工业水处理技术_第7章冷却水系统的清洗和预膜

第二篇循环冷却水处理,第七章冷却水系统的清洗和预膜,第一节冷却水系统中的沉积物及其来源第二节物理清洗第三节化学清洗第四节化学清洗时金属的腐蚀第五节化学清洗过程中盐酸清洗液的测定第六节化学清洗的质量标准第七节钝化和预膜,第七章冷却水系统的清洗和预膜,第一节冷却水系统中的沉积物及其来源,冷却水系统中金属冷却设备里的沉积物大致有以下几种,一、物理清洗的方法,第二节物理清洗,常用的物理清洗方法有：,捅刷是指通过压缩空气或人工把冲杆、橡胶塞、尼龙刷或圆钢等捅刷工具通过换热器管子内，以除去管内的沉积物或堵塞物。,这种方法比较费工。它常常作为其他清洗方法的预备工序，先除去一些大的沉积物或其他方法不易除去的沉积物和堵塞物。,一、物理清洗的方法,第二节物理清洗,吹气是把空气吹入换热器中，以破坏水的正常流动方式，促使换热器管壁上的沉积物松动或开裂。,吹气清洗一般不影响冷却水系统的正常运行。,冲洗是最常用和最简便的清洗方法。它是将洁净的工业用水通过水枪或较大的流速去冲洗冷却水系统及换热器内部疏松的沉积物和碎片。,这种方法的不足之处是不易冲掉那些较硬的、粘结得很牢的沉积物，如硬垢和腐蚀产物,在化学清洗之后，通常需要进行冲洗。在碱洗和酸洗两种工种交替进行之间，通常也需要进行冲洗,一、物理清洗的方法,第二节物理清洗,反冲洗又称回洗。它是通过改变换热器中水的流向来达到清洗目的的冲洗。,其冲洗的效果比正冲洗要好。对着沉积物定向面的反向冲洗湍流，往往能松动和冲走轻的泥砂和软垢，但对于硬垢及致密的沉积物，反冲洗的效果也不好或无效。,刮管器由一个杯状塑料头、一根芯棒和三个或四个杯式刮刀组成。,刮管器清洗可以在不损坏管子内壁的条件下，更彻底地清除各种污垢，刮光管子的内表面。用刮管器清洗铝黄铜、黄铜、白铜、钛或不锈钢管子，效果很好。,一、物理清洗的方法,第二节物理清洗,胶球清洗是用比换热器管子内径稍大一些的海绵状橡胶球（简称胶球），借助水流的压力进入换热管内，利用胶球的挤擦作用将附在管壁上的沉积物除去的一种清洗方法。,在换热器的出口处，则用粗筛将胶球截住，然后通过一台泵使胶球进行循环，循环时间可根据需要而定。,胶球清洗可以在不停车条件下进行，故广泛应用于发电厂凝汽器铜合金管内壁的清洗。,一、物理清洗的方法,第二节物理清洗,基本原理是以水为介质，通过高压水发生装置形成高压，再经过特制的喷嘴喷射出能量集中、速度很高的水射流，来完成对物体的去污除垢。,高压水射流清洗机,高压水射流清洗机技术参数,二、优缺点,第二节物理清洗,可以省去化学清洗所需的药剂费用。避免了化学清洗后清洗废液带来的排放或处理问题不易引起被清洗设备的腐蚀。,一部分物理清洗方法需要在冷却水系统中断运行后才能进行。对于黏结性强的硬垢和腐蚀产物，物理清洗（除了高压水射流清洗和刮管器清洗外）的效果不佳。清洗操作比较费工。,第三节化学清洗,一、分类,化学清洗的技术准备工作,进行化学清洗首先要对污垢的类型、设备的材质以及设备的结垢进行严格的诊断后才能制定有效的清洗方案。（1）确定污垢的类型：实地取样进行垢样的分析，包括污垢的种类、形态、厚度等，选用有效的清洗剂。（2）材质的组成：循环冷却水系统的设备一般是由多种材质制成，清洗前必须了解材质的种类，以选用无腐蚀的清洗剂。（3）设备的构成：循环冷却水系统的设备构成和工艺流程对清洗工作至关重要。