1、第三章循環(huán)冷卻水處理，第一節(jié)循環(huán)冷卻水處理概述第二節(jié)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中金屬的腐蝕與控制第三節(jié)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物及其控制第四節(jié)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的微生物及其控制第五節(jié)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的清洗和儲(chǔ)備膜第六節(jié)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的日常運(yùn)行，第一節(jié)，第一節(jié)循環(huán)冷卻水處理概述，第一節(jié)冷卻系統(tǒng)的類型直流冷卻水系統(tǒng)冷卻水只能通過(guò)傳熱設(shè)備排出。不需要其他冷卻水結(jié)構(gòu)，投資少，操作簡(jiǎn)單，但冷卻水運(yùn)營(yíng)費(fèi)多，無(wú)法滿足節(jié)水要求。圖3-1直流冷卻水系統(tǒng)，2，密封循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，冷卻水封閉循環(huán)，在不與空氣接觸的情況下交替冷卻和加熱。水的再冷通常通過(guò)其他傳熱裝置冷卻到其他冷卻介質(zhì)。通常用于發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)或具有特殊要求的單個(gè)傳熱設(shè)備。

2、圖3-2封閉循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，3，密封系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，(1)水溫易于控制；(2)簡(jiǎn)化水質(zhì)問(wèn)題的管理：補(bǔ)充數(shù)量少。(3)補(bǔ)充物僅用于補(bǔ)償泵填料的流出水或維修而排出的水量。(4)水的蒸發(fā)很少。(5)結(jié)垢程度輕：一般使用軟化水或去離子水。(6)腐蝕問(wèn)題不嚴(yán)重：氧不飽和。4，開(kāi)放式蒸發(fā)系統(tǒng)，冷卻水通過(guò)換熱器，水溫提高為熱水，熱水通過(guò)冷卻塔曝氣與空氣接觸，水的蒸發(fā)熱和接觸熱導(dǎo)致水溫降低，冷卻后水再循環(huán)。也稱為冷卻塔系統(tǒng)。圖3-3開(kāi)放式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)1-補(bǔ)充物(m)；2-冷卻塔；3-冷池；4-循環(huán)水泵；5-泄漏(f)；6-冷卻劑；7-冷卻換熱器；8-熱水(r)；9-污水排放(b)；10-蒸發(fā)損失(e)；11-風(fēng)

3、吹損失(d)；12-空氣，5，水的蒸發(fā)熱水在冷卻裝置上形成大小水滴或極小液膜，擴(kuò)大與空氣的接觸面積，延長(zhǎng)接觸時(shí)間，加強(qiáng)水的蒸發(fā)，水蒸氣從水中獲取汽化所需的熱量，冷卻水。水的接觸傳熱水面與溫度低的空氣接觸，溫差使熱水的熱量傳入空氣，從而降低水溫。溫差越大，傳熱效果越好。水的輻射傳熱不是傳熱介質(zhì)的作用，而是以一種電磁波的形式傳播熱量的現(xiàn)象。水冷的原理，6，冷卻系統(tǒng)中用于降低水溫的結(jié)構(gòu)或設(shè)備成為冷卻結(jié)構(gòu)或冷卻設(shè)備。根據(jù)熱水和空氣接觸方式，水冷冷卻結(jié)構(gòu)也稱為冷水，需要冷卻的水進(jìn)入池塘，通過(guò)自然蒸發(fā)、輻射和對(duì)流傳熱逐漸冷卻到適當(dāng)?shù)脑倮脺囟取＠鋮s過(guò)程緩慢，效率低，溫差小。需要一個(gè)大水庫(kù)。噴泉設(shè)有水管、噴

