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工业水中各种离子的去除


资料求助:工业水中各种离子的去除! 1.2 热水锅炉及采暖热交换器的防垢技术! 热水锅炉的介质参数较低, 受热面的热负荷较低, 水在锅炉系统中基本不 浓缩; 采暖系统中的各级热交换器的介质参数更低, 传热表面的热负荷也低, 水不发生浓缩。 但是由于多使用未经处理的水作为补充水, 其结垢问题非常严重, 尤其是通流间隙小的板式 换热器,结垢更为严重,往往在一个采暖期内就因结垢堵塞而无

法使用。有的板式换热器使 用一个多月就要清洗一次。这类设备数量巨大,是防垢工作的主要对象之一。 T3 O6 c) E6 a; \' B% O 1.2.1 电场、磁场防垢 $ I% J8 S. o4 k% X6 E 热水锅炉和采暖用热交换器在长江以北的大中城市使用甚广,在经济发 达的南方城市和居民区使用也渐多。 随着人民生活水平提高, 住宅建设工程的启动和物业管 理的完善,这类设备将大量增加,其防垢研究与实施将有很大的技术市场与经营对象。$ k7 r/ w& B$ U3 p6 x4 {2 T 由于采暖用热水锅炉与热交换器参数低、 热负荷低, 而且水的浓缩程度低, 最适于采用非药剂的电场或磁场处理。 电场处理由于不存在像磁场处理长期运转中铁磁颗粒 物对磁场影响问题,更为适宜。该法投资不大,运行费用低廉优势大。: V* z- `7 h N" u8 B 该非药剂防垢方法将在第 3 章详细介绍。 2 u: D* O+ O) \* a! T0 i 1.2.2 阻垢剂与分散剂处理 ) p: I5 G, x, Q 阻垢剂与分散剂复配成的水质稳定处理剂对热水锅炉和采暖 系统也有良好防垢效果。 5 P1 U7 x3 u( |4 u& P! E, i$ U0 B/ V 由于热水锅炉和小型热力网,如物业管理的小区采暖中总用水量较少, 该法的运行费用不算很大。如果是 10 万 m2 及以上的热力网,则应考虑水质稳定处理的运 行费用。: H' S1 E% Y; l& ^; ^$ f( k 比较有效的水质稳定剂是由聚膦酸(盐)与聚羧酸盐复配成的复合药剂,典 型的配方是用次氨基三亚甲基膦酸与聚丙烯酸以 1:1 复配而成,用碱调 pH 值到规定的水质 标准。也可用它们的钠盐进行复配。, }) e. C" {* T) |4 C E6 P7 a5 i) g+ Y. G 我国自 80 年代初抓节能与采暖锅炉水处理,在此阶段涌现了许多水处理 服务部(站、处),各有自己复配的阻垢药剂,经过在实际使用中的调整,防垢、阻垢效果不 断提高,目前总阻垢率可达 80%以上,能保证锅炉受热面和热交换器传热表面的垢厚不超 过 0.5mm。除有机磷之类阻垢剂之外,也有使用聚磷酸盐和偏磷酸盐为阻垢剂的,它们适 于水温度较低的锅炉和热网。 3 K3 g7 f+ d; e" B+ X5 m5 b 1.3 蒸汽锅炉的防垢处理 7 y" y* p4 y0 h% G5 V 1.3.1 小容量蒸汽锅炉的防垢处理技术 : b- s: W# H( E; J: J' q" S7 Y 低压小容量蒸汽锅炉是指 2t/h 及以下蒸发量、 1.27MPa、 尤其是 0.78MPa 的锅炉。这类锅炉多不进行炉外水处理,依*锅内处理防垢。4 N8 ^7 F7 W6 U9 d8 b. ~ 150 年以前,为了防止锅炉结垢,已采用石灰乳为沉淀剂降低大部分暂时 硬度。而将石灰与苏打(碳酸钠)联合使用降低水中大部分永久硬度与暂时硬度已有 100 年历

史了。 : {' g- ~0 j/ S. M: Z( i; J 对于低压小容量采暖锅炉、生活锅炉和工业锅炉进行锅内沉淀处理已有 半个世纪以上的历史,在长期实践中,形成的“三钠一酸”复配剂被认为有良好的防垢、防 腐蚀作用。其主要组分是碳酸钠、磷酸钠、氢氧化钠和丹宁酸。其中磷酸钠含磷酸三钠和磷 酸氢二钠,丹宁也常写作单宁,又称栲胶,主要取自栲树。我国东北的橡碗与海南的红树富 含丹宁,是制取丹宁酸(又称鞣酸)的主要原料。1 h; J+ r/ G! a% y0 k6 D 近 20 年来腐植酸钠应用较多,它有取代氢氧化钠与磷酸三钠的作用。它 用泥煤制取,来源丰富,价格低廉,无毒害作用。 * G1 b' z% z) p# ]. K 有些水处理服务部有自己复配的各种系统的小容量蒸汽锅炉阻垢剂和 防腐蚀剂,除了上述药剂外,也常使用聚磷酸盐、有机磷和聚羧酸盐,其防垢效果较好,但 处理费用也较高。 ) R2 z' i7 d1 D4 M 1.3.2 大容量采暖锅炉与工业用蒸汽锅炉的防垢技术( X0 K* D9 A4 G3 ~+ s 这类锅炉使用炉外水处理设备对水进行软化处理, 有的还进行脱碱处理甚 至脱盐处理。但是由于锅炉参数提高、受热面的热负荷提高、水的浓缩程度提高以及水汽混 合物中蒸汽的比率提高(循环倍率减小),锅炉对结垢的敏感性增强,因此,除了进行炉外水 处理外,还要进行锅内药剂防垢处理。5 {8 s' S8 ?( Z! _) S4 L 中压锅炉的防垢药剂主要是磷酸三钠。 用加药泵注入磷酸三钠溶液, 使锅 炉水中过剩的磷酸根含量为 5~15mg/L, 并且保持足够的底部排污将所生成的水渣及时排出 锅炉外部,可以保持受热面管子的积垢率不超过 80g/(m2·a)。: O, V$ S5 d1 f$ L; O& Z 1.3.3 发电锅炉的防垢处理 ' x2 c: y" }* a, H 随着我国电力工业的发展,大容量电网中的发电锅炉均为高参数锅炉, 10MPa 和 15MPa 压力的锅炉所用的锅内处理药剂是磷酸三钠和磷酸氢二钠,磷酸根离子的 过剩量适当降低到 2~8mg/L(10MPa 锅炉上限可放宽到 10mg/L)。利用酸性磷酸盐可以控制 锅炉水的 pH 值,此时锅炉水是磷酸三钠与磷酸氢二钠的缓冲溶液,而不存在氢氧化钠。 _% F' T" L P) b# L# n+ t 自 70 年代后期起,锅炉酸腐蚀问题越来越受人重视,用氢氧化钠和磷酸 三钠进行钝化、防腐蚀的处理方法逐渐取代用磷酸三钠和磷酸氢二钠的所谓协调磷酸盐处 理。有的国家已规定 13MPa 及以上锅炉优先采用氢氧化钠与磷酸三钠联合处理,保持炉水 pH 值不低于 9.0,达到防垢防腐蚀的目的。 I1 y7 @+ [$ C* ], S 压力为 18MPa 的亚临界参数锅炉也可采取氢氧化钠与磷酸三钠联合处 理,但是锅炉水磷酸根含量要降低到 0.5~3mg/L,而且保持炉水 pH 值为 9~10。 3 b4 b ~, y7 R5 K 由于高参数锅炉对腐蚀的敏感性强,受热面管子里的附着物中腐蚀产物 占有相当大的比例。因此,抓好锅炉的防腐蚀是防止结垢(此处“垢”是指附着物或腐蚀产 物)的关键。 , N- e7 w" G$ ?$ Y%

P 高参数锅炉都配置热力除氧器,而且发电锅炉的补充水先补充到凝汽器 中,利用凝汽器的高度真空进行预脱氧。即使如此,经过热力除氧后的给水中,仍有一定量 残余的氧,它仍可引起高压给水管道、省煤器甚至蒸发受热面管子的腐蚀。因此,常向给水 中投加联氨进行辅助除氧,也称化学除氧。由于联氨有一定毒性和污染,国外使用硫酰肼、 甲乙基酮肟(MECO 或称米柯)代替联氨,国内也有用二甲基酮肟(或称丙酮肟 DMCO)或异抗 坏血酸作为联氨的代用品。 & U+ E# q& ~. L& ^+ ?# \: S+ N: B0 P 提高给水的 pH 值,可以防止水汽系统二氧化碳腐蚀,有效地防止向锅 炉中输送铁、铜等腐蚀产物,国外常用氨(液氨或氨水)、环己胺,使给水 pH 值为 9 士 0.3。 我国以氨为主,但是也有使用环己胺作为中和剂提高给水 pH 值的。2 i) L1 o9 f9 C" m4 n k+ `! z, M 2 循环冷却水系统的防垢技术 2 n2 h- Y# m+ E7 w' C9 A+ i. N: H 2.1 工业循环冷却水概况 3 G( P% i( v9 E 在生产与生活中到处用到冷却水。火电厂与核电厂用冷却水冷凝做过功 的蒸汽, 使之成为冷凝水再送回锅炉以减少锅炉补充所需的纯净水用量; 在化学工业和石油 化学工业中冷却水用于对工艺的调控和介质、产品的冷凝、冷却降温;在冶炼厂、炼焦厂和 水泥厂冷却水用于对窑炉的保护;在使用压缩机械、鼓风机械、各类大型转动机械时要进行 水冷;大型变压器、热处理炉和其他发热设备也用水进行强制冷却。从工矿企业、机关、企 事业单位、商场、宾馆到家庭中广泛使用的制冷设备和空调装置也用水作冷却介质。# b. ~" ` n' ]( C. V9 f9 P 2.1.1 火电厂使用的循环冷却水' E* J; h( I* V# E# S2 g 在火电厂中冷却水用于对汽轮机排汽的冷却和冷凝、发电的冷却用风或 (和)冷却用水的冷却、润滑油和绝缘油的冷却、转动机械轴瓦的冷却以及中央空调设备的冷 却。 2 Z0 h5 e) a! t 汽轮机排汽在凝汽器(或称冷凝器)中冷凝, 它的用水量最大。 在直流冷却 时可占火电厂总用水量的 95%,在循环冷却时可占火电厂总用水量的 70%以上,这部分水 消耗于蒸发降温、难以避免的损失和必要的排污,因此也形成一定的耗水量。# A7 A% \' c( W/ ]' e; M( z 发电机的冷却方式有风冷、氢冷和水冷之分。小型发电机用空气冷却,空 气先经水冷降温。50MW 以上机组使用氢气作冷却介质以提高冷却效率,这是由于氢气的 热传导能力远高于空气。 这种发电机多是转子用氢气冷却, 定子的空心导线则用纯净水冷却, 称水-氢-氢冷却系统。 有一部分发电机采取转子与定子均为高纯水冷却, 称双水内冷发电机。 上述冷却介质也要进行再冷却。 ' k6 Z" m- d' I2 ]& k/ T 汽轮机与发电机的轴承轴瓦用油润滑与冷却,润滑油再经冷油器冷却。 大型变压器用冷油器进行强制冷却,以提高冷却效率。大型转动机械如大容量水泵、风机和 磨煤机等均需要轴承冷却用水, 称过瓦水。 相比之下空调冷却用水则是上述冷却水量中最小 的。 1 l7 s2 `/ p- r4 a- D5 R8 L 对电力工业用水与耗水进行的研究列为“六五”期间国家重点攻关项目 的子课题,其中研究了火电厂水平衡,查明了各项用水、耗水情况,提出了针对性的节水对 策。实现该项研究所提出的节水措施,可使大机组的耗水为 1m3/(GW·s)。

