论文部分内容阅读
我厂循环水为敞开式闭路循环，其补充水为经净化的拖长江水，未经任何杀茵处理，水中有机物、茵类较多，容易滋生藻类，现冷却塔填料及池壁上有大量藻类生成，严重影响循环水换热效果，为解决这一问题拟恢复生活水次氯酸钠发生器用一循环水杀茵灭藻。为了使循环冷却水系统正常运行，能使换热设备长期使用。防止冷却水在循环使用后所产生的腐蚀、结垢及微生物污垢的危害，提高热交换设备的冷却效率，确保生产的正常运行，就必须对循环冷却水进行水质稳定化学处理，这不仅能提高换热器工作效率，延长设备的使用寿命，并且对节约能源（节水、节电）减少大修费用及工作量，对保护环境都有非常积极意义。
循环冷却水系统为敞开式循环冷却水系统，在长期运行中与空气接触，空气中灰尘、杂物等进入系统中，水中有机物及适宜的温度，菌藻滋生、繁殖速迅，长期运行后生成大量生物粘泥及软垢附着在冷却设备、输水管线等内壁，影响到冷却设备的冷却效果及输水管线的畅通，也会引起冷却设备、输水管线垢下腐蚀。
. 循环冷却水系统的冷却水在不断地循环运行，水的蒸发、温度升高、流速变化，各种无机离子和有机物质的浓缩，冷却塔和冷水池在室外受到阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物和微生物的进入等，以及设备和水的相互作用等多种因素的综合作用，产生水垢附着、设备腐蚀和微生物的大量滋生，并由此引起设备的腐蚀穿孔和泄漏、冷却效率的降低和产量的下降以及粘泥污垢堵塞管道等危害.
沉积物（主要是垢）的析出和附着
一般天然水都溶解有重碳酸盐，这种盐是冷却水发生水垢附着的主要成份。
在直流冷却水系统中重碳酸盐的浓度较低。在循环冷却水系统中，重碳酸盐的浓度随时着蒸发浓缩而增加，当其浓度达到饱和状态时，或者在经过换热器传热表面使水温升高时，会发生下列反应：
Ca（HCO3）2=CaCO3↓+CO2+H2O
冷却水经过冷却塔向下喷淋时，溶解在水中的游离CO2要逸出，这就促使上述反应向右方进行。
CaCO3沉积在换热器传热表面，形成致密的碳酸钙水垢，它的导热性能很差。不同的水垢，其导热系数不同，但一般不超过1.16w/（m2·k），而钢材的导热系数为45 w/（m2·k），可见水垢形成，必然会影响换热器的传热效率。
水垢附着的危害，轻者是降低换热器的传热效率，影响产量，增加能耗，严重时，则换热器、管道被堵。
2.设备腐蚀
“系统”中大量的设备是金属制造的，长期使用循环冷却水会发生腐蚀，减少设备使用寿命甚至穿孔，造成安全隐患。其腐蚀的原因是多种因素造成的。
(1)均匀腐蚀 (2)点蚀
(3)侵蚀 (4)选择性腐蚀
(5)垢下腐蚀 (6)缝隙腐蚀
(7)水线腐蚀 (8)开裂腐蚀（应力腐蚀开裂）
1）冷却水中溶解氧引起的电化学腐蚀
系统中，水与空气充分接触（以便降温），因此水中溶解的氧可达饱和状态。当换热器与溶有O2的冷却水接触时，由于金属表面的不均一性和冷却水的导电性，在金属表面会形成许多腐蚀微电池，微电池的阳极区和阴极区分别发生氧化反应和还原反应，促使微电池中的阳极区的部分金属不断溶解而被腐蚀。
2）有害离子引起的腐蚀
循环冷却水在浓缩过程中，除碳盐浓度随浓缩倍数增长而增加外，其它的盐类如氯化物、硫酸盐等的浓度也增加，当Cl-和SO42-离子浓度增高时，会使金属上保护膜的保护性能降低，尤其是Cl-的离子半径小，穿透性强，容易穿过膜层，置换氧原子形成氯化物，加速阳极过程的进行，使腐蚀加速，所以氯离子是引起点蚀的主要原因一。
