循环冷却水处理幻灯片

1、第三章循环冷却水处理，第一节循环冷却水处理概述第二节循环冷却水系统中金属的腐蚀与控制第三节循环冷却水系统中的沉积物及其控制第四节循环冷却水系统中的微生物及其控制第五节循环冷却水系统的清洗和储备膜第六节循环冷却水系统的日常运行，第一节，第一节循环冷却水处理概述，第一节冷却系统的类型直流冷却水系统冷却水只能通过传热设备排出。不需要其他冷却水结构，投资少，操作简单，但冷却水运营费多，无法满足节水要求。图3-1直流冷却水系统，2，密封循环冷却水系统，冷却水封闭循环，在不与空气接触的情况下交替冷却和加热。水的再冷通常通过其他传热装置冷却到其他冷却介质。通常用于发动机、内燃机或具有特殊要求的单个传热设备。

2、图3-2封闭循环冷却水系统，3，密封系统的优点，(1)水温易于控制；(2)简化水质问题的管理：补充数量少。(3)补充物仅用于补偿泵填料的流出水或维修而排出的水量。(4)水的蒸发很少。(5)结垢程度轻：一般使用软化水或去离子水。(6)腐蚀问题不严重：氧不饱和。4，开放式蒸发系统，冷却水通过换热器，水温提高为热水，热水通过冷却塔曝气与空气接触，水的蒸发热和接触热导致水温降低，冷却后水再循环。也称为冷却塔系统。图3-3开放式循环冷却水系统1-补充物(m)；2-冷却塔；3-冷池；4-循环水泵；5-泄漏(f)；6-冷却剂；7-冷却换热器；8-热水(r)；9-污水排放(b)；10-蒸发损失(e)；11-风

3、吹损失(d)；12-空气，5，水的蒸发热水在冷却装置上形成大小水滴或极小液膜，扩大与空气的接触面积，延长接触时间，加强水的蒸发，水蒸气从水中获取汽化所需的热量，冷却水。水的接触传热水面与温度低的空气接触，温差使热水的热量传入空气，从而降低水温。温差越大，传热效果越好。水的辐射传热不是传热介质的作用，而是以一种电磁波的形式传播热量的现象。水冷的原理，6，冷却系统中用于降低水温的结构或设备成为冷却结构或冷却设备。根据热水和空气接触方式，水冷冷却结构也称为冷水，需要冷却的水进入池塘，通过自然蒸发、辐射和对流传热逐渐冷却到适当的再利用温度。冷却过程缓慢，效率低，温差小。需要一个大水库。喷泉设有水管、喷

4、嘴或电动喷水装置部件，从喷嘴向大气喷射水，从而增加蒸发，从而在较小的游泳池中也加快冷却速度。水以循环水的1.0-5.0%左右消耗。很容易带来周围的杂质。冷却塔在塔内进行水蒸气热交换，可以手动控制空气流动，加强空气和水的对流，提高冷却效果。占地面积小，冷却效果好。有自然通风和机械通风。冷却塔包括通风管道、分配系统、淋浴设备、通风设备、送风、集水池等部分，冷却设备的种类和结构，7，图3-4自然通风冷却塔图3-5机械通风冷却塔1-分配系统；2填充；3-快门；1-分配系统；2填充；3-快门；4-集水；5-空气分配区域；6-风管；4-集水；5-空气分配区域；6风扇；7-热空气和水蒸气；8-冷水7-风道；

5、8-热空气和水蒸气；9-冷水，8，图3-6 FRP冷却塔1- FRP塔式机；2-浸出装置；3填充；4-空气；5-搓纸盘；6-冷却剂；7-热水；8-风扇弹出；9-热空气和水蒸气，9，冷却塔效率测量，高冷却幅度(也称为湿球温度差)冷却剂温暖空气湿球温度的差值T2-。表示区域热水冷却可以达到的极限值。T2-越小，性能越高。冷却宽度冷却塔逆流和径流温度的差异，T1-T2。淋浴密度表示冷却塔的单位面积的热水喷雾载荷，m3/(m2h)。淋浴密度与冷却宽度和水的比热的乘积称为冷却结构单位面积的热负荷。10，开放式冷却剂条件，冷却过程中的三种损失：蒸发损失，风吹损失，污水量补充数M=E D B F，(1)蒸发

6、损失e=a (r-b)，A=e (t2-t，11，离子浓度变化，图3-7为减少浓缩倍数时，水图3-8为增加浓缩倍数时水离子浓度变化曲线离子浓度变化曲线，不管系统中的任何离子初始浓度是多少，最终浓度始终为浓缩倍数和补充物离子浓度的乘积。这证明，如果控制好补充水及污水量，可以将系统的特定离子浓度稳定在一定的值。12，浓度倍数表示循环水中特定物质的浓度和补充水中特定物质的浓度比。用于计算浓缩倍数的物质要求除了它们的浓度随着浓缩过程增加外，不要受到其他条件的干扰。13，2，开放循环冷却水系统引起的问题，沉淀物的沉淀和附着碳酸氢盐分解产生碳酸钙垢，轻便器降低换热器的传热效率，堵塞中的银管。由有害离子引起