. ^$ G: q7 _- i4 J5 j6 } $ ^+ a2 d" H- O: h- X

对火力发电厂用水、用水量规定的定额列于表 2-10。

. Z" q2 _( Y6 B/ q' ~1 r0 m8 i ; U$ ~* o+ ^$ Z2 E4 {3 j( T 我国东北、华北、西北地区采取直流冷却时,冷却倍率为 50~60 倍, 但是目前已很难满足这样大的用水量,因此,多为循环水冷却方式。黄河以南、长江以北的 冷却倍率为 60~70 倍,长江以南为 65~75 倍。! l+ n: S3 t: N( Q2 ~' ~ 2.1.2 其他行业使用的循环冷却水 ) x1 a4 b2 f- ~1 a$ Y' S' j9 L 除了电力工业外,其他行业中冷却水用量也占其工业用水的最大份额。 例如化学工业、冶金工业和石油化工等行业的冷却水所占比例均相当高。T2 P6 B% x9 y; F$ x3 T 我国某省不含电力工业的 10 类企业冷却水用量占该工业总用水量平均为 51.7%,其中化学工业为 74.5%,冶金工业为 75.6%,石油化工达 80.2%。某缺水省的电力 工业以外 8 个行业工业用水中,冷却水比例平均为 47.6%。其中化学工业为 86.7%,冶金工 业为 85.1%,食品、建材和机械行业的冷却水用量均超过总用水量为 50%。+ k1 c/ `4 g$ _; T6 T 北京市电力工业(含供热)的新鲜水取用量占全市 56.8%。因此下力量抓了 由直流冷却改为循环冷却的节水工程, 大幅度降低了新鲜水的取用量。 其他行业在节水方面 也是首先变直流冷却为循环冷却。这些行业在采取循环冷却后,新鲜水的取用量显著下降, 化学工业新鲜水用量为全市的 5.14%,冶金工业为 2.7%,石油化工的节水效益最为明显, 仅为全市的 0.47%,低于炼焦煤气及化纤工业的新鲜水取用量。0 D8 c1 u2 Y( P- L! _; j 冷却水由直流方式改为循环方式后, 随之而来的是传热表面和冷却系统的 结垢污塞问题。 / j2 y: H8 }4 t; X+ ~6 @# C 2.2 循环冷却水降低补充水碳酸盐硬度防垢( S+ c) r$ S. P 引起循环冷却水结垢的物质主要是碳酸氢钙,它构成碳酸盐硬度(暂时硬 度或称碱性硬度,实际上 Ca(HCO3)2 也是构成水中碱度的主要物质)。因此降低循环水补充 水的碳酸盐硬度, 使其经过浓缩之后也达不到循环水的极限碳酸盐硬度, 不失是一种较为可 *的防垢方法。% |4 j& J# k; A8 ^" a6 n 降低补充水碳酸盐硬度的方法有二, 一是用酸中和其大部分碱度, 将暂时 硬度转化为永久硬度,二是把碳酸盐沉淀除去。- l+ V8 g! ]' Q* K1 H 2.2.1 加酸使大部分暂时硬度转化为永久硬度 7 L* ?7 Y3 K# p 向补充水中加酸, 可将碳酸盐硬度转化为非碳酸盐硬度, 亦即把这部分暂 时硬度转化为对应的永久硬度,防止循环水浓缩时析出碳酸钙,其反应如下: ) j. r* F- x2 \

5 c0 k) \' E7 j; H8 h ! G, D* m) R/ e. }5 M$ m$ uE 使用硫酸作中和剂,是由于其价格低廉,运输贮存都比较容易,硫酸盐 对钢铁或有色金属的腐蚀比氯化物轻。但是如果原水硫酸根离子含量高,再用硫酸中和,则 可能在循环水浓缩后析出硫酸钙结晶体。 因此应控制循环水的硫酸钙含量不超过 1000mg/L。 , ]- E* f; }" k* X- c" w. l 酸中和反应中产生的二氧化碳也有保持碳酸钙稳定的作用。但是由于循 环水在系统中受热和播散,二氧化碳大部分逸散到大气中,此种稳定作用不显著。 4 H* s* h9 `1 f" f 用硫酸降低补充水碳酸盐硬度时, 应控制补充水的碳酸盐, 在系统中浓缩 之后其硬功夫度仍低于极限碳酸盐硬度,变即 H 暂残×R≤H 极。 : ^2 Q# v( [3 a' d 为了尽量节约水资源, 也为了最大限度地节省中和用酸量, 采取本法时, 尽量不排污,亦即使 P3 接近零。当使用收水器,收水率为 70%以上时,亦即 P2 为 0.15%, 循环水系统的平均浓缩倍率 R 为:+ i$ O/ W" P, N8 j% B$ E

9 |: S$ R) {8 K& } % M7 p' j9 {% d8 v 在实际的循环水系统中,由于泄漏较预想为多,收水效率比期望值低, 循环水的浓缩倍率难以达 7 倍以上,较容易达 5~6 倍,而且出于防止氯离子腐蚀以及防止 产生硫酸钙垢的考虑,保持循环水浓缩倍率为 5 倍较为理想。 4 c& ?* f5 a2 O8 d$ u H# O 采取硫酸中和处理时,用酸量的计算为: ( q+ x% C5 i- M& C- M& A

! ]( r0 l* [/ f& r, b$ B% M $ u- N. [5 K: A& e 式中 G 硫酸——硫酸用量,kg/d;1 O0 R) B% j, ?" X& r Q——循环水用量,t/h; 0 s# {& ]. q O' ^$ T' S4 X P0——补充水率,此处为 P1 十 P2=1.35%; % J7 _0 T* C. ~! ?& r/ H/ ?: ] B——工业硫酸含量,此处为 92%,即 0.92; 4 P# Y. s1 V! ?# ~. `# C" Z4 M1 Y H 碳——补充水碳酸盐硬度(即碱度), mmol/L; 8 J5 m! T 2.5mmol/L; - q, K% L5 |$ y; ] R——循环水浓缩倍率,取为 5 倍。 ! n/ ^( H, x3 S. R6 Q 硫酸中和处理的加药系统如图 2-6 所示,浓硫酸由槽车 1 运来,转移到 贮酸罐 2 中,通过用 pH 工业测量仪表作控制调节信号的计量加药系统 3 和 4 将酸加入循环 水 5 中。贮存浓硫酸的箱罐可用碳钢制作,但是接触稀硫酸的设备、部件必须用耐酸材料。 Q- x. e H 极——循环水极限碳酸盐硬度即碱度,取为

测量控制设备 4 和调节执行机构 3 必须能确保硫酸均匀连续加入, 特别是严防加入过多而使 循环水的 pH≤7。 刚加入酸的循环水沟道等水工构筑物应是耐酸的, 并应使酸与循环水充分 混和,防止局部 pH 值低于 7。 + k, K+ t& ]+ V. w9 O; [0 B) C# v

% Q9 o5 B* [1 H/ s' r 2 V6 h/ l0 M$ u; D" X 硫酸中和处理的优点是防垢效果可*,节水效益高。缺点是难以确保硫 酸均匀连续注入, 因此冷却系统中的金属设备和混凝土构筑物都难免腐蚀和侵蚀。 该方法适 合于特别缺水地区的小容量冷却系统, 补充水的碳酸盐硬度不大于 1mmol/L, 循环水的补充 量为 100t/h 及以下可采取本法。如果补充水量超过 200t/h,尤其是补充水碳酸盐硬度不小于 1.5mmol/L,不宜采用本法。 $ j0 {" y! J3 l1 k( ^$ R 采取硫酸中和处理法防垢时,应控制循环水的极限碳酸盐硬度为 2.5mmol/L,循环水的 pH 值为 7.8±0.4。) P7 ^# z. f1 ^& v( U, }( n 2.2.2 石灰沉淀法除去补充水碳酸盐+ R3 K3 u: J6 [- w% B 将石灰乳(氢氧化钙)加入水中,则可使水中碳酸盐按下式反应而大部分被 沉淀除去:2 Y6 I0 M. A. f7 \ R g6 q7 ~% v

- C. T$ d3 e% I0 C( p 9 v) r; r$ e! W4 y 本法适合于原水有 0.5mmol/L 永久硬度至不含永久硬度的大容量冷却设 备,冷却水补充量越大,越显出其运行费用较低的优势。$ N8 d* i$ w q; z1 N 本法生成的碳酸钙结晶要有充分老化的时间, 否则水中含有大量过饱和的 碳酸钙微晶,将在设备和管道中结成硬垢。例如有一种强烈水力旋转上升的反应沉淀器,被 处理的水在其中仅停留 10min 或略长些时间,其出水所含的碳酸钙微晶在过滤器的滤料上 附着析出,将滤料粘结成团块,失去过滤能力。而被处理水能停留 2h 的反应沉淀器出水则 基本无此问题。为防止被处理水中所含碳酸钙的沉淀堵塞,可加入少量硫酸中和,使被处理 水的 pH 为 7.9±0.3。 8 S3 K7 D" y% i ^

5 v. r+ {$ [7 H9 X+ T4 l" v/ u 5 [$ I1 d+ J, r' G' X1 v 石灰沉淀处理系统如图 2-7 所示,原水 1 及按比例加入的沉淀剂石灰乳 和絮凝剂硫酸亚铁 2 进入澄清(沉淀)池 3 中,澄清池可采取水力搅拌和机械搅拌,使碳酸盐 以沉淀形式析出, 并被絮凝捕捉沉淀下来, 沉淀泥渣层有过滤和收集由水中析出的碳酸钙的 作用。被处理水在澄清池中以 0.7~0.8mm/s 的平均速度缓慢上升,分离掉沉淀的水称为清

水,由澄清池中溢流至贮存箱 4,并输送至过滤器或滤池进一步除去其中悬浮物。为使絮凝 剂充分起到凝聚作用, 还应向澄清池加入氧化剂, 使亚铁离子氧化为高价铁。 使用聚合铁(聚 合硫酸铁,PFS)凝聚效果更好,但是费用较高。为使被处理水中碳酸盐稳定,也应使用硫酸 中和,使经处理的补充水 pH 在 8.3 以下。$ d. n, \5 `. w, h% q6 v 本法主要的沉淀剂是石灰,石灰与水反应生成消石灰,即氢氧化钙(此处 是石灰乳),它除了与碳酸氢钙起沉淀反应外,还与水中镁离子作用生成氢氧化镁(也形成暂 时硬度)和镁的强酸离子(形成永久硬度),与游离二氧化碳作用生成碳酸钙。2 [) V- k$ D: _2 B; Q; O7 |' B

) D+ z L: k$ m# h( V0 E D8 w9 T

) u) C. d" [& M- T% I 7 T) B3 {$ k1 S& q4 ?+ k0 ?$ f 石灰的消耗量可按下式估算; q5 z% s$ Q7 o" R. |& d! ]6 w; i

2 `" i3 h2 G9 e: S9 j$ a! q( V6 X& c6 C. n8 h) Z5 _: r 式中 G 石灰——石灰用量,kg/d; 3 }) b" ^( v/ ^9 L) k x C——石灰纯度,使用精制石灰粉,氧化钙含量应 达 85%;5 p4 y0 Z+ t% D6 b+ L/ Z A——水的碱度值,mmol/L;. _+ O: W) f9 P0 l9 I/ N 0.8——石灰过剩量,mmol/L;) k( Y, V6 r; y* v5 z6 L Q、P0 等符号的意义同本章 2.2.1 节。 S% q: `/ L0 O; v; C 石灰由煅烧石灰石制得, 价廉但是纯度低。 此处使用较纯的碳酸钙煅烧而 得到的粉状石灰,以减少排出废渣量。碳酸钙可以是方解石,也可以是贝壳,也可以是该沉 淀反应产生的沉淀。8 I( b0 E& q/ Y5 I; f1 e