3）微生物引起的腐蚀
由于微生物排出的粘液与无机垢和泥砂杂物等形成的沉积物附着在金属表面，形成氧的浓差电池，促使金属腐蚀。此外，在金属表面和沉积物之间缺乏氧，因此一些厌氧菌（主要是硫酸盐还原菌）得以繁殖，当水温为20~50℃下繁殖更快。它分解水中的硫酸盐，产生H2S，引起设备腐蚀其反应如下：
SO4 2-+8H+ + 8e =S2- + 4H2O + 能量（细菌生存所需）
Fe2+ + S2- = FeS↓
硫酸盐还原菌（SRB）是一种弧形状厌氧性细菌，在它体内有一种过氧化氢酶，在厌氧条件下还原硫酸盐生成硫化氢而获得生存能力。SRB广泛存在于水中及土壤中，在PH 5.5～8.5,温度20～50℃下，以硫化物作营养源在厌氧条件下最适宜繁殖。SRB是金属的微生物腐蚀中最普遍、最严重，也是最引人注目的菌类，它对金属的腐蚀主要是通过阴极去极化作用，加速腐蚀过程。
作为腐蚀产物FeS沉积在金属表面上，与没有被硫化亚铁覆盖的金属又构成腐蚀电池，这使SRB的腐蚀更加严重。据文献报导，在最佳期生成条件下，SRB对碳钢腐蚀率最大可达100密耳/年。
SRB造成的腐蚀是强烈的局部点腐蚀，在点腐蚀区通常充满黑色的腐蚀产物，其下面的金属表面通常是光亮而活泼的。
4)铜管脱锌腐蚀
这是电力系统及其它有黄铜换热器企业最常见的腐蚀形式，凝汽器使用最多的铜材为黄铜，黄铜的脱锌腐蚀是最常见的腐蚀形态，它包括均匀型层状脱锌和局部型栓状脱锌，但主要为局部型栓状脱锌腐蚀，该腐蚀易造成局部穿孔，因此危害性较大。黄铜脱锌腐蚀反应式如下：
阴极：1/2O2+H2O+2e→2OH－
阳极：Zn•Cu→Cu2＋＋Zn2＋＋4e
Cu2＋在表面聚集，与金属本体发生置换反应如下：
Cu2＋＋Zn•Cu→Cu＋Zn2＋
铜管脱锌后的腐蚀产物可能为Zn（OH）2，ZnCO3•Zn（OH）2等并覆盖在腐蚀点上，腐蚀产物加剧了管壁上水垢的形成和固体颗粒的沉积，沉积物下面的金属因缺氧而成为阳极，与周围部分形成氧的浓差电池而出现溃疡型脱锌，此溃疡深入金属内部起到完全穿透。
3.微生物的滋生和粘泥
循环冷却水中的微生物一般是指细菌和藻类，在新鲜水中，一般来说细菌和藻类都较少。但在循环水中，由于养分的浓缩，水温的升高和日光照射，给细菌和藻類创造了迅速繁殖的条件。大量细菌分泌出的粘液像粘合剂一样，能使水中飘浮的灰尘杂质和化学沉淀物等粘附在一起，形成粘糊糊的沉积物粘附在换热器的传热表面上。粘泥吸附在换热器管壁上，除了会引起腐蚀外还会使冷却水的流量减少，并降低换热器的冷却效率，严重时，会将管子堵死，迫使停产清洗。
次氯酸钠是强氧化剂和消毒剂，可以有效去除循环水中细茵和病毒的数量，控制水中藻类的毓，去除水中的臭味，提高水的澄清度。次氯酸钠发生且工作原理为：
配制一定比例的食盐水，插入电极，在一定电压下，食盐溶液由于离子的移动和电极瓜发生导电作用氯根、氢氧根等负离子向阳极移动，钠离子、氢离子向阴极移动。
盐水溶液电解过程可用下列议程式表示：
Nacl→Na++cl-
阳极电解作用：
阴极电解作用：
在无隔膜电解装置中，氢气从溶液里向外逸出，对溶液起到一定的搅拌作用，使电极间的电解生成物发生一系列化学反应，反应方程式如下：
2Nacl+2ho=2NaOH+h2