清洗前应对设备的构成进行严格调查，确定是否会造成死角，或是因生产需要分段清洗，排污是否畅通，是否有泄漏等。,第三节化学清洗,第三节化学清洗,二、化学清洗的方法,碱清洗是以强碱性或碱性的化学药剂作为清洗剂去疏松、乳化和分散金属设备内沉积物的一类方法,常用的碱清洗药剂有氢氧化钠、碳酸钠、磷酸氢二钠和硅酸钠。碱清洗时要同时添加表面活性剂去润湿油脂、尘埃和生物物质，以提高清洗效果。,碱清洗常用于：,除去系统或设备中的油脂和安装时遗留的碎屑与酸清洗交替使用，以除去诸如硅酸盐等酸清洗难于除去的沉积物碱清洗也用于酸清洗之后，以中和水中或设备中残留的酸，降低其腐蚀性,如果冷却水系统中有铝或镀锌钢件，则碱清洗时应特别慎重，因为这些两性金属既能溶于酸中，也能溶于碱中。,第三节化学清洗,二、化学清洗的方法,冷却水系统的化学清洗主要是采用某些酸或酸式盐进行的。这些酸或酸式盐是盐酸、硫酸、硝酸、氨基碘酸、氟化氢铵等。其中以盐酸使用得最多,酸能溶解碳酸钙、磷酸钙、硫化铁以及金属的氧化物。但酸（除了氢氟酸）对硅酸盐则无效。对于油脂、悬浮物和微生物生长形成的沉积物，酸洗的效果则很差。,在酸洗结束时，为了除去设备中的残酸，需要进行中和、水冲洗和漂洗。,酸洗后的金属设备表面非常活泼，极易生锈或腐蚀。为此，需要对它进行钝化或预膜处理。,第三节化学清洗,二、化学清洗的方法,氨基磺酸主要用于较为贵重设备的化学清洗，如大型锅炉、中央空调机、船舶淡水器、管线、换热器、反应釜夹套、饮水设备等,清洗机理氨基磺酸清洗液是由氨基磺酸、缓蚀剂、表面活性剂和水组成。清洗液呈酸性，与金属的氧化物、氢氧化物、碳酸盐反应，生成可溶性盐类，从而可除去水垢和铁锈。,氨基磺酸清洗的工艺条件,第三节化学清洗,二、化学清洗的方法,络合剂清洗中常用的无机络合剂有聚磷酸盐，常用的有机螯合剂有柠檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA)和氮三乙酸（NTA）等,聚磷酸盐清洗,柠檬酸清洗柠檬酸是一种腐蚀性弱、危险性小、使用方便的有机酸和络合剂。,EDTA和NTA清洗,价格较贵，故清洗的成本较高，主要是用于全系统的停车和不停车的化学清洗,第三节化学清洗,二、化学清洗的方法,表面活性剂和湿润剂通常使用于清洗冷却水系统中含油或含有胶体物质的沉积物，它能分散水中的油类、脂类和微生物产生的沉积物。通常与无机盐清洗剂复合后并用。,当冷却水系统中产生了微生物和粘泥比较严重时，可采用杀生剂进行不停车的清洗，将微生物粘泥和藻类从设备上剥离下来。常用的杀生剂：低泡的非离子表面活性剂和非氧化性杀生剂（二硫氰基甲烷）以及季胺盐类杀生剂（十二烷基二甲基苄基氯化铵以及溴化铵）,第三节化学清洗,二、化学清洗的方法,冷却水全系统的停车或不停车清洗中常常采用聚电解质进行清洗。聚电解质主要是一些在支链上具有能在水中电离基团的高分子聚合物或共聚物。它不但可以防止成垢物质从水中析出再次沉积，还可以使冷却水（冷冻更适宜）系统中原有的污垢变的疏松而逐渐脱落，还可以达到清除污垢、保护金属腐蚀的目的。聚电解质清洗时，往往需要和表面活性剂，湿润剂、杀生剂、渗透剂等联合使用。,第三节化学清洗,三、优缺点,可以除去多数物理清洗不易除去的硬垢和腐蚀产物可以不打开冷却设备，对设备内间隙小的部位也能进行清洗清洗的时间较短，费工较少。有些化学清洗可以在不停车状态下进行,化学清洗时处理不当或缓蚀剂使用不当，会引起设备严重腐蚀清洗后的废液需要进行处理，否则会引起环境污染。