循环水沉积物的控制

1、对于这些沉积物对于这些沉积物，该如何控制该如何控制？ 因为碳酸钙垢最易生成，故主要讨论碳酸因为碳酸钙垢最易生成，故主要讨论碳酸钙垢的控制。钙垢的控制。 1、使用含重碳酸盐较多的水作为冷却水，使用含重碳酸盐较多的水作为冷却水，当它通过换热器传热表面时，会受热分解：当它通过换热器传热表面时，会受热分解： Ca(HCO3)2=CaCO3+H2O+CO2 （加热）（加热） 2、冷却水通过冷却塔相当于一个曝气过冷却水通过冷却塔相当于一个曝气过程，溶解在水中的程，溶解在水中的CO2会逸出，因此，水的会逸出，因此，水的pH值会升高此时，重碳酸盐在碱性条件下也会值会升高此时，重碳酸盐在碱性条件下也会发生如下的

2、反应：发生如下的反应： Ca(HCO3)2+2OH-= CaCO3+2H2O+CO32- 由于重碳酸盐在水中常呈下列平衡：由于重碳酸盐在水中常呈下列平衡：(1)降低水中结垢离子的浓度使其保降低水中结垢离子的浓度使其保持在允许的范围内；持在允许的范围内；(2)稳定水中结垢离子的平衡关系；稳定水中结垢离子的平衡关系；(3)破坏结垢离子的结晶长大。破坏结垢离子的结晶长大。(一一)从冷却水中除去成垢的钙离子从冷却水中除去成垢的钙离子 它是形成碳酸钙垢的主要原因，如能从水中除去，它是形成碳酸钙垢的主要原因，如能从水中除去，使水软化，则碳酸钙就无法结晶析出，也就形不成使水软化，则碳酸钙就无法结晶析出，也就

3、形不成水垢。从水中除去钙离子的方法主要有以下两种。水垢。从水中除去钙离子的方法主要有以下两种。1.离子交换树脂法离子交换树脂法 离子交换树脂法就是让水通过离子交换树脂，将离子交换树脂法就是让水通过离子交换树脂，将Ca2+从水中置换出来并结合在树脂上，达到从水中从水中置换出来并结合在树脂上，达到从水中除去除去Ca2+目的。用不同性质的离子交换树脂，可以目的。用不同性质的离子交换树脂，可以很简便的从硬水中除去很简便的从硬水中除去Ca2+离子，使水软化。离子，使水软化。(Na型树脂软化法、氢型树脂软化、强酸型氢型树脂型树脂软化法、氢型树脂软化、强酸型氢型树脂软化法、弱酸型氢型树脂软化法、氢钠型树脂软

4、化软化法、弱酸型氢型树脂软化法、氢钠型树脂软化法）法） 以以钠型阳离子交换树脂钠型阳离子交换树脂为例为例。利用钠型阳离子交换树脂。利用钠型阳离子交换树脂上的钠离子与补充水中的钙离子进行离子交换。结果是水上的钠离子与补充水中的钙离子进行离子交换。结果是水中的钙离子与树脂结合中的钙离子与树脂结合,而树脂上的钠离子则进入水中。其而树脂上的钠离子则进入水中。其反应式为反应式为:R(SO3Na) 2 + Ca ( HCO3 ) =2R(SO3 ) 2 Ca + 2NaHCO3 (软化反应软化反应) 这样一来这样一来,补充水中的钙硬度就降得很低补充水中的钙硬度就降得很低,变成软水。软变成软水。软水中不含或

5、仅含少量的钙离子水中不含或仅含少量的钙离子,进入冷却水系统被浓缩成循进入冷却水系统被浓缩成循环水后环水后,水的钙硬度仍很低水的钙硬度仍很低,就不易结垢了。就不易结垢了。 失效后的离子交换树脂可用失效后的离子交换树脂可用5 %8 %食盐溶液食盐溶液将它再生将它再生,重新成为钠型阳离子交换树脂。其反应式为重新成为钠型阳离子交换树脂。其反应式为: R(SO3 ) 2 Ca + 2NaCl=R(SO3Na) 2 + CaCl2 (再生反应再生反应) 离离子子交换树脂交换树脂法软化水的工艺法软化水的工艺流程示意图流程示意图 如此软化、再生交替进行，就能简便地得到软水。如此软化、再生交替进行，就能简便地得

6、到软水。 用离子交换法软化补充水，成本较高，因此只有补用离子交换法软化补充水，成本较高，因此只有补充水量小的循环冷却水系统间或采用。充水量小的循环冷却水系统间或采用。2、石灰软化法石灰软化法 补充水补充水未进入循环冷却水系统前未进入循环冷却水系统前，在预处理时就投，在预处理时就投加适当的石灰，让水中的碳酸氢钙与石灰在澄清池加适当的石灰，让水中的碳酸氢钙与石灰在澄清池中预先反应，生成碳酸钙沉淀析出，从而除去水中中预先反应，生成碳酸钙沉淀析出，从而除去水中的的Ca2+。 反应式：反应式： Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2H2O 从而除去水中的从而除去水中的Ca (