4、嘴或電動(dòng)噴水裝置部件，從噴嘴向大氣噴射水，從而增加蒸發(fā)，從而在較小的游泳池中也加快冷卻速度。水以循環(huán)水的1.0-5.0%左右消耗。很容易帶來(lái)周圍的雜質(zhì)。冷卻塔在塔內(nèi)進(jìn)行水蒸氣熱交換，可以手動(dòng)控制空氣流動(dòng)，加強(qiáng)空氣和水的對(duì)流，提高冷卻效果。占地面積小，冷卻效果好。有自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)。冷卻塔包括通風(fēng)管道、分配系統(tǒng)、淋浴設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備、送風(fēng)、集水池等部分，冷卻設(shè)備的種類和結(jié)構(gòu)，7，圖3-4自然通風(fēng)冷卻塔圖3-5機(jī)械通風(fēng)冷卻塔1-分配系統(tǒng)；2填充；3-快門；1-分配系統(tǒng)；2填充；3-快門；4-集水；5-空氣分配區(qū)域；6-風(fēng)管；4-集水；5-空氣分配區(qū)域；6風(fēng)扇；7-熱空氣和水蒸氣；8-冷水7-風(fēng)道；

5、8-熱空氣和水蒸氣；9-冷水，8，圖3-6 FRP冷卻塔1- FRP塔式機(jī)；2-浸出裝置；3填充；4-空氣；5-搓紙盤(pán)；6-冷卻劑；7-熱水；8-風(fēng)扇彈出；9-熱空氣和水蒸氣，9，冷卻塔效率測(cè)量，高冷卻幅度(也稱為濕球溫度差)冷卻劑溫暖空氣濕球溫度的差值T2-。表示區(qū)域熱水冷卻可以達(dá)到的極限值。T2-越小，性能越高。冷卻寬度冷卻塔逆流和徑流溫度的差異，T1-T2。淋浴密度表示冷卻塔的單位面積的熱水噴霧載荷，m3/(m2h)。淋浴密度與冷卻寬度和水的比熱的乘積稱為冷卻結(jié)構(gòu)單位面積的熱負(fù)荷。10，開(kāi)放式冷卻劑條件，冷卻過(guò)程中的三種損失：蒸發(fā)損失，風(fēng)吹損失，污水量補(bǔ)充數(shù)M=E D B F，(1)蒸發(fā)

6、損失e=a (r-b)，A=e (t2-t，11，離子濃度變化，圖3-7為減少濃縮倍數(shù)時(shí)，水圖3-8為增加濃縮倍數(shù)時(shí)水離子濃度變化曲線離子濃度變化曲線，不管系統(tǒng)中的任何離子初始濃度是多少，最終濃度始終為濃縮倍數(shù)和補(bǔ)充物離子濃度的乘積。這證明，如果控制好補(bǔ)充水及污水量，可以將系統(tǒng)的特定離子濃度穩(wěn)定在一定的值。12，濃度倍數(shù)表示循環(huán)水中特定物質(zhì)的濃度和補(bǔ)充水中特定物質(zhì)的濃度比。用于計(jì)算濃縮倍數(shù)的物質(zhì)要求除了它們的濃度隨著濃縮過(guò)程增加外，不要受到其他條件的干擾。13，2，開(kāi)放循環(huán)冷卻水系統(tǒng)引起的問(wèn)題，沉淀物的沉淀和附著碳酸氫鹽分解產(chǎn)生碳酸鈣垢，輕便器降低換熱器的傳熱效率，堵塞中的銀管。由有害離子引起

7、的腐蝕溶氧引起的電化學(xué)腐蝕有害離子引起的腐蝕微生物的繁殖和粘細(xì)菌和藻類的繁殖，產(chǎn)生生物粘泥，腐蝕，管道堵塞，14，第三，開(kāi)放循環(huán)冷卻水處理的重要性，穩(wěn)定生產(chǎn)水資源節(jié)約環(huán)境污染減少鋼鐵節(jié)約，15，第二節(jié)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中金屬的腐蝕和控制，第一因此，金屬的腐蝕損傷只出現(xiàn)在腐蝕電池的陽(yáng)極區(qū)域，陰極區(qū)域沒(méi)有腐蝕。隔離金屬腐蝕時(shí)，金屬表面同時(shí)以相同的速度進(jìn)行陽(yáng)極反應(yīng)和陰極反應(yīng)的現(xiàn)象稱為電極反應(yīng)的結(jié)合。徐璐結(jié)合的反應(yīng)稱為共軛反應(yīng)，其腐蝕系統(tǒng)稱為共軛系統(tǒng)。在共焦系統(tǒng)中，整個(gè)陽(yáng)極反應(yīng)速度等于整個(gè)陰極反應(yīng)速度。此時(shí)，由陽(yáng)極反應(yīng)釋放的電子被陰極反應(yīng)正確地消耗，金屬表面沒(méi)有電荷的積累，因此其電極電位也不會(huì)隨時(shí)間而變化