7、的腐蚀溶氧引起的电化学腐蚀有害离子引起的腐蚀微生物的繁殖和粘细菌和藻类的繁殖，产生生物粘泥，腐蚀，管道堵塞，14，第三，开放循环冷却水处理的重要性，稳定生产水资源节约环境污染减少钢铁节约，15，第二节循环冷却水系统中金属的腐蚀和控制，第一因此，金属的腐蚀损伤只出现在腐蚀电池的阳极区域，阴极区域没有腐蚀。隔离金属腐蚀时，金属表面同时以相同的速度进行阳极反应和阴极反应的现象称为电极反应的结合。徐璐结合的反应称为共轭反应，其腐蚀系统称为共轭系统。在共焦系统中，整个阳极反应速度等于整个阴极反应速度。此时，由阳极反应释放的电子被阴极反应正确地消耗，金属表面没有电荷的积累，因此其电极电位也不会随时间而变化

8、。如上所述，在腐蚀控制中，只要调节腐蚀过程的阳极反应和阴极反应两者中任一电极反应的速度，其他电极反应的速度也将相应地受到控制，从而调节整个腐蚀过程的速度。，17，2，影响腐蚀的因素，(1)化学因素，(2)物理因素，(3)微生物1.pH值1。温度2。溶解盐2。金属的相对面积3。溶解气体3。流速4。悬浮物4。其他金属5。冶金方面，18，(a)化学因素pH值对金属腐蚀速度的影响取决于pH值对水中金属氧化物溶解度pH值的依赖性。溶解盐溶液的电导率增加，初始腐蚀速度也增加。腐蚀性离子(例如Cl-、SO42-)会损坏金属的阳极氧化保护膜，进一步加速腐蚀。构成硬度和碱度的离子对腐蚀有抑制作用。在电解质浓度高

9、的水中，氧气的溶解度下降，所以盐分含量高的时候腐蚀速度降低。19，ph对腐蚀速度的影响，溶解固体对腐蚀速度的影响，不同温度下氧含量对腐蚀的影响，20，溶解氧(1)的脱极化作用可以促进腐蚀。如果水中的氧气不匹配，就会形成氧气浓度膨胀电池，显示为结垢腐蚀。氧是氧化性钝化剂，有助于铝的腐蚀过程(2)二氧化碳溶于水后形成碳酸，水的酸性增加，有助于氢的逸出和金属表面膜的溶解破坏等腐蚀使金属不败。21，(3)氨有选择地腐蚀铜。NH3 H2O=NH4 ohnh 4 ohcu 2=Cu(NH3)2 H2O(4)硫化氢减少了pH。与铁反应生成硫化铁(阴极)，形成铁和电偶腐蚀悬浮物，主要沉积在换热器表面，容易被结

10、垢腐蚀。冷却剂的流速太高，粒子容易对硬度低的金属或合金产生磨损腐蚀。22，温度升高，腐蚀的化学反应速度加快。温度与扩散速度成正比，与过电压、粘度成反比。增加扩散量会使更多的氧气到达金属表面，腐蚀电池脱极化。过电压下降时，氧的发生导致了脱极化。粘度减少有利于阴阳两极分化。也就是说，有利于与大气中的氧溶解及氢逃逸加速。在金属相邻的地区，温度不同会加剧点侵蚀，热部分变成阳极，冷部分是阴极。A开放系统由温度对腐蚀速度的影响温差生成；b密封系统中的自发电池，(b)物理因素，23，金属的相对面积(面积效应)腐蚀速度与阴极和阳极面积的比率成正比。其他金属：镍-钢结合后，镍为阴极。管子-管板连接，钢-镍腐蚀增

11、加镍-钢腐蚀要小得多。同一金属：钝化膜损坏。(拟合)对于流速，随着流速的增加，腐蚀速度增加。在流速高的区域，层流区域的厚度减少，氧气容易到达金属表面，氧气的脱极化加速腐蚀。高速流动的水冲洗可能成为钝化层的腐蚀产物，加剧腐蚀。24，徐璐其他金属的接触引起的腐蚀称为电偶腐蚀。电偶腐蚀的驱动力是金属间的电位差，是电偶腐蚀的阳极。(阴极保护)冶金领域的金属均匀性：异种金属的夹杂物，颗粒结构的金属化合物中夹杂物金属表面状态：表面总是有瑕疵、裂纹等缺陷；静态应力：交变应力。25，微生物粘泥引起尺度腐蚀。一些微生物的新陈代谢过程参与电化学过程，加速腐蚀。例如，厌氧细菌可以形成浓度电池，加速局部腐蚀。某些种类