; g3 _) p& r% j0 Z : y5 [9 m: y2 T& U# j* { O 目前粉状石灰的售价约 400~700 元/t,由于用量大,药剂费用高。本法 同样适用于有较小永久硬度的原水。 如果原水具有负硬度①时, 则需要人为加入能提高永久 硬度的硫酸镁(石膏),使其具有一定量的永久硬度,以使碱性硬度被沉淀掉。这样做的结果 将增加沉淀剂用量,因此,本法不适合有 1mmol/L 以上负硬度的水。 0 C, E( w3 s* [5 n# W0 R J+ @ 本法设备投资高,当循环水量为 12 万 m3/h 时,应配置 1000t/h 快速沉

淀池 3 台,500t/h 滤池 6 台,投资逾 3000 万元(含厂房及加药系统)。在补充水的碱度为 4mmol/L,以及镁硬为 0.8mmol/L 时,石灰用量约 1t/h、絮凝剂与中和剂各 100kg/h,氯气 20kg/h。药剂费用近 600 万元/年,设备折旧费用 150 万元/年。 / x8 i7 v7 |& |- U4 B 用石灰处理辅以硫酸中和处理的水作为循环水补充水时,其极限碳酸盐 硬度为 2.5mmol/L、pH 值可控制为 8±0.3,浓缩倍率可达 3 倍左右。7 U7 o# i$ A; T9 ` 石灰处理对环境影响较大。 粉状石灰的气力输送与计量、 配药系统难免有 粉尘产生。沉淀工艺中要产生废渣及高 pH 值的排水。某厂平均处理水量为 160t/h,排渣量 近 300kg/h。由于是以悬浮物为 15000~20000mg/L、pH>10 的泥浆对外排放,排污水量为 7t/h,排污交费为 1.8 万元/年。 " K0 s) U0 b9 z z1 W; \ 2.3 循环冷却水软化防垢 ( _. A# v( U M& f, U( a% m 软化是大幅降低硬度的水质处理工艺, 石灰沉淀处理实质上也是软化处 理方法之一,但是水的软化程度不足。3 W7 M' Y w% Z7 @% ^8 g3 ~, O 小容量冷却水系统,例如循环水量不大于 15000t/h 的系统,而且原水质 量较好,在极端缺水时,可用钠离子交换器对补充水进行软化;软化防垢对原水总硬度为 1mmol/L 及以下的较合适,总硬度过高则水处理费用高。: k, Q* Z+ a# j$ j+ P$ f 大容量冷却水系统,例如循环水量逾 7 万 t/h,而且原水硬度较低,又不 存在永久硬度和负硬度时,可采用弱酸离子交换树脂对补充水进行脱碱软化处理。 / o- s% s! x) W 2.3.1 钠离子交换软化处理补充水 M) |- q) f% v9 g7 X 本法是使用单级钠阳离子交换器(软化器)对循环水的补充水进行软化,基 本除去补充水的钙镁盐类,在循环水浓缩所能达到的程度下,不会产生水垢。本法属于完全 消除硬度的处理方法,被处理水通过钠阳离子交换树脂层时,钙镁离子与交换剂反应被吸 收:% |9 r! W/ m4 L3 v( ]

6 O, @. V( C. z, d# p4 |: F$ M$ i L) V9 P- H& Y6 L 失效的离子交换树脂用 5%~8%的食盐溶液再生, 所置换出的钙镁离子随 着对交换剂冲淡的水排出软化器,树脂转为钠型,恢复软化功能。- X7 k4 ~) |) ]/ \, P0 H# G" E

. N( R; H; O5 f6 W 3 Z$ [$ d z+ l/ D8 f# @9 e 用于软化的离子交换树脂为 001×7 强酸阳离子交换树脂,以钠型供货。 使用直径为 3m 的浮动床离子交换器或逆流再生固定床离子交换器,在盐耗为 180g/mol 硬 度的再生剂量下,可使产品水的残余硬度小于 0.02mmol/L。按照常温下碳酸钙的溶度积计 算,在循环水所能达到的浓缩倍率(例如 10 倍)下,不会产生碳酸钙垢。$

X. V, {. q* U1 Y 本法投资及运行费用均相当高,仅在水的总硬度为 1mmol/L 及以下时, 才可考虑使用。如果补充水量超过 150t/h,或者补充水总硬度超过 2mmol/L,则由于再生用 盐量太大而很不经济,食盐用量的估算如下: : R% i3 y. f' A, z; m( B 0 q) C7 T: e. t7 y a$ t7 @$ x m4 n$ l- _+ g' W 式中 D——食盐纯度,%;0 d+ x' f5 R7 r* @, F' g6 u5 S H 总——原水总硬度,mmol/L; - Y7 j/ H \* T* E 其他符号意义同本章 2.2.1 节。* X: m& }6 t7 L8 V4 } 要求再生用盐中钙、镁离子的含量尽量低。控制循环水的总硬度不超过 0.2mmol/L,浓缩倍率不超过 10 倍。6 h7 q& Q3 G* R X' [9 t' S 本法的再生液含大量钙、镁盐及未被利用的食盐,对环境有一定污染。 / p( C( E, l% c$ w( k' C' d4 ] 2.3.2 弱酸离子交换树脂脱碱软化处理 7 z. c& u7 {% Y$ {( }" P 弱酸离子交换树脂只能与水中碳酸氢钙、碳酸氢镁起交换反应,使之转 化为碳酸。碳酸可在脱碳塔中鼓风脱除或真空脱除。其反应为: 8 A* W5 ~8 q a; \

2 z% d2 k3 Q$ j, n. y2 L! S" |4 ^8 a( d' D( S" y3 b S; w5 V1 v! R) l8 F/ B 失效的弱酸型离子交换树脂可用酸再生, 由于其酸耗低, 可达到用酸量接 近理论量的程度。用于循环水的补充水处理时,使用硫酸作再生剂,以降低再生剂费用。 * p7 b* ^; C$ O / u( p9 Y/ L' ?& ]- |5 V( J / ~; ]2 ^4 `6 j 弱酸离子交换树脂极易被酸再生,甚至可用废酸(例如强酸阳床的再生废 液)作再生剂,因此,可用低浓度酸再生。这样正适于用硫酸作再生剂时防止产生硫酸钙沉 淀的要求,即采取低浓度与高流速再生。 * |1 r5 w ?+ i; X" { 弱酸离子交换树脂的交换容量大,可为强酸树脂的 2 倍以上,但是,其 转型膨胀率高,运转后期阻力增长较快。 , e5 Q1 G1 q9 f. v$ r6 T8 N 常用的弱酸离子交换树脂为 D113 型大孔树脂,其树脂价格为强酸阳树 脂的 3 倍以上。因此本法除了设备费用外,离子交换树脂的材料费用也很可观。 7 E& @/ V$ n1 E5 v; f$ g4 ^3 u 本法在离子交换过程中,除去了原水中 80%以上的碳酸盐硬度,残余的 碳酸盐硬度可低于 0.2mmol/L,但是为了防止产品水的 pH 值过低,常使其残余碳酸盐硬度

为 0.25~0.3mmol/L。3 j: Y1 s* \/ x1 D2 B0 p 经过弱酸树脂脱碱软化的水 pH 值为 5.5~6。如果能保持在此 pH 值范围 内,产品水中含有一定量的碳酸氢钠与残留的碳酸(二氧化碳),当补人循环水中使游离二氧 化碳进一步散失后,循环水的 pH 值可为 8.0±0.3,是较为理想的。如果原水强酸阴离子含 量高、永久硬度高,或者再生及失效终点控制不当,出水 pH 值可低于 5,此时存在游离酸, 循环水浓缩后其 pH 值将低于 7。 " N0 z% v" S9 ~4 T( ^; T0 E p 本法适于原水碳酸盐硬度为 4mmol/L 及以下的基本不存在永久硬度的水 质, 尽管弱酸树脂的酸耗接近理论耗酸量, 但是其硫酸用量也高于同样水质和同样用水量下 直接用硫酸中和处理的用酸量。本法的硫酸用量按下式估算。 5 j. ^ h# C/ Z# x

3 t6 }* _2 O0 n 4 q# V0 f% y( j% O/ _4 C 式中符号意义同硫酸处理用酸的公式(本章 2.2.1 节)。 , Z ]6 |, I2 O( f# }% H3 r0 a" G 脱碱软化可用直径 3m 的离子交换器以增加周期制水量与产水量,单流 或双流设备均可。装载 10m3 树脂的单流离子交换器出水为 160~170t/h,在原水碳酸盐硬 度为 1.8 ~ 2mmol/L ,不含永久硬度时,周期制水量接近 9000m3 ,其产品水硬度低于 0.2mmol/L,pH5.6~6.2,再生一次用硫酸 2t。将其配成 1%的再生溶液,以 85~100m3/h 的 流量通过交换剂层, 并以同样流速和同样体积的冲洗水将再生溶液置换出树脂层, 带走其中 的再生产物,再以运行流量(150~180t/h)清洗至出水硬度≤0.5mmol/L,即可恢复制水。 3 `0 |1 Z' A6 Z 本法再生废液含有大量钙、镁盐,pH 值偏低,对环境有一定影响。本 法节水效益高,循环水的浓缩倍率可达 8~10 倍。但是,在浓缩倍率超过 5 倍后,提高浓缩 倍率的实际节水量增加不多, 循环水的腐蚀性增强。 通常是根据节水而不加重腐蚀等多方面 因素考虑确定浓缩倍率。 例如某厂采用弱酸树脂脱碱软化, 循环水浓缩倍率超过 8 倍无结垢 现象,但是考虑到实际节水效益与防止设备腐蚀,规定为 5 倍。 6 t! C7 @; z0 J+ t0 i' x6 _ 2.4 水质稳定处理循环冷却水防垢 g5 g& U8 M5 d$ d& @( ? 上述水的中和、软化或沉淀处理是化学处理防垢法。除了通过中和反应、 离子交换反应或沉淀反应防止循环水结垢外, 还可采取物理化学方法保持循环水处于基本不 结垢的亚稳定状态。& s; G. d9 c" X7 i: h 50 年代到 60 年代曾使用的烟气二氧化碳平衡法防垢,适于有较高二氧化 碳烟气的企业,如火电厂、冶炼厂等。水泥厂和其他建材企业的窑炉烟气也可采用。$ \: d; @: F( j1 _; l) O 60 年代到 70 年代使用偏(聚)磷酸盐阻垢, 自 80 年代初起使用聚马来酸酐 等聚羧酸盐及有机磷作为阻垢分散剂, 出现了异常活跃的水质稳定处理研究与实践, 形成了 较大的市场。 1 ^0 [# d! ~: a k2 u/ I- i- F 2.4.1 循环冷却水的再碳化处理(烟气)防垢 7 T. y2 X% I)