7、HCO3 ) 2 ,水就不会结垢了。水就不会结垢了。22OHCaOHCaO(二二)加酸或通加酸或通CO2气，降低气，降低pH，稳定重碳酸盐，稳定重碳酸盐 1加酸加酸 通常是通常是加硫酸加硫酸。向循环冷却水中加入少量的浓硫酸。向循环冷却水中加入少量的浓硫酸,使使水中的部分或全部碳酸氢钙转变为硫酸钙而保持在水中水中的部分或全部碳酸氢钙转变为硫酸钙而保持在水中,从而控制了冷却水的结垢。其反应式可表示为从而控制了冷却水的结垢。其反应式可表示为:Ca ( HCO3 ) 2 + H2 SO4=CaSO4 + 2H2O + 2CO2 碳酸钙在水中的溶解度约为碳酸钙在水中的溶解度约为20mg/ L ,而硫酸钙

8、的溶解度而硫酸钙的溶解度为为2120mg/ L ,约为碳酸钙溶解度的约为碳酸钙溶解度的106倍。因此倍。因此,在循环在循环冷却水系统中冷却水系统中,人们很少遇到硫酸钙垢。人们很少遇到硫酸钙垢。 加酸法目前仍有使用，由于加酸法目前仍有使用，由于硫酸加入后，循环水硫酸加入后，循环水pH会下降会下降，如不注意控制而加酸过多，则会加速设，如不注意控制而加酸过多，则会加速设备的备的腐蚀腐蚀。加酸量过低，不能有效消除后沉淀现象。加酸量过低，不能有效消除后沉淀现象。因此，如果采用加酸法，因此，如果采用加酸法，最好配有自动加酸、调节最好配有自动加酸、调节pH的设备和仪表的设备和仪表。 2通通CO2气气 有些化

9、肥厂在生产过程中常有多余的有些化肥厂在生产过程中常有多余的CO2气，而有些化工气，而有些化工厂的烟道气中也含有相当多的厂的烟道气中也含有相当多的CO2气。如果将气。如果将CO2气或烟气或烟道气通入水中，则可使下列平衡道气通入水中，则可使下列平衡向左进行向左进行，从而稳定了重，从而稳定了重碳酸盐：碳酸盐： Ca ( HCO3 ) 2 =CaCO3 + H2O + CO2 如果我们向该冷却水中通入如果我们向该冷却水中通入CO2 ,则上述平衡反应将则上述平衡反应将向左边移动向左边移动, 使水中的使水中的CaCO3 生成生成Ca( HCO3 ) 2 而不再生成而不再生成水垢了。当水进入冷却塔进行曝气时

10、水垢了。当水进入冷却塔进行曝气时,上述反应将上述反应将向右边向右边移动移动, 水中的水中的HCO-3 将放出将放出CO2 ,生成生成CaCO3 沉淀。水的结沉淀。水的结垢倾向又将恢复。因此本法现在使用不多。垢倾向又将恢复。因此本法现在使用不多。 （三）投加阻垢剂（三）投加阻垢剂 从水中从水中析出析出碳酸钙等碳酸钙等水垢的过程水垢的过程，就是，就是微溶性盐微溶性盐从溶从溶液中液中结晶结晶沉淀的一种沉淀的一种过程过程。按。按结晶动力学观点结晶动力学观点，结晶结晶的的过程首先是生成晶核，形成少量的过程首先是生成晶核，形成少量的微晶粒微晶粒，然后这种微，然后这种微小的晶体在溶液中由于热运动小的晶体在溶

11、液中由于热运动(布朗运动布朗运动)不断地相互碰不断地相互碰撞，和金属器壁也不断地进行碰撞，碰撞的结果就提供撞，和金属器壁也不断地进行碰撞，碰撞的结果就提供了晶体生长的机会，使小晶体不断地变成了大晶体、也了晶体生长的机会，使小晶体不断地变成了大晶体、也就是说形成了覆盖传热面的垢层就是说形成了覆盖传热面的垢层。 从从CaCO3的结晶过程看，如能的结晶过程看，如能投加投加某些某些药剂而破坏其药剂而破坏其结晶增长结晶增长，就可达到控制水垢形成的目的。，就可达到控制水垢形成的目的。所以一所以一般在循环冷却水中加入少量（几个般在循环冷却水中加入少量（几个毫克毫克/升升）阻垢剂，）阻垢剂，通过歪曲晶格、络合