在无隔膜电解装置中，溶液的总议程式即为上述两方程式相加：
F：法拉第电解常数
次氯酸钠发生器用作循环水杀茵灭藻平面图如下所示：
次氯酸钠发生器建成至今损坏严重，1、电路及电路控制系统应重新安装。
2、为向循环水中加药需要新铺设管道至循环水如图所示。
3、电极向安装至今未处理，需解体对电极进行预处理。
调试步骤：
1、将固体盐（食用盐或工业盐）倒入定量溶盐箱中，加水至定量位置，用机械充分搅拌，街盐全部溶解，停止搅拌，静置10分钟，打开排放阀门，进入储液备用。
2、让盐液流入电解槽、并调整流量计，将转子调至设备所需的流量流量刻度上，打开电源，电解工作开始，再旋转整流器分线开关，将直流电流与电压调至设备的规定值，同时调节好冷却水，将循环电解槽末槽的电解液温度控制在20~35℃之间。
调试时应注意：
1、3%盐液配比应准确（浓度可偏高至3.5%），盐液需经沉淀后才能使用，否则会因大量结污堵塞管道和电极，使设备不能正常工作。
2、应保持导线接触良好，以免在大电流作用下，接头发热，导线的 配用规格，应满足设备规定的直流电流值需要，否则将影响设备的正常工作。
3、注意直流电源极性接线，正级（+）接阳极，负极（-）接阴 极，如反接会损坏电极。
4、经常注意观察盐液及冷却水的流通情况，严防污垢堵塞电 解槽通道及排放流通管道。
5、设备运行时，应经常观察电解电流与电压是否符合规定值。
6、设备每运行20—30小时，利用自动停机的间隔，将盐水阀关闭，将电解循环槽中余氯排空，打开冲洗阀门进行反冲洗一次（约3~5分钟），防止电解循环槽中污垢大量沉积，影响电解效果，冲洗后，关闭冲洗阀及排空阀，打开盐水阀，设备即可自动运行。
7、在电解运行中，有效氯含量应控制在1%以内，含量太高可适当降低电解液（盐水）浓度或加大氯排放量、否则对电极的寿命有影响。
运行中技术指标。
次氯酸钠用于循环杀茵灭藻，水中浓度应控制在2g/m3—5g/m3。
次氯酸钠发生器出力3g/m3。
循环水总量4000m3.
则一次加药27—67h，加药间断进行，每20—30min清洁一次电极及管道。
加药次数视季度及具体情况。
夏季，每15—20天一次。
冬季，每20天一次。
藻类滋生严重情况不应增加药次数。
次氯酸钠投入循环水中后可穿透细胞壁殺死细茵及藻类，使藻类死亡从波型板及池壁脱落形成淤泥沉入池地，从而改善现有冷却塔热交换效果，在加药间断期间水中残留次氯酸钠对细茵及藻类生成有掏作用，从而减缓藻类形成速度。综上所述循环水中投加次氯酸钠可彻底解决我厂循环水中藻类滋生现象，提高冷却塔热交换效果。
循环冷却水系统为敞开式循环冷却水系统，在长期运行中与空气接触，空气中灰尘、杂物等进入系统中，水中有机物及适宜的温度，菌藻滋生、繁殖速迅，长期运行后生成大量生物粘泥及软垢附着在冷却设备、输水管线等内壁，影响到冷却设备的冷却效果及输水管线的畅通，也会引起冷却设备、输水管线垢下腐蚀。
. 循环冷却水系统的冷却水在不断地循环运行，水的蒸发、温度升高、流速变化，各种无机离子和有机物质的浓缩，冷却塔和冷水池在室外受到阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物和微生物的进入等，以及设备和水的相互作用等多种因素的综合作用，产生水垢附着、设备腐蚀和微生物的大量滋生，并由此引起设备的腐蚀穿孔和泄漏、冷却效率的降低和产量的下降以及粘泥污垢堵塞管道等危害.