8、。如上所述，在腐蝕控制中，只要調(diào)節(jié)腐蝕過(guò)程的陽(yáng)極反應(yīng)和陰極反應(yīng)兩者中任一電極反應(yīng)的速度，其他電極反應(yīng)的速度也將相應(yīng)地受到控制，從而調(diào)節(jié)整個(gè)腐蝕過(guò)程的速度。，17，2，影響腐蝕的因素，(1)化學(xué)因素，(2)物理因素，(3)微生物1.pH值1。溫度2。溶解鹽2。金屬的相對(duì)面積3。溶解氣體3。流速4。懸浮物4。其他金屬5。冶金方面，18，(a)化學(xué)因素pH值對(duì)金屬腐蝕速度的影響取決于pH值對(duì)水中金屬氧化物溶解度pH值的依賴性。溶解鹽溶液的電導(dǎo)率增加，初始腐蝕速度也增加。腐蝕性離子(例如Cl-、SO42-)會(huì)損壞金屬的陽(yáng)極氧化保護(hù)膜，進(jìn)一步加速腐蝕。構(gòu)成硬度和堿度的離子對(duì)腐蝕有抑制作用。在電解質(zhì)濃度高

9、的水中，氧氣的溶解度下降，所以鹽分含量高的時(shí)候腐蝕速度降低。19，ph對(duì)腐蝕速度的影響，溶解固體對(duì)腐蝕速度的影響，不同溫度下氧含量對(duì)腐蝕的影響，20，溶解氧(1)的脫極化作用可以促進(jìn)腐蝕。如果水中的氧氣不匹配，就會(huì)形成氧氣濃度膨脹電池，顯示為結(jié)垢腐蝕。氧是氧化性鈍化劑，有助于鋁的腐蝕過(guò)程(2)二氧化碳溶于水后形成碳酸，水的酸性增加，有助于氫的逸出和金屬表面膜的溶解破壞等腐蝕使金屬不敗。21，(3)氨有選擇地腐蝕銅。NH3 H2O=NH4 ohnh 4 ohcu 2=Cu(NH3)2 H2O(4)硫化氫減少了pH。與鐵反應(yīng)生成硫化鐵(陰極)，形成鐵和電偶腐蝕懸浮物，主要沉積在換熱器表面，容易被結(jié)

10、垢腐蝕。冷卻劑的流速太高，粒子容易對(duì)硬度低的金屬或合金產(chǎn)生磨損腐蝕。22，溫度升高，腐蝕的化學(xué)反應(yīng)速度加快。溫度與擴(kuò)散速度成正比，與過(guò)電壓、粘度成反比。增加擴(kuò)散量會(huì)使更多的氧氣到達(dá)金屬表面，腐蝕電池脫極化。過(guò)電壓下降時(shí)，氧的發(fā)生導(dǎo)致了脫極化。粘度減少有利于陰陽(yáng)兩極分化。也就是說(shuō)，有利于與大氣中的氧溶解及氫逃逸加速。在金屬相鄰的地區(qū)，溫度不同會(huì)加劇點(diǎn)侵蝕，熱部分變成陽(yáng)極，冷部分是陰極。A開(kāi)放系統(tǒng)由溫度對(duì)腐蝕速度的影響溫差生成；b密封系統(tǒng)中的自發(fā)電池，(b)物理因素，23，金屬的相對(duì)面積(面積效應(yīng))腐蝕速度與陰極和陽(yáng)極面積的比率成正比。其他金屬：鎳-鋼結(jié)合后，鎳為陰極。管子-管板連接，鋼-鎳腐蝕增