12、的细菌也产生酸性化合物。弧菌属维特里乌斯还原菌，在硫酸盐中生成硫化氢。硫杆菌将硫酸氧化成硫酸。(3)微生物，26，3，腐蚀形式，腐蚀的一般形式为均匀腐蚀，点蚀，侵蚀，选择性腐蚀，尺度腐蚀，缝隙腐蚀，水线腐蚀，裂纹腐蚀(应力腐蚀裂纹)。27，均匀腐蚀(完全腐蚀)是循环冷却水中出现的最常见问题。均匀腐蚀是在腐蚀介质的作用下发生在整个金属表面的腐蚀破坏，基本上是按照相同的腐蚀速度进行的。这是因为金属表面的阴阳徐璐相交，大量的微阴极微阳极反应同时发生，金属具有相同的腐蚀电流，腐蚀产物在整个金属表面形成。均匀腐蚀在金属的正常腐蚀允许范围内，通常包含在设计时间的设计寿命中。28，是管接头腐蚀最常见的腐蚀形

13、式之一，腐蚀深度通常大于孔孔。拟合深度与大阴极和小阳极的面积比成正比。在含有活性负离子的介质中，钝化膜的平衡破坏、溶解占优势，孔蚀核形成，核长成蚀孔，腐蚀孔形成氧浓度电池，最后形成阻光电池，在酸化自身催化作用下实现腐蚀加速。29，(1)冲击腐蚀在湍流水中溶解固体和悬浮物，或输送的气体含量高的氢氧化物的钝化膜经常受损，对金属设备造成严重的局部腐蚀。换热器管束的入口、变径管、直角弯头和弯头具有最严重的水侵蚀。铜及其合金。海军黄铜、铝黄铜和铜镍合金更容易受到冲击腐蚀。在高流速条件下形成的冲击腐蚀的金属截面。分为冲击腐蚀和空化两种。30，(2)汽蚀(汽蚀腐蚀)具有高流速，压力变化大，容易发生在包含溶解

14、气体或渗透气体的水中，例如泵叶轮的吸收侧、管道系统的直角弯头、球阀或闸阀的流出侧。水在高压力下流动时，低压部位形成的气泡破裂，冲击压力高，可能达到数十到数百Mpa，从而导致金属表面腐蚀、开裂和穿孔。空化外观往往是深而圆的坑，但不会生锈。氮溶解得多，腐蚀就会加剧。31，合金的一个元素先被侵蚀，然后从合金本体中浸出。(1)脱锌腐蚀锌在黄铜上被侵蚀，铜的结构脆弱，表面呈浅红色而不是黄色。这种侵蚀在氧气浓度差异、低流速、高温、酸性、碱性介质、曝气等情况下加剧。退热剂包括塞(在高盐水中包含小区域，但深穿透)和层(沿整个金属表面发生)(2)石墨化铸铁选择性地失去铁。金属保持石墨的过电压很低的弱石墨和氧化铁

15、结构，由于氧气的释放，侵蚀会扩散。通常，晶粒边界首先受到侵蚀，然后逐渐扩散。如果在低ph，固体，硫化氢气体等酸性污染物中溶解，石墨化就会加速。选择性腐蚀，32，尺度腐蚀，属于腐蚀氧的浓度电池腐蚀。沉淀物控制不好，会引起结垢腐蚀。一旦出现，腐蚀就会加剧循环，药物也没有用。低流速区域容易发生。结垢防腐措施：增加流量，减少沉积物，加强对微生物的控制，减少微生物粘土。33，槽腐蚀氧浓度电池形成开始腐蚀，酸化自催化作用是腐蚀加速的根本原因。侵蚀程度与阳极间距的面积和周围阴极面积的比率成正比。水线侵蚀在没有充水的分配系统或换热器以及各种容器内有三相区域，上部是空气，下部是冷却剂和金属本身。三相存在会同时引

16、起充气浓度电池和缝隙腐蚀。在金属和连接的半月面部分，氧的脱极化很容易发生，充满气体的这一部分变成阴极，紧挨着它的金属区域变成阳极。一般使用阴极抑制剂克服水线侵蚀，但剂量要适当。34，应力腐蚀裂纹(1)晶间裂纹腐蚀晶间裂纹腐蚀发生在粒子边界之间；通常出现在阳极粒子的边界。奥氏体和马氏体不锈钢的应力腐蚀。金属在制造过程中经常处于应力状态，并垂直于应力方向发生裂纹。如果存在高温、高氯化物浓度或腐蚀条件，就会发生晶界腐蚀开裂。(2)晶界裂纹腐蚀晶界裂纹腐蚀表明晶粒通过。在承受重复应力的条件下发生。纯金属对晶界裂纹有很强的抵抗力。晶界应力腐蚀开裂(200)晶界应力腐蚀开裂(200)，35，腐蚀速度也称为腐蚀速度或腐蚀速度。在有关工业冷却水处理的文献中，已使用SI系MMA (mm年)和MA(微米年)作为腐蚀速度的单位。其物理意义是，在整个金属表面有均匀腐蚀的情况下，金属表面的年腐蚀深度是多少毫米(