沉积物（主要是垢）的析出和附着
一般天然水都溶解有重碳酸盐，这种盐是冷却水发生水垢附着的主要成份。
在直流冷却水系统中重碳酸盐的浓度较低。在循环冷却水系统中，重碳酸盐的浓度随时着蒸发浓缩而增加，当其浓度达到饱和状态时，或者在经过换热器传热表面使水温升高时，会发生下列反应：
Ca（HCO3）2=CaCO3↓+CO2+H2O
冷却水经过冷却塔向下喷淋时，溶解在水中的游离CO2要逸出，这就促使上述反应向右方进行。
CaCO3沉积在换热器传热表面，形成致密的碳酸钙水垢，它的导热性能很差。不同的水垢，其导热系数不同，但一般不超过1.16w/（m2·k），而钢材的导热系数为45 w/（m2·k），可见水垢形成，必然会影响换热器的传热效率。
水垢附着的危害，轻者是降低换热器的传热效率，影响产量，增加能耗，严重时，则换热器、管道被堵。
2.设备腐蚀
“系统”中大量的设备是金属制造的，长期使用循环冷却水会发生腐蚀，减少设备使用寿命甚至穿孔，造成安全隐患。其腐蚀的原因是多种因素造成的。
(1)均匀腐蚀 (2)点蚀
(3)侵蚀 (4)选择性腐蚀
(5)垢下腐蚀 (6)缝隙腐蚀
(7)水线腐蚀 (8)开裂腐蚀（应力腐蚀开裂）
1）冷却水中溶解氧引起的电化学腐蚀
系统中，水与空气充分接触（以便降温），因此水中溶解的氧可达饱和状态。当换热器与溶有O2的冷却水接触时，由于金属表面的不均一性和冷却水的导电性，在金属表面会形成许多腐蚀微电池，微电池的阳极区和阴极区分别发生氧化反应和还原反应，促使微电池中的阳极区的部分金属不断溶解而被腐蚀。
2）有害离子引起的腐蚀
循环冷却水在浓缩过程中，除碳盐浓度随浓缩倍数增长而增加外，其它的盐类如氯化物、硫酸盐等的浓度也增加，当Cl-和SO42-离子浓度增高时，会使金属上保护膜的保护性能降低，尤其是Cl-的离子半径小，穿透性强，容易穿过膜层，置换氧原子形成氯化物，加速阳极过程的进行，使腐蚀加速，所以氯离子是引起点蚀的主要原因一。
3）微生物引起的腐蚀
由于微生物排出的粘液与无机垢和泥砂杂物等形成的沉积物附着在金属表面，形成氧的浓差电池，促使金属腐蚀。此外，在金属表面和沉积物之间缺乏氧，因此一些厌氧菌（主要是硫酸盐还原菌）得以繁殖，当水温为20~50℃下繁殖更快。它分解水中的硫酸盐，产生H2S，引起设备腐蚀其反应如下：
SO4 2-+8H+ + 8e =S2- + 4H2O + 能量（细菌生存所需）
Fe2+ + S2- = FeS↓
硫酸盐还原菌（SRB）是一种弧形状厌氧性细菌，在它体内有一种过氧化氢酶，在厌氧条件下还原硫酸盐生成硫化氢而获得生存能力。SRB广泛存在于水中及土壤中，在PH 5.5～8.5,温度20～50℃下，以硫化物作营养源在厌氧条件下最适宜繁殖。SRB是金属的微生物腐蚀中最普遍、最严重，也是最引人注目的菌类，它对金属的腐蚀主要是通过阴极去极化作用，加速腐蚀过程。
作为腐蚀产物FeS沉积在金属表面上，与没有被硫化亚铁覆盖的金属又构成腐蚀电池，这使SRB的腐蚀更加严重。据文献报导，在最佳期生成条件下，SRB对碳钢腐蚀率最大可达100密耳/年。
SRB造成的腐蚀是强烈的局部点腐蚀，在点腐蚀区通常充满黑色的腐蚀产物，其下面的金属表面通常是光亮而活泼的。
4)铜管脱锌腐蚀
这是电力系统及其它有黄铜换热器企业最常见的腐蚀形式，凝汽器使用最多的铜材为黄铜，黄铜的脱锌腐蚀是最常见的腐蚀形态，它包括均匀型层状脱锌和局部型栓状脱锌，但主要为局部型栓状脱锌腐蚀，该腐蚀易造成局部穿孔，因此危害性较大。黄铜脱锌腐蚀反应式如下：
阴极：1/2O2+H2O+2e→2OH－
阳极：Zn•Cu→Cu2＋＋Zn2＋＋4e
Cu2＋在表面聚集，与金属本体发生置换反应如下：
Cu2＋＋Zn•Cu→Cu＋Zn2＋
铜管脱锌后的腐蚀产物可能为Zn（OH）2，ZnCO3•Zn（OH）2等并覆盖在腐蚀点上，腐蚀产物加剧了管壁上水垢的形成和固体颗粒的沉积，沉积物下面的金属因缺氧而成为阳极，与周围部分形成氧的浓差电池而出现溃疡型脱锌，此溃疡深入金属内部起到完全穿透。