Z 既然循环水的结垢是由于游离二氧化碳消失、 碳酸钙失稳析出所致, 那么 向循环水引入二氧化碳, 使其保持一定量游离二氧化碳, 碳酸钙结晶重新以碳酸氢钙形式溶 解是有可能的。 退一步讲, 也可使碳酸钙结晶处于沉淀与溶解平衡状态或虽过饱和尚不致显 著成垢的亚稳定状态。 0 d0 G1 ?) Y, Q1 @" D4 P 不论固体燃料还是液体燃料都是以碳与氢元素为主组成,碳在燃烧时产 生二氧化碳。有的煤炭还含有一定的有机硫分,它们燃烧时产生二氧化硫,并进一步氧化为 三氧化硫(硫酸酐),对碳酸氢盐有转化和中和的作用。因此,将锅炉或窑炉的烟气引入水中 后,将会有如下反应: : E2 ?1 C% a& U6 y; K* d% ` ) C! P6 D: w+ x5 j: i5 `; ^ . @0 R! E& f# J+ |% ? 烟气防垢的二氧化碳用量难以准确计算, 由碳酸钙溶度积与碳酸解离常数 推算的需用二氧化碳量与实际用量相差较大。 作者在实践中总结出的经验是, 保持水中游离 二氧化碳不低于 10mg/L 即有较好的防止传热表面结垢作用。考虑到二氧化碳在水中的吸收 效率较低的负面影响, 以及烟气中含有二氧化硫的正面影响, 引入循环水中的二氧化碳量可 取为 20~40mg/L,冬季取其下限,夏季取其上限,春秋取其中值。循环水中的二氧化碳经 冷却塔淋洒后散失,不考虑循环水中残留的二氧化碳。因此引取烟气量的估算公式如下: 7 t L9 K/ m2 O

l0 O

( @8 K- |8 R p$ a% [. P0 l! {( s# \9 F5 n' {2 o4 Q 式中 V 烟—引取的烟气量,m3/h; x: N* c0 X: ]1 q E——烟气中二氧化碳含量,为 10%~15%;/ V& L) u2 J* M$ g t——烟气温度,C;$ G! N# w, S7 |+ N+ S( f+ t) S γ co2——二氧化碳密度 1.96kg/m3。1 O$ A" v* K+ T* @ 引取炉烟的系统如图 2-8 所示,经过[size=+0]除尘后的烟气由烟道 1 中引 出,在加装的[size=+0]除尘器 2 中进行深度[size=+0]除尘,再经高压鼓风机或罗茨风机送人 循环冷却水泵的前池 4 中, 烟气经多孔管分布装置增加和循环水的接触, 提高循环水对二氧 化碳的吸收效率。 吸收了二氧化碳的循环水在流过传热表面时, 由于二氧化碳的平衡作用不 会结垢。. u( B/ c3 j% _2 Z8 j- O, h

' y" M y: p, b " N; O, ]0 ~6 f7 K) b 本法是对全部循环冷却水进行再碳化, 因此随着循环水量增加, 烟气的引 取量甚大。它适于循环水量在 10000t/h 及以下的冷却系统。 # Q) M9 g* l/ R7 H 烟气再碳化法的防垢效果不够稳定,当循环水中游离二氧化碳含量偏低 时,由于二氧化碳在冷水塔中分解逸散,可造成冷却塔填料结垢。如果能保持循环水的回水 有 2mg/L 以上的二氧化碳,其 pH≤8.0 时,冷却塔不致结垢。比较理想的循环水 pH 值是

7.7±0.3。) L( v3 a$ Q$ P$ `' I 2.4.2 聚(偏)磷酸盐稳定防垢处理 3 V$ }- @5 x* |9 l2 y 聚磷酸盐和偏磷酸盐是使用了 30 余年的循环水阻垢剂。它们由酸性磷酸 盐加热骤冷聚合制成,常见的有三聚磷酸钠(Na5P3O10)和六偏磷酸钠[(NaPO3)6],前者磷酸 酐含量占 58.1%,水解产物接近中性而略呈碱性;后者磷酸酐含量占 69.9%,水解产物略呈 酸性。 偏磷酸盐和聚磷酸盐能与钙镁等盐类起螯合作用防止形成沉淀, 也能吸附于碳酸钙结 晶表面妨碍其晶粒长大和附壁。以六偏磷酸钠为例,其螯合反应是: 7 W: ~0 A8 G. b+ @" I 4 s/ B+ V- S5 {. N % x1 m) M: d2 Z3 {7 K. @ 试验表明,在原水中加入三聚磷酸钠或六偏磷酸盐,其聚(偏)磷酸盐折算 为磷酸根超过 2mg/L 就有显著的防止碳酸钙结垢作用。 当原水浓缩到碳酸盐硬度为 6mmol/L 时, 不会结水垢。 亦即, 可以把循环水的极限碳酸盐硬度由 2.4~2.6mmol/L 提高到 6mmol/L 或更高些。如果原水碳酸盐硬度为 3.0mmol/L,则该水不投药时稍微受热浓缩即结垢,但加 药后浓缩倍率可达 2。0 K$ }% ?. o3 N1 u6 y ?& F% L$ j6 x 用聚磷酸盐或偏磷酸盐防垢时, 必须保持一定的排污, 控制循环水的碳酸 盐硬度不超过极限值。排污也使聚磷酸盐或偏磷酸盐不断更替,免得因水解影响药效。排污 还使少量失稳的碳酸钙及时排出,免得粘附在传热面上成垢。4 a# ]' ]( W. U) x- y! V 排污率的计算如下: L! j6 C/ q; G% p

: a) M- \7 p v9 T' @! o1 t5 ~8 {9 V X 式中 H 补——补充水的碳酸盐硬度(碱度),mmol/L; % f* l) |0 ? c& w: o H 永——补充水的永久硬度,mmol/L; _7 m+ b' B' U) w. `, c4 X H 极——循环水极限碳酸盐硬度,为 6mmol/L。 ) I9 B( U& A7 e% N& ?# ]* I 由式中可知,补充水碳酸盐硬度直接决定着排污率,原水碳酸盐硬度超 过 2.5mmol/L,由于排污水量大,不经济。本法排污水含有使水体富营养化的磷,排污水流 人封闭水域时,不能使用本法。 1 @1 O( ?' G- B( R 如果补充水碳酸盐硬度超过 3mmol/L,又要采用本法处理时,可先向补 充水中加入硫酸使碳酸盐硬度降到 1.0mmol/L 或更低,再同样加入聚(偏)磷酸盐,形成硫酸 -磷酸盐联合处理。这样既可避免过大的排污造成水资源浪费,又不会像单纯硫酸处理那样 大量使用硫酸。当然,由于添加磷酸盐,本法仍不宜用于向封闭水域排水的冷却系统。7 v) U6 @ \5 S" D/ N1 [ 单独进行磷酸盐处理时的用量估算如下:$ @7 F- M. V! k9 R

/ L8 f0 e! V/ I' Y/ \ 2 j% T: O3 W6 @$ R 式中 G 磷——聚磷酸盐或偏磷酸盐用量,kg/d;4 b6 b' O% l' p0 `+ j$ ` F——磷酸盐的有效含量,三聚磷酸钠为 0.6,六偏磷酸钠为 0.7。 ! V: o$ h+ F! W) ]5 v( ?3 n 当采取硫酸-磷酸盐联合处理时,控制原水的剩余碳酸盐硬度为 1.0mmol/L,其排污率、硫酸与磷酸盐用量如下估算(式中符号意义同前):0 Q7 k9 ~8 q/ x F5 v- z

0 A5 x" X* E6 A9 ^5 m- O% l , K8 \1 V* h' I( w& Q( U 2.4.3 膦酸盐与聚羧酸盐及其防垢处理 & T2 d- U( [* [8 K4 b5 { 膦酸盐是比聚(偏)磷酸盐更有效的阻垢剂。各种膦酸的酸性较强,循环 水处理中常使用其钠盐。低分子量的聚羧酸盐也有很好的防止结垢作用。 ) `2 n4 h9 O5 T (1)膦酸盐防垢处理. W5 N( ]! C7 O p( A2 S 由于天然水偏于碱性, 将少量膦酸加入大量的水中, 实际上也是形成膦酸 盐。 0 b# x c' y# l5 ~ 膦酸盐能吸附在水垢的微小晶粒上,阻碍结晶成长为大的颗粒(水垢)。 例如在常温下 100mg/L 的碳酸钙可成垢析出, 但是加有 1mg/L 氨基三亚甲基膦酸(ATMP)时, 即使将水加热到 90C,碳酸钙仍可稳定地存在 24h 以上而不析出。1 v. K; f& t# _* ]' P7 B" Q" [, S 膦酸盐的 C-P 结构相当稳定,使其不易水解而能长时间保持阻垢的药效。 用作阻垢剂的膦酸有 ATMP、乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMP)、羟基亚乙基二膦酸(HEDP)。 它 们 在 循 环 水 中 含 量 为 2 ~ 2.5mg/L 左 右 时 , 可 使 循 环 水 的 极 限 碳 酸 盐 硬 度 提 高 到 8.5mmol/L,亦即比无机磷处理时高 30%。此时循环水的排污率显著下降,用于阻垢的药量 也相应减少。 , T. G$ v/ x/ e3 S, Z' Q2 L. H 用膦酸盐阻垢时的排污率与用药量为:) ?/ H: ^) `$ t- o( C# A# V( m7 F

' s, o1 T$ z2 g% L+ T. l" O9 c+ T: S& b0 G9 C4 w- z! A! V. n8 K 式中 0.5 指药剂纯度,其他符号同前。) M7 A% g0 m' e4 d& v 采取膦酸盐作防垢剂时,补充水的碳酸盐硬度可以放宽到 3.5mmol/L。这 种原水相当于我国大多数天然水的水质。 因此, 膦酸盐在各种冷却系统中广泛作为阻垢剂使 用。 4 l) V* s5 r9 L0 p7 ^ 膦酸盐比磷酸盐更容易引起水体富营养化,在国外, 它们已是被限制使用的水处理药剂。 8 N* @0 u, @0 N) r5 a/ a (2)聚羧酸盐防垢处理 0 T, ]+ h9 |" M! `6

^ 聚羧酸盐可吸附在水垢微晶表面,使微晶粒子具有相同的电荷而难以聚 集。这种使结晶颗粒彼此推拒的分散作用,能使水垢和悬浮物在水中稳定地存在。# U% h! D4 N6 l7 W 在循环水处理中,常用的聚羧酸盐有聚丙烯酸钠(PAN)、聚丙烯酸(PAA)、 水解聚马来酸酐(HPMA)。它们的分子量在 1000 以内,亦即为 3~10 个分子聚合在一起。2 w- R0 @5 D+ n4 X) ^% F$ r/ U 试验表明,单独使用聚羧酸盐阻垢时,循环水的极限碳酸盐硬度为 8~ 8.5mmol/L。 其用量也可为 2~2.5mg/L, 其排污率与用药量的计算与膦酸盐相似(液体聚羧酸 盐的有效含量为 30%左右)。 ; W& _ h0 ` Pj 本法比膦酸盐的防垢效果略差,但是对环境的危害小。在环境限制较严 时,可用其代替(或部分代替)膦酸盐。2 R, Y& O/ ]8 k R1 Z (3)复配的水质稳定剂 0 F: W8 B. a6 f8 U8 N3 o 在循环水处理中, 常将膦酸盐与聚羧酸盐配合使用, 组成复配的水质稳定 剂。此时既可有膦酸盐的阻垢作用,又有聚羧酸盐的分散作用。两者协同作用的结果,可以 使循环水的极限碳酸盐硬度达到 10mmol/L 或更高, 从而使循环水的浓缩倍率进一步提高。 : p+ Z3 o: z; e) ~! a, f2 c 在循环水处理中复配的水质稳定剂比单独使用某种药剂的情况多。 一方面 是从水处理效果方面考虑,另一方面也是从商业和营利角度考虑。除了已有马丙共聚物、膦 羧酸盐等复合药剂供应外,更多的商家把膦酸盐与聚羧酸盐以 1:1~2:1 复配,或再加 10% 左右的 BTA(苯并三氮唑)作为缓蚀阻垢剂,而赋予商品牌号。 5 y. m, O, Z! j2 u& ?0 Z 2.5 钢铁材质换热设备循环水的阻垢防蚀处理实 例% P C! Y$ t! e% T 在一般的工业冷却水系统中,多使用钢铁换热设备,它们既有结垢问题, 又有腐蚀问题。 通常运转前采取清洗以去掉表面附着物, 进行预膜处理和运转中进行阻垢处 理的方法。9 M: a3 }6 ^; X; g& I 2.5.1 使用优质地表水为冷却介质的处理实例 + g" ? G4 p- g7 b! p q 某企业冷却水的补充水含二氧化硅 3~10mg/L、钙离子 35~40mg/L、镁 离子 8~12mg/L、 钾离子和钠离子共 8~10mg/L、 铁少于 0.5mg/L、 碳酸氢根 100~120mg/L、 硫酸根 20~40mg/L、氯离子 5~10mg/L、游离二氧化碳 5mg/L。该水经凝聚澄清处理后作 补充水之用。 - z" K8 U$ M# G" \ 循环冷却系统使用含异丙醇 30%~36%、乙醇 2%、磺化琥珀酸钠盐表面 活性剂 16%、其余为水的清洗剂 40mg/L,在 pH 值为 6.5~8、常温下清洗 24h;然后用六偏 磷酸钠 80%、硫酸锌 20%的预膜剂,以 800mg/L 含量,在 pH6~6.6、温度 30~32C 下预膜 16h。在运转中使用 EDTMP(乙二胺四亚甲基膦酸钠盐)5%~6%、低分子聚丙烯酸钠 20%~ 23%、水为 72%的阻垢剂作阻垢处理。 8 h- J; |- M$ u/ L- g 2.5.2 使用地下水作冷却介质的处理实例 0 B$ `+ y8 O0 @: {! C/ w8 j 某企业用总溶解固形物为 500~600mg/L 的地下水作为循环水的原水。冷