12、和分散等多种作用，阻止垢的通过歪曲晶格、络合和分散等多种作用，阻止垢的生成。生成。 污垢主要是由尘土、杂物碎屑、污垢主要是由尘土、杂物碎屑、菌藻尸体及其分泌物和细微水垢、菌藻尸体及其分泌物和细微水垢、腐蚀产物等构成。腐蚀产物等构成。 因此欲控制好污垢，须做到以因此欲控制好污垢，须做到以下几点。下几点。 1.1.降低补充水浊度降低补充水浊度2.2.做好循环冷却水水质处做好循环冷却水水质处理理。3.3.投加分散剂投加分散剂4.4.增加旁滤设备增加旁滤设备(一一)降低补充水浊度降低补充水浊度 天然水中的天然水中的泥砂、腐植质泥砂、腐植质以及以及各种悬浮物和胶体物各种悬浮物和胶体物构成构成了水的浊度。

13、作为循环水系统的补充水，其浊度愈低，带了水的浊度。作为循环水系统的补充水，其浊度愈低，带入系统中可形成污垢的杂质就愈少。干净的循环水不易形入系统中可形成污垢的杂质就愈少。干净的循环水不易形成污垢。成污垢。当补充水浊度低于当补充水浊度低于5mg/L，如城镇如城镇自来水、井水自来水、井水等，等，可以不作预处理直接进入系统可以不作预处理直接进入系统。当补充水浊度高时，。当补充水浊度高时，必须进行预处理，使其浊度降低。为此中华人民共和国必须进行预处理，使其浊度降低。为此中华人民共和国国家标准国家标准 工业循环冷却水处理设计规范中规定，工业循环冷却水处理设计规范中规定，循环循环冷却水中悬浮物浓度不宜大于

14、冷却水中悬浮物浓度不宜大于20mg/L。当换热器的型式为。当换热器的型式为板式、翅片管式和螺旋板式时，不宜大于板式、翅片管式和螺旋板式时，不宜大于10mg/L。 (二二)做好循环冷却水水质处理做好循环冷却水水质处理 冷却水在循环使用过程中，如冷却水在循环使用过程中，如不进行水质处理不进行水质处理，必，必然会产生水垢或对设备腐蚀，生成腐蚀产物。同时然会产生水垢或对设备腐蚀，生成腐蚀产物。同时必然会有大量菌藻滋生，从而必然会有大量菌藻滋生，从而形成污垢形成污垢。如果循环。如果循环水进行了水质处理，但水进行了水质处理，但处理得不太好时处理得不太好时，就会使原，就会使原来形成的水垢因阻垢剂的加入而变得

15、松软，再加上来形成的水垢因阻垢剂的加入而变得松软，再加上腐蚀产物和茵藻繁殖分泌的粘性物，它们就会粘合腐蚀产物和茵藻繁殖分泌的粘性物，它们就会粘合在一起，在一起，形成污垢形成污垢。因此，做好水质处理，是减少。因此，做好水质处理，是减少系统产生污垢的好方法。系统产生污垢的好方法。 (三三)投加分散剂投加分散剂 在进行阻垢、防腐和杀生水质处理时，投加一定量在进行阻垢、防腐和杀生水质处理时，投加一定量的分散剂，也是控制污垢的好方法。的分散剂，也是控制污垢的好方法。分散剂能将粘分散剂能将粘合在一起的泥团杂质等分散成微粒使之悬浮于水中合在一起的泥团杂质等分散成微粒使之悬浮于水中，随着水流流动而不沉积在传热

16、表面上，从而减少污随着水流流动而不沉积在传热表面上，从而减少污垢对传热的影响，同时部分悬浮物还可随排污水排垢对传热的影响，同时部分悬浮物还可随排污水排出循环水系统。出循环水系统。 (四四)增加旁滤设备增加旁滤设备即使在水质处理较好、补充水浊度也较低的情况下，即使在水质处理较好、补充水浊度也较低的情况下，循循环水系统中的浊度仍会不断升高，从而加重污垢的形成。环水系统中的浊度仍会不断升高，从而加重污垢的形成。循环冷却水系统在循环冷却水系统在稳定操作情况下浊度会升高的原因稳定操作情况下浊度会升高的原因是：是： a、空气中小于空气中小于0.01mm的尘埃颗粒洗涤进入水中；的尘埃颗粒洗涤进入水中； b、

17、水中某些有机物的聚集或脱稳，腐蚀产物、微生水中某些有机物的聚集或脱稳，腐蚀产物、微生物的新陈代谢物；物的新陈代谢物； c、泄漏的工艺介质等；泄漏的工艺介质等； 循环水的浊度随着运行时间的延长而增加。循环水的浊度随着运行时间的延长而增加。降低水中浊度的方法降低水中浊度的方法 a、排污排污 特点：加大排污的结果降低了运行的浓缩倍率，增加特点：加大排污的结果降低了运行的浓缩倍率，增加了水和水处理药剂的消耗。了水和水处理药剂的消耗。 b、过滤过滤 特点：对全部循环水实行过滤，无论是工程投资还是特点：对全部循环水实行过滤，无论是工程投资还是运行动力消耗都是不能接受的。运行动力消耗都是不能接受的。 c、 通常在循环水系统的管路上引出一部分水进行过滤，通常在循环水系统的管路上引出一部分水进行过滤，过滤后的清水返回循环水系统，截