3.微生物的滋生和粘泥
循环冷却水中的微生物一般是指细菌和藻类，在新鲜水中，一般来说细菌和藻类都较少。但在循环水中，由于养分的浓缩，水温的升高和日光照射，给细菌和藻類创造了迅速繁殖的条件。大量细菌分泌出的粘液像粘合剂一样，能使水中飘浮的灰尘杂质和化学沉淀物等粘附在一起，形成粘糊糊的沉积物粘附在换热器的传热表面上。粘泥吸附在换热器管壁上，除了会引起腐蚀外还会使冷却水的流量减少，并降低换热器的冷却效率，严重时，会将管子堵死，迫使停产清洗。
次氯酸钠是强氧化剂和消毒剂，可以有效去除循环水中细茵和病毒的数量，控制水中藻类的毓，去除水中的臭味，提高水的澄清度。次氯酸钠发生且工作原理为：
配制一定比例的食盐水，插入电极，在一定电压下，食盐溶液由于离子的移动和电极瓜发生导电作用氯根、氢氧根等负离子向阳极移动，钠离子、氢离子向阴极移动。
盐水溶液电解过程可用下列议程式表示：
Nacl→Na++cl-
阳极电解作用：
阴极电解作用：
在无隔膜电解装置中，氢气从溶液里向外逸出，对溶液起到一定的搅拌作用，使电极间的电解生成物发生一系列化学反应，反应方程式如下：
2Nacl+2ho=2NaOH+h2
在无隔膜电解装置中，溶液的总议程式即为上述两方程式相加：
F：法拉第电解常数
次氯酸钠发生器用作循环水杀茵灭藻平面图如下所示：
次氯酸钠发生器建成至今损坏严重，1、电路及电路控制系统应重新安装。
2、为向循环水中加药需要新铺设管道至循环水如图所示。
3、电极向安装至今未处理，需解体对电极进行预处理。
调试步骤：
1、将固体盐（食用盐或工业盐）倒入定量溶盐箱中，加水至定量位置，用机械充分搅拌，街盐全部溶解，停止搅拌，静置10分钟，打开排放阀门，进入储液备用。
2、让盐液流入电解槽、并调整流量计，将转子调至设备所需的流量流量刻度上，打开电源，电解工作开始，再旋转整流器分线开关，将直流电流与电压调至设备的规定值，同时调节好冷却水，将循环电解槽末槽的电解液温度控制在20~35℃之间。
调试时应注意：
1、3%盐液配比应准确（浓度可偏高至3.5%），盐液需经沉淀后才能使用，否则会因大量结污堵塞管道和电极，使设备不能正常工作。
2、应保持导线接触良好，以免在大电流作用下，接头发热，导线的 配用规格，应满足设备规定的直流电流值需要，否则将影响设备的正常工作。
3、注意直流电源极性接线，正级（+）接阳极，负极（-）接阴 极，如反接会损坏电极。
4、经常注意观察盐液及冷却水的流通情况，严防污垢堵塞电 解槽通道及排放流通管道。
5、设备运行时，应经常观察电解电流与电压是否符合规定值。
6、设备每运行20—30小时，利用自动停机的间隔，将盐水阀关闭，将电解循环槽中余氯排空，打开冲洗阀门进行反冲洗一次（约3~5分钟），防止电解循环槽中污垢大量沉积，影响电解效果，冲洗后，关闭冲洗阀及排空阀，打开盐水阀，设备即可自动运行。
7、在电解运行中，有效氯含量应控制在1%以内，含量太高可适当降低电解液（盐水）浓度或加大氯排放量、否则对电极的寿命有影响。
运行中技术指标。
次氯酸钠用于循环杀茵灭藻，水中浓度应控制在2g/m3—5g/m3。
次氯酸钠发生器出力3g/m3。
循环水总量4000m3.
则一次加药27—67h，加药间断进行，每20—30min清洁一次电极及管道。
加药次数视季度及具体情况。
夏季，每15—20天一次。
冬季，每20天一次。
藻类滋生严重情况不应增加药次数。
次氯酸钠投入循环水中后可穿透细胞壁殺死细茵及藻类，使藻类死亡从波型板及池壁脱落形成淤泥沉入池地，从而改善现有冷却塔热交换效果，在加药间断期间水中残留次氯酸钠对细茵及藻类生成有掏作用，从而减缓藻类形成速度。综上所述循环水中投加次氯酸钠可彻底解决我厂循环水中藻类滋生现象，提高冷却塔热交换效果。