却系统也经过上述处理工序。其清洗剂为异丙醇 30%~31%、乙醇 2%、磺化琥珀酸乙基己 酯钠盐 16%、水 50%~51%。用量为 40mg/L,在 pH6~8、20C 处理 24h。待开车时将 pH 调至 4,约 3h,加入六偏磷酸钠为 71%、无水硫酸锌为 29%的预膜剂 800mg/L 进行防腐蚀 预膜处理,常温下保持 48h,再升温到 36~41C 保持 24h。在此期间保持磷酸根为 450mg/L 左右,pH 值为 5.5~6.5。所用的主剂为 HEDP(羟基亚乙基二膦酸)20%、低分子聚丙烯酸钠 8%、二巯基苯并噻唑 2%、氢氧化钠及水 70%的水稳剂。加入氢氧化钠是为了溶解二巯基苯 并噻唑。该厂也曾单独使用过六偏磷酸钠作水质稳定剂,其效果不如复配的阻垢剂好。6 C% R8 b0 E8 z7 S" ~- O6 e 2.6 非药剂无污染的物理防垢技术. ]9 N( l) ] r 采取水质稳定处理的主要缺点, 是排水对环境构成一定污染。 由于循环冷 却水用水量大,排污水所含物质对环境的影响就不能不考虑。1 `! W8 n+ i9 r$ R8 V, m 前述的中和、沉淀、离子交换、碳化平衡和药剂阻垢分散处理均向循环水 中引入化学物质, 它们随循环水的排污直接进入自然界水体中。 如果采取物理防垢技术则完 全能够防止化学品对水环境的污染。 本节仅就物理防垢技术的应用及效益作一简单介绍, 详 细内容见第 3 章。$ g' l3 a+ k' Y6 M 2.6.1 物理防垢法及其在循环冷却水系统中的应用+ R( U0 `6 Q; j2 }9 R1 u! S: Y 水经电场或磁场处理后, 可暂时消除碳酸钙的结晶附壁能力, 可以防止在 热交换器传热表面上成垢。 经过电场或磁场处理时水不增加任何污染物质, 水的化学成分无 任何变化。 经过电场或磁场处理的水物理性质也基本无变化, 例如其沸点、 冰点及依数性(受 溶质浓度影响的程度)不改变,水的密度、粘度及其受温度的影响程度也不改变,水的吸热 及传热能力无变化;水对物质的溶解、吸收和互溶能力也不变化。但是水中成垢物质由结硬 垢变为形成不粘附絮团。这一重要变化有很大的工业应用价值。 ?6 _% ?. X& Q6 G$ | 经过电场或磁场的水用于冷却降温时,在传热面上不再有垢析出;经过 电场或磁场处理的水用于洗涤大宗器皿时, 在表面不再粘附水垢。 例如酒瓶经天然水洗涤后, 常在瓶壁上附着白色霜样物质,影响其外观,使用通过电场、磁场的水清洗则无此现象。 & Y# L/ x3 }5 _: @) K 实践表明,电场处理比磁场处理更适于循环冷却水防垢。其原因是,循 环水中总含有一些腐蚀产物,例如磁性氧化物微粒,它们流过磁场时被吸着,这些铁磁性物 质在磁场中聚集,结果造成磁短路,减弱了磁场对水的作用。电场防垢中高频防垢在交变电 场的作用下,水中所含的铁磁性物质颗粒不会被吸着,不会影响防垢装置的防垢作用。& [ | H! F8 v9 N/ j 2.6.2 高频防垢技术在循环冷却水中的应用 8 k! e) p$ n: @. V+ ]/ d 高频防垢装置出现于 50 年代后期,当时由于元件功率的限制,仅在出力 为 2t/h 及以下的锅炉上使用过,其防垢效率不超过 70%,有的装置低于 50%,未引起人们 关注。1 x7 p S: i! C7 K/ B3 A! | 80 年代国内物理防垢法兴起之际,高频防垢法也在其中,由于技术改进 防垢能力也有所提高,在热水锅炉及热交换器上有许多成功的使用经验。5 ~, u& W- W! V2 ~5 I 80 年代正是节能、节水和环境保护均受重视的时代。出于节水和节能的

考虑,各行业的直流冷却水被要求改为循环冷却,然而出于环境保护的要求,对循环冷却水 的排污水中有害物质含量作了较严格规定, 迫使人们转向物理防垢法的研究, 尤其是对大容 量高频防垢装置的研究。希望其处理水量达到 100t/h 以上,以满足对冷却系统中的全部循 环冷却水进行防垢处理的要求。 0 b$ b$ F0 V. c+ r8 }: A 防止和减少冷却水对环境污染的最佳方法就是采用大型高频防垢装置 对流过冷却水系统的全部冷却水进行防垢处理, 并且用排污作调整, 达到宏观上使失去防垢 作用的水被排走,留在循环冷却水系统中的水是具有防垢能力的。+ r8 f1 m+ y, L6 V, w 试验表明,经过电场、磁场处理的水能持续数十小时保持其防垢能力,即 使在被处理水受搅动、被传输时,也能使防垢能力保持数小时至十几小时。如果水在冷却系 统中每小时循环 2 次以上,2%的补水率可使系统内的水每昼夜更新一次,则经过电场防垢 处理的水, 不仅不会在流过传热面时成垢, 也不会因携带已形成絮状的沉淀物在传热面上形 成二次水垢。在蒸发损失平均为 1.2%,风吹泄漏损失为 0.2%时,其排污率相当于 0.6%,其 浓缩倍率为 2.5 倍。如果原水质量较好,其碱度不超过 2mmol/L,可使平均补水率下降到 1.6%,则排污率可下降到 0.2%,其浓缩倍率可达 4 倍,有很高的节水效益。9 s1 S& ]5 T5 k 2.7 用杀菌灭藻剂防治循环水系统中的微生物 / n" p L6 A6 Y( G1 u+ [3 T7 t 循环冷却系统的温度是微生物生存与繁殖的理想温度,水中固有的杂质 及人为添加的防垢、 防蚀药剂正提供了微生物所需的营养, 巨大的传热表面为微生物提供了 栖息繁衍的场所。因此,微生物污垢在循环冷却系统中是极难避免的。( V+ C6 O+ C2 n. @: W5 s0 v j; T 常用的杀菌灭藻剂是氯气及其制品。 单独使用一种杀菌灭藻剂会使微生物 逐渐建立抗药性,甚至刺激某类生物的繁殖。因此,改变杀菌灭藻剂的种类、剂量或适当改 变工艺条件可提高防污垢效果。" g5 d+ o2 r& ~' n$ \ 2.7.1 氯化处理 ' I( D$ v" U3 w/ x; H: b- ^0 \3 E 氯的杀生能力强,直接将氯气注入水中,或投加漂白粉、次氯酸钠均有 很好的灭活效果。3 R) G( ]' d, y/ M 氯对微生物的灭活作用有多种解释,也可能是多种原因共同作用的结果。 q4 @5 _+ w8 r: l9 l 氯的氧化还原电位高,其标准电极电位高于氧,达 1.36V。水中存在游离 氯时,可对所有的呈还原作用的有机质起氧化作用,破坏菌藻等微生物细胞的原生质,使其 难以存活。 G4 A! h1 f) X& a8 }0 n6 H 氯气被注入水中后,生成很不稳定的次氯酸,次氯酸迅速分解出初生态 的氧,它使微生物组织被氧化破坏:/ w! F: p0 i: l

# H& p+ d* i3 c3 i. P4 \4 | i0 ]& o% V, c 水中溶人的氯气可与菌藻原生质中的氢或羟基作用, 使之还原破坏。 而上

述反应中产生的次氯酸可破坏菌藻的系统, 使其难以吸收和转化葡萄糖。 还有的认为氯与有 机体作用的结果可生成类似紫外线的杀菌灭藻物质。投氯使水的 pH 值有所改变,尤其是局 部 pH 值变化较大,可影响原生质的膜电荷,而干扰微生物对营养物质的吸收,并影响原生 质的生化过程及酶的作用。' j1 M) N* E, ]8 b6 s7 ~& W% l5 y( G 次氯酸在水中解离成氢离子与次氯酸根离子,其解离程度随水的 pH 值升 高而增大。在 pH=4 时,仅 0.05%的次氯酸解离,水中次氯酸分子为 99.95%;在 pH 值为 7 时,次氯酸根离子占 21%,次氯酸分子为 79%;在 pH 值为 10 时,次氯酸根离子为 99.5%, 次氯酸分子为 0.5%。次氯酸根离子(如次氯酸钠)有很强的杀菌作用。 9 h' [! `7 G! V; E# D8 F& ^ 氢氧化钠可与氯气作用生成次氯酸钠,氢氧化钙 (消石灰)也能与氯作用 生成次氯酸钙(漂白粉),它们均是常用的氯化杀菌灭藻剂: 2 ^* D- i2 ?$ t' k$ h

; }4 a" p3 [6 ?. q! s/ L: f# R) f9 m9 f; o2 F 或 @$ p5 A3 L4 u! ~3 p5 n0 P

4 c4 b7 {& }2 H9 V$ p ) F* R. ~) D7 z9 t9 y 氨或胺与氯作用可生成氯氨或氯胺,它们遇水可成为 次氯酸及氨或胺。' k! k) v0 ?: a) N/ ], |5 u2 [ 上述反应的平衡也与水的 pH 值有关。 在 pH 值为 5 时, 水中氯胺为 84%; pH 值为 7 时氯胺为 35%。氯胺杀菌灭藻能力也很强,但是灭活速度比单纯用氯气慢。提高 水温可提高氯胺的杀菌能力。 9 `+ {1 D6 ^5 |- O) @5 U( b$ g 在氯中加入一定量的氨,使之带有氯胺,可以避免氯与水中微量酚结合 为难闻的氯酚,也减轻氯与有机物化合产生的异臭。由于氯胺的存在,可使水中余氯保持较 久,可抑制细菌的复活。氨与氯之比可为 1:5 左右。( P' d+ c' b6 v; L3 U9 B7 `4 K 试验表明, 在投氯量为 1mg/L 时, 0.5h 可杀灭 99%的细菌, 1h 可杀灭 99.9% 的细菌。常用的加氯量为 1mg/L,保持水中余氯量为 0.3mg/L。余氯量过低则效果差,过高 时氯气味较重。5 A: R5 O( l/ _ 水中悬浮物含量高对氯化杀菌效果有影响, 存在亚铁离子、 亚硝酸根离子、 硫离子和腐植酸等还原物质时,它们消耗氯气,应按其吸氧能力(耗氧量)适当增加投氯量和 适当延长保持时间。 0 L- p5 V0 e5 C* W& H 加氯系统如图 2-9 所示,使用液氯时可直接将钢瓶 1 置于冷却水泵入口 处,根据循环水量大小选取钢瓶容量,循环水量超过 10000t/h,可用 300~500kg 容量的钢 瓶。使用加氯机 2 进行计量与加药。液氯在加氯机中气化后,经缓冲器 3 和转子流量计 4 进入水力喷射器的吸人侧,被水流带入循环水中。在气温较低时,应对液氯适当加温使之气

