冷却水系统水处理基础知识

前言冷却水系统在任何制造或生产型工厂中，就犹如血液在人体中占着非常重要的地位。当冷却水系统发生沉积、结垢等问题时，就像血管受到硬化或结块堵住，无法畅通；若冷水系统发生腐蚀的问题，就像血管受到溃疡，轻易破裂。这些障碍都足以令以个工厂的生产完全停顿，甚至遭至严重的损失。因此，一个完善的冷却水系统处理方案，非但可以节省能源的耗费，并且可以提高产能及产品质量，实在非常重要。完善的冷却水系统处理方案，除了要有强而有效的药品之外，还需配合不断的研发、监控及有经验的技术服务工程师，如此才算完整。冷却水面临的一般问题2.1、结垢及沉淀由于在水中之Ca2+CO3－、O42－2＋、iO32－、等离子及悬浮物、有机物、油脂等质，其溶解度受到温度、流速、及PH值等因素作用，在高温和低流速地方沉积，造成下列不良后果：降低热传效率或传热不均。工厂非计划性停止运转。设备腐蚀（垢下腐蚀）。增加管线输送压力落差及电力消耗。减低腐蚀抑制剂效果。阻垢机理主要是在碳酸钙晶体的成长过程中，使碳酸钙晶格发生畸变。碳酸钙小晶体成长过程中，若晶体吸附有阻垢剂并掺杂在晶格点阵中，或者吸附在晶体表面，就会使晶体不能严格按照晶格正常生长，因而发生畸变。而那些即使长大了的晶体，由于内部应力的增大，也非常容易破裂变成微小晶体或软垢，从而防止了碳酸钙沉积成硬垢。在实际的冷却水系统中，碳酸钙垢的形成可分为三个阶段:1.过饱和溶液的生成。2.晶核的生成。3.晶核成长为晶体。阻垢剂的加入，只要能有效地破坏其中任何一环，则碳酸钙垢的形成就会受到抑制。据此我们对加入复配药剂前后碳酸钙晶体的形态进行扫描电镜观察，图片如下:加入药剂后碳酸钙晶体放大11000倍照片未加药剂碳酸钙晶体放大2000倍照片电镜扫描结果：加入药剂后碳酸钙的晶格明显变小，说明药剂的作用。腐蚀由于冷却水中含有溶解氧以及各种电解质，它会由于电位差而产生电化学反应，从而产生金属腐蚀。其反应机理如下：碳钢腐蚀的过程如下：阳极反应：4Fe→4Fe²+﹢8e8H2O→8H+﹢8OH-阴极反应：8H+﹢8e→8H(析出的氢原子吸附在碳钢表面上)细菌的阴极去极化作用：SO4²-﹢8H细菌S²-﹢4H2O腐蚀产物的生成：Fe²+﹢S²-→FeS3Fe²+﹢6OH-→3Fe(OH)2腐蚀总反应：4Fe﹢SO4²-﹢4H2O细菌FeS﹢3Fe(OH)2﹢2OH-从上式看钢的腐蚀是一个电化学过程的自发过程，所以腐蚀是绝对进行的化学反应，但使用好的缓蚀剂可以使它的反应动力学降低，以延缓反应的速度。根据《中华人民共和国国家标准工业循环冷却水处理设计规范》GB50050－95的对循环冷却水系统中腐蚀控制指标的规定：碳钢腐蚀速率小于0.125/a(5mPy)铜及铜合金、不锈钢腐蚀速率小于0.005/a(0.2mPy)在淡水中，由于有溶解氧的存在，碳钢和铸铁是不耐腐蚀的。当氧的浓度达到某一临界值时，钢铁发生钝化，腐蚀速度发生明显下降当溶解氧消耗完后，如果水中不存在别的氧化剂时，水就不再腐蚀钢铁了。但水中如果有足够量的溶解氧。又有少量活性离子〔例如C1-).就会造成钢铁的局部腐蚀，有的会快速穿孔。使用药剂后的钢、铜腐蚀率现场监测数据汇总日期钢腐蚀率/（mm．a-1）铜腐蚀率/（mm．a-1）2003—110.11160.00732003—120.10040.00532004—010.06380.00602004—020.09070.00412004—030.10900.00402004—040.11200.00542004—050.08600.00482004—060.09200.0035上图：冬季和夏季配方的缓蚀效果曲线ABCD上图：为腐蚀表面能谱A、C是紫铜B、D为碳钢A、B为没有添加缓蚀剂，C、D添加0.2％的缓蚀剂AB上图：为紫铜的扫描电镜图，A未加缓蚀剂，B为加入缓蚀剂CD上图：为碳钢的扫描电镜图，A未加缓蚀剂，B为加入缓蚀剂以上资料证明我们的阻垢缓蚀剂的腐蚀率完全达标。水处理方案实施两个月后，钢腐蚀率、铜腐蚀率基本控制在钢腐蚀率＜０．１２５ｍｍ／ａ，铜腐蚀铜腐蚀率监测：每月一次测试系统钢、铜率＜０．００５ｍｍ／ａ