11、加鎳-鋼腐蝕要小得多。同一金屬：鈍化膜損壞。(擬合)對(duì)于流速，隨著流速的增加，腐蝕速度增加。在流速高的區(qū)域，層流區(qū)域的厚度減少，氧氣容易到達(dá)金屬表面，氧氣的脫極化加速腐蝕。高速流動(dòng)的水沖洗可能成為鈍化層的腐蝕產(chǎn)物，加劇腐蝕。24，徐璐其他金屬的接觸引起的腐蝕稱為電偶腐蝕。電偶腐蝕的驅(qū)動(dòng)力是金屬間的電位差，是電偶腐蝕的陽(yáng)極。(陰極保護(hù))冶金領(lǐng)域的金屬均勻性：異種金屬的夾雜物，顆粒結(jié)構(gòu)的金屬化合物中夾雜物金屬表面狀態(tài)：表面總是有瑕疵、裂紋等缺陷；靜態(tài)應(yīng)力：交變應(yīng)力。25，微生物粘泥引起尺度腐蝕。一些微生物的新陳代謝過(guò)程參與電化學(xué)過(guò)程，加速腐蝕。例如，厭氧細(xì)菌可以形成濃度電池，加速局部腐蝕。某些種類

12、的細(xì)菌也產(chǎn)生酸性化合物。弧菌屬維特里烏斯還原菌，在硫酸鹽中生成硫化氫。硫桿菌將硫酸氧化成硫酸。(3)微生物，26，3，腐蝕形式，腐蝕的一般形式為均勻腐蝕，點(diǎn)蝕，侵蝕，選擇性腐蝕，尺度腐蝕，縫隙腐蝕，水線腐蝕，裂紋腐蝕(應(yīng)力腐蝕裂紋)。27，均勻腐蝕(完全腐蝕)是循環(huán)冷卻水中出現(xiàn)的最常見(jiàn)問(wèn)題。均勻腐蝕是在腐蝕介質(zhì)的作用下發(fā)生在整個(gè)金屬表面的腐蝕破壞，基本上是按照相同的腐蝕速度進(jìn)行的。這是因?yàn)榻饘俦砻娴年庩?yáng)徐璐相交，大量的微陰極微陽(yáng)極反應(yīng)同時(shí)發(fā)生，金屬具有相同的腐蝕電流，腐蝕產(chǎn)物在整個(gè)金屬表面形成。均勻腐蝕在金屬的正常腐蝕允許范圍內(nèi)，通常包含在設(shè)計(jì)時(shí)間的設(shè)計(jì)壽命中。28，是管接頭腐蝕最常見(jiàn)的腐蝕形

13、式之一，腐蝕深度通常大于孔孔。擬合深度與大陰極和小陽(yáng)極的面積比成正比。在含有活性負(fù)離子的介質(zhì)中，鈍化膜的平衡破壞、溶解占優(yōu)勢(shì)，孔蝕核形成，核長(zhǎng)成蝕孔，腐蝕孔形成氧濃度電池，最后形成阻光電池，在酸化自身催化作用下實(shí)現(xiàn)腐蝕加速。29，(1)沖擊腐蝕在湍流水中溶解固體和懸浮物，或輸送的氣體含量高的氫氧化物的鈍化膜經(jīng)常受損，對(duì)金屬設(shè)備造成嚴(yán)重的局部腐蝕。換熱器管束的入口、變徑管、直角彎頭和彎頭具有最嚴(yán)重的水侵蝕。銅及其合金。海軍黃銅、鋁黃銅和銅鎳合金更容易受到?jīng)_擊腐蝕。在高流速條件下形成的沖擊腐蝕的金屬截面。分為沖擊腐蝕和空化兩種。30，(2)汽蝕(汽蝕腐蝕)具有高流速，壓力變化大，容易發(fā)生在包含溶解