有些化学清洗药剂费用较高，有些药剂对操作人员的健康有影响。,新设备的清洗新的冷却设备由于没有经过运行，设备内部一般比较干净，故清洗方案主要是除去设备在加工、储存或安装期间积集在设备金属表面的少量氧化物(例如铁锈)和油脂。,第三节化学清洗,不同情况下的清洗,可采用下面的方案进行清洗,老设备的清洗对于一些腐蚀和结垢严重的冷却设备或换热器，可以在停车后进行单台设备的清洗。,第三节化学清洗,不同情况下的清洗,一、化学清洗时发生的两类反应,第四节化学清洗时金属的腐蚀,清洗剂对沉积物的溶解反应；清洗剂对沉积物下面的基体金属的腐蚀反应,一、化学清洗时发生的两类反应,第四节化学清洗时金属的腐蚀,清洗剂对沉积物的溶解反应；清洗剂对沉积物下面的基体金属的腐蚀反应,一、化学清洗时发生的两类反应,第四节化学清洗时金属的腐蚀,清洗剂对沉积物的溶解反应；清洗剂对沉积物下面的基体金属的腐蚀反应,在进行酸清洗时，清洗液中同时发生着沉积物的溶解反应和基体金属的腐蚀反应。为此，在化学清洗时，需要在清洗液中添加相应的缓蚀剂，以增加氢析出的或铁溶解的超电势，从而降低金属基体的腐蚀速度。Fe3+的存在将引起第二对腐蚀共轭反应的进行，从而将加速金属的腐蚀。在化学清洗时要控制清洗液中Fe3+的浓度。,二、化学清洗时金属腐蚀速度的表示方法,第四节化学清洗时金属的腐蚀,一、清洗液中盐酸浓度的测定,第五节化学清洗过程中盐酸清洗液的测定,二、清洗液中铁离子浓度的测定,第五节化学清洗过程中盐酸清洗液的测定,一、腐蚀率和腐蚀量,第六节化学清洗的质量标准,腐蚀率（即腐蚀速度）腐蚀量除垢率洗净率,化学清洗质量的判据,腐蚀量A是整个化学清洗过程中，标准腐蚀试片单位面积（m2)上金属材料的减小量(g),二、除垢率,第六节化学清洗的质量标准,除垢率N是用监视管测得的被该次化学清洗洗掉的沉积物量与清洗前原有的沉积物量之比的百分数,三、洗净率,洗净率N是在被清洗设备中原来被沉积物覆盖的指定面上，经化学清洗后除去的沉积物表面积与清洗前原被覆盖的表面积之比的百分数,一、钝化,第七节钝化和预膜,在金属表面上形成能抑制金属溶解过程的电子导体膜，而这层膜本身在介质中的溶解速度又很小，以致它能使金属的阳极溶解速度保持在很小的数值上，则这层表面膜称为钝化膜。在金属表面上生成完整钝化膜的过程，叫做钝化或钝化过程。,金属换热器经过酸洗后，需要将换热器进行中和及水冲洗，以除去其中的残酸。如果换热器清洗后暂时不使用，则需要进行钝化，然后加以封存。钝化的目的是防止换热器在清洗后存放期间腐蚀生锈。钝化应该在清洗（包括中和和水冲洗）后进行。,两种常用的钝化处理的配方,二、预膜,第七节钝化和预膜,预膜的目的，是让清洗后尤其是酸洗后处于活化状态下的新鲜金属表面上，或其保护膜曾受到重大损伤的金属表面上，在投入正常运行之前预先生成一层完整而耐蚀的保护膜。,二、预膜,第七节钝化和预膜,国内广泛使用的聚磷酸盐-锌盐预膜方案,二、预膜,第七节钝化和预膜,这类预膜方案的特点是预膜配方的组成与正常运行配方的组成之间有着密切的联系。它们是在预膜阶段，将该冷却水系统今后日常运行时配方的浓度提高若干倍,聚磷酸盐方案膦酸盐方案钼酸盐方案聚磷酸盐-锌盐方案铬酸盐-聚磷酸盐-锌盐方案,二、预膜,第七节钝化和预膜,新的换热器或冷却水系统清洗之后，投入日常运行之前旧的换热器或冷却水系统清洗，尤其是酸清洗之后冷却水系统出现了低pH值漂移但被复原到控制的pH值之后。冷却水系统在检修后