化。+ n' V3 q) A- i- @( _

4 E5 u5 a- z Y/ D$ g5 h 1 c/ y; b, k% @' J 氯气毒性强,空气中氯的含量为 0.1mg/m3 时,可使人中毒,因此,应有 良好的通风与安全措施。氯水有强烈的腐蚀作用,与之接触的材料应能耐受其腐蚀。 % X; S0 Y5 |! Y/ [( r) C# d 盛液氯的钢瓶压力为 0.6~0.8MPa,其存放温度不可超过 50C,不可置 于阳光下曝晒。常用的加氯机的加氯量为 10kg/h,可满足 10000t/h 循环水量的氯化处理。" m9 a1 b) ~9 f! F. v 氯化处理是间断性操作,视循环水系统中微生物存在情况而定,可每日、 隔日或 3~5 日投加一次,每次投氯量为 0.8~1.0mg/L。循环水量为 10000t/h 时,每次投放 8~10kg,在 1h 内加完。7 F. b- A+ H J8 b( a3 S, l3 H w 2.7.2 其他杀菌灭藻处理 4 V4 h, W3 \9 C2 j9 R' G 除了用液氯杀菌灭藻外, 还用能释放氯气的漂白粉、 漂粉精和溴化氯等。 漂白粉含有效氯 32%以上,漂粉精的有效氯含量达 65%以上。它们运输、保管和投加都比 液氯方便,但是会增加循环水中固体物含量。 - ^% C% Z, m/ y o 铜盐、汞盐和锡盐是早期应用的无机杀菌灭藻剂。硫酸铜与铜的氧化物 都曾用作杀菌剂。 笔者曾使用亚铜基的防污漆杀菌防止微生物膜生长。 在亚铜离子的释放量 为 20~30mg/(m2·h)的常温水中,长期, 放置载片无任何微生物存活。 而不涂防污漆的载片仅 3 天就形成微生物膜。 有 机汞和有机锡,例如(C2H5Hg)2HPO4·(C6H5)3SnOH 等均可在 0.5mg/L 剂量下杀灭 90%以 上菌藻。但是它们对水体有严重污染,不能使用。R# M# F) }2 k' H+ z2 R 季胺盐类阳离子杀菌灭藻剂兼有清洗作用, 如十二烷基二甲基节基氯化铵 即是。它无毒副作用,但是容易使循环水产生泡沫,可配合使用磷酸酯类消泡剂。; `. z1 U6 B9 v* M+ h7 o; X P 异噻唑啉酮的杀菌灭藻能力较强,毒性低,但是价格较贵。净水龙(也称 哈拉宗 halazon)和脲酮类杀菌灭藻剂也可用于较小容量的循环水系统。6 g- \- i( i }: \* W 2.8 旁流过滤与海绵胶球连续清洗去垢(泥)) t3 Y' A9 L: r- O7 d 2.8.1 循环水的旁流过滤与沉淀处理 7 q ~9 }# s: g6 B1 g8 u6 h1 ~ 工业冷却水的循环水量小而浓缩倍率高,适合于进行旁流(路)处理。最 简单的旁流处理是对部分循环冷却水进行过滤,除去水中悬浮物。如果水中悬浮物超过 30mg/L,则需采取混凝和过滤处理;如果悬浮物含量为 15~30mg/L,也可采取直流凝聚过 滤方法,以简化设备系统。; t4 M; c4 { F) n' U& }" b 高浓缩倍率的循环冷却水也可采取部分水旁路混凝沉淀处理的方法, 经石

灰沉淀处理可除去大部分暂时硬度,水的含盐量也会有所降低。对于经硫酸处理的水,为防 止产生硫酸钙在传热面沉淀,也可用碳酸钠(苏打)进行旁流沉淀处理。) x8 z2 } O) W 2.8.2 海绵胶球清洗 * e& l& ]; s* j' y _+ W5 b 本法最初由德国人阿培卡研究成功,用于防止微生物在传热表面粘附。 他使用密度与水相近而直径略小于换热管的塑料球, 投放于专用的清洗与回收系统中, 使之 随循环水流动,在流过换热管时,球与管壁摩擦,再加上球与管间狭窄的空隙中水的湍流喷 射作用可将微生物粘泥除去。当每日投放一次,循环水在系统中每小时循环 2 次,投球数为 换热管的 1/4 时,持续 2h 后,各管可随机地受到 1 次以上的清洗。由于该法解决了清洗时 的停车经济损失而获奖。发明者于 50 年代末携带用有机玻璃制成的演示装置来我国演示, 并提到有一定的防止结硬垢作用。 M9 N/ E2 Y1 b* g5 ]4 E

& M+ M' r! ]9 V/ A- t & z9 v" M$ p( h: p X 作者于 1959 年夏季委托橡胶厂制成密度接近水的橡胶球,仿其系统用 于一台 1.5MW 机组清除泥垢(如图 2-10)。该厂使用运河水作为冷却水,水中有机物和微生 物较多,微生物粘泥占了附着物的 80%以上,在使用胶球连续清洗之前,所采用的清除方 法是停机人工捅刷,或者机组带 50%以下负荷,停止冷却水,则汽轮机排汽温度上升,用 50C 以上排汽将粘泥烘干,再通水冲掉泥片。两种除泥垢方法均影响发电。50 年代末制成 的该橡胶球清洗系统安装在汽轮发电机凝汽器的进出冷却水管道间如图 2-10。 在进水管道 7 中设置滤网 6,滤网的通水面积是管道截面的 1.5 倍以上,以降低对水的阻力。投球罐 5 及 投球泵 4 可两侧共用一套。在出水管 2 中安装的收球网用于阻止球流失,使之循环使用。 . [& A* E5 { z# { 为防止胶球在凝汽器水室的死角处堆集,将冷却水流经之处做成平滑的 弧形。为防止胶球卡在换热管中,先进行人工捅刷再投用该清洗装置。在微生物繁殖旺盛季 节每日或隔日投放胶球一次,平时每周投用 1~2 次,每次持续使用 2h,其防污塞效果优于 使用漂白粉杀菌灭藻。如果系统内无堆集或卡塞胶球之处,胶球的回收率可接近 90%。4 G. r# q! Q' L 在以后的使用中,胶球的结构有改进。有的在橡胶球外层涂以金钢矿,用 其摩擦管壁防止结硬垢。实践表明它不能防止结硬垢,反而损伤凝汽器管。将胶球做成柔软 的海绵状,使其直径略大于换热管径,并增加填料用量,使其密度仍接近于水,有更好的防 止粘泥效果。8 C5 j% m5 v1 v& g( t8 M 第 4 节 清洗除垢 / G; C8 Z6 {5 |- B6 L 不论采取何种防垢方法,都难以防止在受热面或传热面上形成水垢。尤 其是低压锅炉, 不可能采取能完全除去硬度盐类的软化处理或化学除盐处理; 循环冷却系统 依*保持碳酸钙的亚稳定状态防垢,更难避免结水垢。因此,这些设备必须定期清理、清洗 除垢。 ~6 h% s9 A* z# H 1 机械清洗' E& d4 ?/ e1 i

机械清洗含以人力为主使用简单的器械除垢和由人工操作除垢机具进行 机械清洗。机具是人力的延伸。 ( C4 }, z1 q: p. m2 | 1.1 热水锅炉和低压小容量蒸汽锅炉的机械清洗 4 S/ e. a+ n! j" H8 C R/ X 1.1.1 人力清除水垢 / f8 O5 C. S. d+ G* V5 } A 立式的兰开夏锅炉和卧式火管锅炉的容水空间大,水垢结在烟火管外壁 上,可由水侧的人孔中进入清理除垢。( ~- m) l! j5 _. n# W. e 首先是清扫锅炉底部和烟火管表面的疏松水渣, 辅以水冲将其清除。 再由 人工敲打刮削铲除烟火管表面的硬质水垢。 " A( N: j. o: f6 G4 V 直管的拔伯葛型水管锅炉, 管径超过 100mm, 可将长柄的铲刀伸入刮除 水垢。 对于弯曲的受热面管子则难以用人工刮除。 人工除垢的局限性大, 人力除垢的效率低, 其除垢率不超过 50%。 1 j- z$ x3 `, R% A& X' f 锅炉烟火侧的灰垢同样影响传热, 燃油锅炉的尾部 受热面结有粘性的油垢,也常依*人工清除。 5 o3 S- i7 O9 @- t7 ~ 人工除垢的工作条件恶劣,除了要在狭窄的空间中付出很大的体力进行 劳动外,飞扬的粉尘有招致矽(硅)肺的可能,烟尘中含有苯并(a)芘,有引起暴露的皮肤癌变 的危险。因此,人工清除水垢、灰垢的工作,已逐渐让位于机具。" p2 S) {$ R2 y# n 1.1.2 机械清除水垢! n+ ]4 j( m+ I- T 容量较大的蒸汽锅炉和热水锅炉使用弯曲的蒸发受热面管子, 要用带有蚊 形金属弯管的专用清管器除垢。这是相当于电钻的除垢机具,前面有专用的刮垢器,上有硬 质合金制作的刀具,在转动中可将硬质水垢切削碾刮下来。使用得当时,其除垢率可超过 60%。 . c0 P; F$ b. B; s* e6 S4 i 喷砂与喷丸可用于清除硬质水垢。汽轮机叶片所结的硅酸盐水垢仍常用 该法清除。但是应在封闭严密的条件下进行,防止粉尘和噪声污染。% l( N! t/ n3 S 高压水喷射除垢也称射流除垢, 是较为理想的机械除垢方法。 高压水由专 用的水泵产生,一般的水泵压力为 70MPa 上下,有的可超过 100MPa。高压水流通过各种形 式的专用喷头喷射而出,不同入射角的水流对水垢产生冲击、剪切和刮削作用,即使是坚硬 的水垢也可有 80%的除垢率,尤其是对难以用化学清洗方法除去的硅酸盐垢和硫酸盐垢非 常奏效。0 i1 U" D- K; e0 q" R1 `, U 1.2 冷却水系统的机械清洗 : L. M' @5 R, i V 冷却水系统的热交换管是小直径的直管, 比锅炉管更容 易采取机械除垢。" k9 T2 F& f( c/ H( O$ {" N 1.2.1 人力捅刷除垢冷却水系统的水垢一般比锅炉水垢松软,这是由于其 换热面温度低,而且垢中总含有微生物粘泥及粘附的悬浮物质。 $ h# x- {) z) g5 K( M 最常用的除垢方法是用长柄的毛刷、棕刷或尼龙刷对热交换管进行捅

