分组成，在运行过程中，其一能使金属表面上生成一层微薄而坚韧的分子膜，有效地防止金属表面水与阳离子及溶解氧接触，避免了氯化腐蚀和电化学腐蚀;其二药剂溶于水后形成的胶态负离子可吸附水中的悬浮物及钙镁离子，形成絮状沉淀，因而防止了结垢。但使用时应注意： (1)循环水中的含盐量不宜太高，过高会使硅酸盐快速形成不均匀絮状沉淀，降低药效。 (2)循环水中SiO2浓度要控制。SiO2浓度太低会加深腐蚀，SiO2浓度过大就易产生硅酸盐沉淀，因此SiO2浓度宜控制在100150mg/l范围内。 (3)循环水中Mg2+浓度250mg/l时，不应采用硅酸盐作缓蚀剂。 2.3电子水处理器 电子水处理器具有安装操作简单、防垢除垢明显、杀菌灭藻、不污染环境、运行费用低廉的特点，因而广泛地应用于中、小型空调冷却水系统，选用时应注意： (1)水总硬度应700mg/l(以CaCO3计)且适用产生碳酸、盐垢类的水质，对水中的主要成分是硅酸盐垢者不宜使用。 (2)电子水处理器必须采用垂直安装，进水口在下，出水口在上，其高频发生器的安装位置与大于20kW电器设备距离至少5m以上，若因场地所限无法满足该距离，应设屏蔽罩和良好的接地装置。 (3)使用过程中需定期排污，每年清洗电极