14、氣體或滲透氣體的水中，例如泵葉輪的吸收側(cè)、管道系統(tǒng)的直角彎頭、球閥或閘閥的流出側(cè)。水在高壓力下流動(dòng)時(shí)，低壓部位形成的氣泡破裂，沖擊壓力高，可能達(dá)到數(shù)十到數(shù)百M(fèi)pa，從而導(dǎo)致金屬表面腐蝕、開(kāi)裂和穿孔。空化外觀往往是深而圓的坑，但不會(huì)生銹。氮溶解得多，腐蝕就會(huì)加劇。31，合金的一個(gè)元素先被侵蝕，然后從合金本體中浸出。(1)脫鋅腐蝕鋅在黃銅上被侵蝕，銅的結(jié)構(gòu)脆弱，表面呈淺紅色而不是黃色。這種侵蝕在氧氣濃度差異、低流速、高溫、酸性、堿性介質(zhì)、曝氣等情況下加劇。退熱劑包括塞(在高鹽水中包含小區(qū)域，但深穿透)和層(沿整個(gè)金屬表面發(fā)生)(2)石墨化鑄鐵選擇性地失去鐵。金屬保持石墨的過(guò)電壓很低的弱石墨和氧化鐵

15、結(jié)構(gòu)，由于氧氣的釋放，侵蝕會(huì)擴(kuò)散。通常，晶粒邊界首先受到侵蝕，然后逐漸擴(kuò)散。如果在低ph，固體，硫化氫氣體等酸性污染物中溶解，石墨化就會(huì)加速。選擇性腐蝕，32，尺度腐蝕，屬于腐蝕氧的濃度電池腐蝕。沉淀物控制不好，會(huì)引起結(jié)垢腐蝕。一旦出現(xiàn)，腐蝕就會(huì)加劇循環(huán)，藥物也沒(méi)有用。低流速區(qū)域容易發(fā)生。結(jié)垢防腐措施：增加流量，減少沉積物，加強(qiáng)對(duì)微生物的控制，減少微生物粘土。33，槽腐蝕氧濃度電池形成開(kāi)始腐蝕，酸化自催化作用是腐蝕加速的根本原因。侵蝕程度與陽(yáng)極間距的面積和周圍陰極面積的比率成正比。水線侵蝕在沒(méi)有充水的分配系統(tǒng)或換熱器以及各種容器內(nèi)有三相區(qū)域，上部是空氣，下部是冷卻劑和金屬本身。三相存在會(huì)同時(shí)引

16、起充氣濃度電池和縫隙腐蝕。在金屬和連接的半月面部分，氧的脫極化很容易發(fā)生，充滿氣體的這一部分變成陰極，緊挨著它的金屬區(qū)域變成陽(yáng)極。一般使用陰極抑制劑克服水線侵蝕，但劑量要適當(dāng)。34，應(yīng)力腐蝕裂紋(1)晶間裂紋腐蝕晶間裂紋腐蝕發(fā)生在粒子邊界之間；通常出現(xiàn)在陽(yáng)極粒子的邊界。奧氏體和馬氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕。金屬在制造過(guò)程中經(jīng)常處于應(yīng)力狀態(tài)，并垂直于應(yīng)力方向發(fā)生裂紋。如果存在高溫、高氯化物濃度或腐蝕條件，就會(huì)發(fā)生晶界腐蝕開(kāi)裂。(2)晶界裂紋腐蝕晶界裂紋腐蝕表明晶粒通過(guò)。在承受重復(fù)應(yīng)力的條件下發(fā)生。純金屬對(duì)晶界裂紋有很強(qiáng)的抵抗力。晶界應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂(200)晶界應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂(200)，35，腐蝕速度也稱為腐蝕速度或腐蝕速度。在有關(guān)工業(yè)冷卻水處理的文獻(xiàn)中，已使用SI系MMA (mm年)和MA(微米年)作為腐蝕速度的單位。其物理意義是，在整個(gè)金屬表面有均勻腐蝕的情況下，金屬表面的年腐蝕深度是多少毫米(