刷。 捅刷去污对于以微生物膜为主的粘泥效果最好, 捅刷还可去掉卡塞在热交换管中的树叶、 草及其他贝介类生物及其遗壳、小的水生物如鱼虾等杂物。 4 ]7 o3 r$ ]4 l3 n O 对于较坚硬的水垢也可用长柄的钢丝刷捅刷,这种操 作消耗体力甚大,除垢率不超过 50%。8 k5 Y! C7 _0 p% }7 V; d 1.2.2 机械清除水垢+ f( Q! q5 X& I. L4 l 用电动机带动毛刷对热交换器管进行捅刷, 既减轻体力劳动强度, 又可提 高捅刷速度或增加捅刷遍数,可使除垢效率提高。尤其是当垢质较硬时,用电动机带动钢丝 刷或钻刀刮垢,可使除垢率达 60%以上。/ [& ^/ c! X+ }" Z, W 高压水射流清洗更适于清除冷却水系统中的硬质水垢。 如果热交换管是铜 合金的,以水压为 30~50MPa 为宜;如果是钢制的、可为 50~70MPa。高压水射流除垢的 除垢率不低于 80%,费用低于化学清洗。0 S" d' K# j. [" |, o# w2 F7 S 2 化学清洗 1 {* z# L4 j2 W4 F" b' C. e7 R, l 热水锅炉和低压小容量蒸汽锅炉可采用盐酸清洗。钢铁热交换管的冷却 系统也可用盐酸清洗。奥氏体钢或有色金属热交换管可用硝酸清洗。 4 G# i& q4 b* F 2.1 热水锅炉和低压蒸汽锅炉的盐酸清洗( k- C1 j$ }& N' a* `& @' p; c 盐酸是最廉价有效的清洗介质。热水锅炉和低压蒸汽锅炉的材质全是碳 钢,所结的垢都是碳酸钙垢,适于采用盐酸清洗。 " P( e" o& b) N$ l' Z. A6 F 2.1.1 盐酸浸泡清洗, f& B+ p' w2 `+ v' w# y3 G 浸泡清洗是最简单的化学清洗方法, 尤其适合于构造简单的茶炉和小型热 水锅炉。! P; g; |1 D: I8 f 首先要检查受热面的水垢厚度, 在全炉中结垢的均匀程度, 据此估计水垢 的总量。按照水垢与浓盐酸用量为 1:2.8 估计总的用酸量,再按照锅炉的水容积把这些酸配 成浓度合适的酸洗溶液。 配酸时按照每吨水加 3kg 乌洛托平的比例预先加入乌洛托平, 再加 入盐酸,待混合均匀后注入锅炉中。4 J4 G& @- L- ]. S 初期加酸的速度应缓慢, 防止盐酸与碳酸钙剧烈反应放出大量二氧化碳气 体与泡沫,大致每 100kg 水垢要释放 23m3 二氧化碳气体。 . [( y1 h; m2 @& e5 N 待酸液全部加入锅炉中后,浸泡 2h 后即可将废液排出。废液排放时要 测其 pH 值(可用精密 pH 试纸),并适当加碱使排放液 pH 值在 6~9 间。 : t& z1 M2 [1 j8 G/ o7 \ 将酸洗废液放空后,用自来水灌满再排放冲洗一遍。向锅炉注入每吨水 含 2kg 氢氧化钠和 5kg 磷酸三钠的水,点火加热到 90℃以上,保持 8~12h,使钢铁钝化。 排掉钝化液后, 即可恢复锅炉的使用。 如果锅炉暂不使用, 也可用此钝化液作为停炉保护液, 防止锅炉锈蚀。; U; t# z& N( b" ~8 L3 u, M 对于碳酸盐水垢来说,采取这种除垢方法可有 85%以上的除垢率。如果 是受委托对锅炉进行酸洗, 则在酸洗前必须会同甲方查看除去垢后金属的原始情况, 和盐酸 清洗后作对照。用加有缓蚀剂的盐酸清洗,不会对钢铁产生显著的均匀腐蚀和局部腐蚀。但

是, 在酸洗之后甲乙双方常发生因怀疑酸洗对锅炉腐蚀而引起的争执。 实际上这往往是锅炉 原来就存在氧腐蚀或(和)碱腐蚀,但是被水垢掩盖着,未能发现。当水垢被清除掉后,腐蚀 坑显露出来引起的误解。 6 A/ w: \4 i- Z6 p/ ]! K 某轻工企业的 10t/h 蒸汽锅炉委托某清洗单位进行化学清洗,在水垢完 全被洗掉后,显露出相当严重的局部腐蚀。甲乙方对此有不同看法,甲方以为是酸洗所致, 乙方认为是酸洗前未作检查,未发现垢下原有的腐蚀,而在酸洗后显现出来。作者应有关单 位要求作仲裁时, 发现该炉的定期检验报告原已列出有严重局部腐蚀, 酸洗后的情况与上次 锅炉检查记录相符,证明是原有的腐蚀。而且该炉按规定应进行除氧,其被充水是钠离子交 换水。 由于既未进行除氧, 又使用软化水做为补充水, 炉水的相对碱度超过规定值一倍以上, 必然有碱腐蚀。该炉的腐蚀坑正是碱腐蚀与氧腐蚀所致。 ( L( [& @7 r$ B1 ]5 `6 q! p 某一制药厂的 10t/h 用微机控制的锅炉,委托某单位清洗后,也因发现 点蚀而有争议。作者应所在市劳动局锅炉监察处要求,协同该处锅检工程师进行检查,发现 该炉用酸量不足,仍有许多炉管的垢未被清洗掉。去掉未洗掉的水垢后,炉管表面显露出相 同形状,大小和深度也相同的点蚀。使甲方认识到是该炉原有的腐蚀而非酸洗所致。 1 ^0 Q! q% d! k# |- X2 u' u4 ` 2.1.2 盐酸鼓泡清洗: q, x) T- q6 v" ~$ F 容量较大的热水锅炉与蒸汽锅炉结构较复杂, 常分隔成多个循环系统。 如 果采取浸泡清洗, 则可能产生由于各部位结垢程度不同、 酸液浓度不均而引起的清洗程度差 异。甚至会使有的地方水垢残留较多,有的地方过度酸洗。. ~5 I1 D" b' j; t3 j( Z 如果采取循环清洗方式, 可以解决全炉清洗程度不同的问题。 但是要使用 容量较大的耐酸泵,要配备酸液箱和酸液循环系统,使酸洗费用大幅度增加。; r! v1 G, L0 Q* o3 Z1 i, b6 t 采取氮气鼓泡清洗,将氮气由锅炉底部联箱通入,由排气管排走,其上升 过程起搅动、鼓泡、冲击作用,则可以解决水垢清洗程度不同、全炉中不同部位的酸液消耗 程度不同、酸液浓度不均的问题。而且由于酸液中氮气分压高,可以防止氧对二价铁的氧化 和产生三价铁离子的腐蚀。氮气可将酸洗中产生的少量氢气及时带走,防止吸氢腐蚀。 ( `' H5 K( y( {/ ?: S, I. G8 L 具体的酸洗方法与前述静态清洗相同。但是要设法由锅炉底部送人氮 气,使氮气通过酸洗液向上鼓泡流动,并随二氧化碳等气体一起由排气管中排走。氮气可由 钢瓶供给。每个下联箱接人一个钢瓶即可。这种清洗的效果与循环清洗相差不多,但是费用 低 2/3 以上。 $ _2 z6 j7 H' f! ?- z r7 F 2.2 循环冷却系统、热交换器的化学清洗 5 `/ M T4 a& H7 T6 J 循环冷却系统的水垢也主要是碳酸钙垢,适于盐酸清洗。但是循环冷却 水系统中的热交换器材料除钢铁外,还有黄铜、铝和奥氏体不锈钢。它们大多不适于用盐酸 清洗。 6 b7 L3 ?/ u' Q7 {. s 循环冷却系统的热交换器多为卧式布置,管径比锅炉管细得多,不能采 取浸泡清洗方法除垢,应以循环清洗为主。 $ l9 s% o4 P- |5 q$ x 2.2.1 汽轮机凝汽器的化学清洗 ( [2 j# ]( f! U2 {- ~) {9 U6 Y: N# g 汽轮机凝汽器是大型的热交换器,其换热面积多超过 10000m2,所用的

材料以黄铜为主。大容量机组使用钛管或奥氏体不锈钢管。( U6 g; l2 A- [4 [5 x4 C 使用钛材的凝汽器,不仅冷凝管是钛材,其管板也是钛材或复合钛板。可 使用盐酸清洗。' ^( R4 v7 }. Q! z0 m Y 用不锈钢做冷凝管的凝汽器,管板也是不锈钢制。所用的钢材多是 304 不锈钢,亦即不含钦的 18/8 型奥氏体不锈钢。这种凝汽器不能用盐酸清洗,应使用氨基磺 酸清洗。' D0 ?2 s% ^: D) \* z 黄铜冷凝管的凝汽器可用盐酸清洗。 但是仅限于是未产生局部腐蚀和脱锌 的凝汽器,而且应使用以咪唑啉为主的缓蚀剂。或者在常用缓蚀剂中加入 50~100mg/L 二 巯基苯并噻唑(MBT)以提高其缓蚀能力。" I4 n K& \) Z8 k9 i& d0 \& q 有了点蚀和脱锌的黄铜管应使用氨基磺酸清洗。 如果冷凝管有严重的点蚀 或脱锌,或者已使用 10 年以上,有了较严重的均匀腐蚀,则不宜进行化学清洗。宁可使用 高压水冲击除垢。试验表明,使用 50MPa 以下压力的水力射流除垢,不会使铜管产生构成 显著影响的应力,但是应防止水流损伤铜管基体。, R! q+ y: h7 S1 }+ F; a9 k 2.2.2 一般热交换器的化学清洗) {1 Y0 N) ^- I; q U 使用钢铁作为换热管的热交换器, 可使用盐酸循环清洗。 使酸液的流速达 到 0.1m/s,即可有效地带走所产生的二氧化碳,能防止其“封闭”换热管的上半周,使酸液 与垢层隔离。 9 [. K; {8 \ u# x 提高清洗效率的另一措施是,使酸洗溶液由下而上地进入被清洗的热交 换器,利用酸液的上升,排挤所产生的二氧化碳气体和泡沫, 防止它们干扰对水垢的清洗。! {4 h6 B& Z* P6 m 有些较小容量的热交换器使用铝或铝合金管为换热器, 应使用硝酸作清洗 剂,硝酸的含量可为 8%或更高。 8 W1 H8 F/ `& M( h; O 奥氏体不锈钢制的板式换热器使用日趋广泛,这是由于它结构紧凑、占 地面积少、热交换表面大之故。但是由于其通水间隙很小,结垢后容易堵塞而影响通水,甚 至完全不通水,所以要频繁清洗。它所用的清洗介质也应是硝酸。 ; |1 ^0 P0 o4 B f. k, w1 Q9 Z 硝酸清洗所用的缓蚀剂可为 0.2%~0.3%的乌洛托平, 加入 0.15%~0.2% 的苯胺和 0.05%~0.1%的硫氟酸铵。经硝酸清洗并冲洗干净后的设备在空气中可自行钝化。 " F& U3 G. E1 v* r7 {- B( D 2.3 微生物膜的防止与消除 * L$ j0 z( J/ \0 S 化学清洗用于冷却水系统时,往往清洗效果不能令人满意,这是由于传 热表面除了碳酸钙等易溶于酸的成分外, 还有以微生物膜为主的粘泥, 微生物膜捕集和粘附 了冷水塔中洗下的空气中悬浮颗粒物与漂尘,这些成分不溶于酸。 ) E" f* G9 d; A/ `% U 对于以碳酸钙垢为主(例如超过 60%)的垢与微生物粘泥混合物,采取盐 酸清洗后加压力水冲击可以基本除去。 如果传热表面上是碳酸钙垢, 其上附有微生物膜时(这 是较为常见的),先用毛刷捅刷再用水冲洗,然后进行酸洗,其清洗效果较好。" Q8 P6 q. E$ b9 @: E

如果传热表面以微生物粘泥为主(例如超过 60%),则应以高压水射流清 洗。如果微生物粘泥所占比例更高,则可使用微生物粘泥剥离剂使粘泥扩散松动,然后随水 流冲走。 如果辅以水力喷射冲洗则清洗效果更佳。 常用的粘泥微生物膜剥离剂是新洁而灭和 洁而灭之类季胺盐,它们既是表面活性剂,又具有杀菌作用,采取冲击投药方法,以 100~ 200mg/L 的剂量连续投加 30min,可使粘泥及微生物膜剥离除去。除新洁而灭外,也可使用 次氯酸钠冲击加药剥离,其剂量可略多于季胺盐而投药持续时间相等。 % v: Q. u) v: i! ~& @- P4 j 如果循环冷却水系统和传热面上的附着物以微生物粘泥为主,而且粘泥 经烘干灼烧后 70%是由氧化硅、氧化铝等尘埃组成的,表明该系统浓缩倍率较高,应进行 旁流过滤除去水中悬浮物和抑制微生物膜的生长。当循环冷却水量少于 10000t/h 时,旁流 过滤的水量可为循环水量的 2%~3%;如果循环水量超过 10000t/h,则可取 0.5%~1.8%。 采取旁流过滤措施,可使循环水中悬浮物低于 15mg/L。常用的过滤装置是无阀滤池或单阀 滤池,过滤速度可为 10m/h,经过过滤的水浊度可达 2~5FTU。有旁流过滤装置时,可在运 转中定期投加粘泥剥离剂作不停机清洗去污。

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hesonchang214 hesonchang214 当前离线 自我介绍精华 1 帖数 1538 个帖子 1617UID107128 积分 762 魅力 654 点主题 39 贡献 0 点威望 18 点财富 54180 点阅读权限 150 注册时间 2007-12-2 最后登录 2012-9-5 在线时间 9778 小时 管理 以下版块污水处理交流区 版 主 昵称:心灵使者 UID107128 积分 762 主题 39 财富 54180 点人气 105 点最后登录 2012-9-5 串个门 加好友打招呼发消息 3 楼 发表于 2011-4-24 13:36:59 |只看该作者 水处理药剂聚合氯化铝铁 【外观】液体产品为褐色或红棕色透明体,无沉淀。固体产品为棕褐色,红棕 色粉末或晶粒状,极易溶于水。可用于生活用水饮用水,工业用水及工业废水,生活污水处 理,混凝效果除表现为剩余浊度色度降低外,还具有絮体形成块,吸附性能高,泥渣过滤脱 水性能好等特点,特别是在处理高浊度水,低调低浊度水时,处理效果比较明显。 阴离子聚丙烯酰胺 1 1 . 用于工业废水处理,特别是对悬浮颗粒、较粗、浓度 高、粒子带阳电荷,水的 PH 值为中性或碱性污水如钢铁厂废水、电镀厂废水、冶金废水、洗煤废水等污水 处理效果很好。 2 . 饮用水处理。 我国很多自来水厂的水源自江河泥沙及矿物质会含量高, 比较混 浊,虽经过沉淀处理,但仍达不到要求,需要投加絮凝剂力,才能使水质变清,很多自来水 厂采用无机絮凝剂, 但投加量是无机絮凝剂的五十分之一, 但效果是无机絮凝剂的几倍至几 十倍,有时候和聚合氯化铝配合使用效果更好。 3 . 用作淀粉厂及酒精厂流失淀粉及酒槽的回收。阳离子聚丙烯酰胺 1.用于污泥水根据污泥性质可选用本产品的相应牌号, 可有效在污泥进入压滤

之前进行污泥脱水,脱水时,产生絮团大,不粘滤布,脱水效率高。 2.用于生活污水和有机废水的处理,本产品在酸性很碱性介质中均呈现阳电 性,这样对污水中悬浮颗粒带阴电荷的污水絮凝沉淀,澄清很有效。如造纸废水,城市污水 处理厂废水,啤酒废水,饮料废水,纺织印染废水等,用阳离子聚丙烯酰胺要比阴离子聚丙 烯酰胺或无机盐类效果要高数倍或数十倍。 3.造纸用增强剂及其它助剂。 4.用于油田化学助剂.2 号浮选油 化学成份:2 号浮选油中的表面活性物质为各种一元醇性状:粽红色油状液体 主要用途:做选矿中的起泡剂,试用于浮选金、铜、铅、锌、钼、锑、镍、银等有色金属的 硫化矿和氧化矿以及磷灰石、石墨、滑石等非金属矿时作起泡剂。锅炉水处理剂 主要含有有机聚膦羧酸盐,分散剂、阻垢剂、除氧剂等成份,能在较广的温度 范围和压力范围内都能保持高效性。 该产品则针对不同情况下水垢的成型机理, 选用多种针 对性强效果好的阻垢剂科学地组合在一起, 能有效地破坏水垢的晶格规序, 使水垢疏松脱落 成粉末状,或把水垢均匀地分散在水中成胶状,或把成垢离子螯合成螯合物。通过多种方式 防垢, 还能把锅内原有的少量垢溶解去除。 该产品内的除氧剂, 可有效地保护锅炉免遭腐蚀。 EST-501 内的多种气相缓蚀剂能与水一起参与循环,有效的保护凝结水管道。冷却水系统清 洗剂 该系列水处理药剂是一种中性清洗剂, 由多种天然高分子化合物、 多元水溶性 共聚物、渗透剂和污泥剥离剂组成。能安全、有效快速地去除系统内较为疏松的各类锈垢、 泥垢、 碳酸盐垢及其它矿物质的沉积物、 泥沙性堆积物等, 比起酸性清洗剂它的腐蚀性很小。 循环水处理药剂 产品描述 本品由有机磷酸盐缓蚀剂,表面活性剂,唑类等组成,适用的 PH 值范围较宽,对水中 Ca2+、Mg2+、Fe2+等主要成垢金属离子有很好的络合能力,能 有效地破坏沉积物的晶格顺序,防止水垢的生成,对已生成的碳酸钙,磷酸钙,硫酸钙有很 好分散作用,使其疏松,进而被稳定地分散在水中,使设备和管道始终保持清洁状态,取得 良好的热交换效果。高温、强酸、强碱下不易水解,抗氧化能力强等优点。锅炉二次热水水 质稳定剂 工业热水锅炉二次热水的日常保养药剂主要含有有机聚膦羧酸盐, 分散剂、 阻 垢剂、PH 调节剂等成份,能在温度范围 60-80℃时保持高效性。工业热水锅炉二次热水的 日常保养药剂 EST-505 选用多种针对性强效果好的阻垢剂科学地组合在一起, 能有效地破坏 水垢的晶格规序,使水垢疏松脱落成粉末状,或把水垢均匀地分散在水中成胶状,或把成垢 离子螯合成螯合物。通过多种方式防垢,保持热交换性能。冷冻水系统清洗剂 森系列水处理药剂是一种中性清洗剂, 由多种天然高分子化合物、 多元水溶性 共聚物、渗透剂和污泥剥离剂组成。能安全、有效快速地去除系统内较为疏松的各类锈垢、 泥垢、碳酸盐垢及其它矿物质的沉积物、泥沙性堆积物等。 适用范围 中央空调、冷冻水系统、热媒水系统及类似的密闭式等较新系统的清洗, 中央空调、工业冷却循环水管路系统腐蚀严重,不适宜酸性清洗时,建议使用。软水测试药 剂 适用范围 主要用于检测软水的水质是否合格。 使用方法 吸取 50.0ml 试样于蒸馏水淋洗过 3 次干净的 250ml 锥形瓶中,加入 1ml 软水测试药剂,振摇,如果此时水样为亮蓝色,则水样合格;如此时水样成酒红色,则总硬 度超标。碱式氯化铝 碱式氯化铝(BAC)是一种无机高分子的高价聚合电解质混凝剂,可视为介 于三氯化铝和氢氧化铝之间的一种中间水解产物。其化学式为[AL 2

(OH) n CL 6-n ] m 。聚合氯化铝 【使用方法】 将该产品(固体)与常温水按 1/3 的重量比边搅拌边投加,至完全溶解后,再 加水稀释到所需要浓度,原水浓度 100~500mg/时投加量为 3~6mg/I.具体投加时,应根据水 质情况进行水试,选出最佳投加量而后投用。 【包装及储存】固体为 25KG 袋装,内层塑料 薄膜,外层塑料编织袋,产品应存放在室内干燥,通风、阴凉处,且勿受潮。注:若需液体 产品可根据用户要求定向生产。煤炭浮选剂 HL-01 系列新型煤泥浮选剂是通过使用非极性油加入表面活性剂、助剂,合成 了含有表面活性物的新一代浮选剂,该浮选剂分散性好,利用率高,是集捕收剂、起泡剂于 一身的产品,在使用过程中不需另加起泡剂。 该产品在水中残留量很小仅相当于传统药剂的十分之一, 大大减小了水污染有 利于环境保护。浮选油 外观 棕褐色油状液体 酸碱性(PH) 7 表面活性成分 〉40% 比重 0.89-0.93 沸程(90%)℃ 120-290℃ 用途:适用于石墨矿、洗煤矿、硫磺矿、滑石矿、钼矿等矿山的浮选法选矿过 程,有良好的捕收能力和起泡稳定性。稀土瓷砂滤料 分析项目 测试数据 分析项目 测试数据 比重 2.57g/cm3 吸水率 1.2% 容重 1.65g/cm3 硬度 7 磨损率 0.02% SiO2 58-74 % 破碎率 0.75 % Fe2O3 ≤ 1% 孔隙率 46% Al2O3 ≈ 23 % 常用规 格:0.5 陶粒滤料 轻质陶粒 重质陶粒 粒重 mm 5~10/、 10~25、 25~40 0.3~0.5、 0.5~0.9、 0.9~1.2 容重 g/m3 0.65~0.85 1.87 比重 g/m3 2.4 3.37 强度 MPa ≤40 锰砂滤料 分析项目 测试数据 分析 项目 测试数据 MnO2 25-45% 比重 3.4g/cm3 SiO2 17-20% 容重 2.2g/cm3 Fe ≈20% 含泥量 3% MnC2 10-20% 盐酸可溶率 <3.5% 常用规格:0.25-0.5mm 0.5-0.8m 阴离子絮凝剂 1 1、油田的勘探开发, 地质、水利、煤炭的勘探中。用作钻井泥浆材料的添加剂,可以减少钻头的摩 阻, 延长钻头的使用寿命, 提高钻速和进尺,减少换钻时的堵塞, 防井塌效果明显, 此外, 还应用于稠化水驱油, 压裂液和选择性堵水, 对提高 采油率有显著的效果; 2、用于饮用水的净化, 河水的净化, 城市污泥、 城市生活废水和工业废水的处理; 3、 造纸行业中作烧碱液的澄清, 纤维分散剂, 可改善打浆度, 填料助留剂,纸张增强剂, 可用于提高滤水率和白水回收。阳离子絮凝剂 1、作为絮凝剂,主要应用于工业上的固液分离过程,包括沉降、澄清、浓缩 及污泥脱水等工艺, 应用的主要行业有: 城市污水处理、 造纸工业、 食品加工业、石化工业、 冶金工业、选矿工业、染色工业和制糖工业及各种工业的废水处理。用在城市污水及肉类、 禽类、 食品加工废水处理过程中的污泥沉淀及污泥脱水上, 通过其所含的正电荷基团对污泥 中的负电荷有机胶体电性中和作用及高分子优异的架桥凝聚功能, 促使胶体颗粒聚集成大块 絮状物,从其悬浮液中分离出来。效果明显,投加量少。高分子絮凝剂 絮凝剂是目前应用范围最广泛, 使用量最大的水处理化学药剂, 其技术是国家 “863”和“九五科技攻关”重点项目,絮凝处理效果的好坏,在很大程度上决定着后续处 理流程的运行状况,最终的出水质量和成本费用。因此,新型、高效絮凝剂始终是水处理环 保产业领域中重点发展的支柱产业。

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hesonchang214 hesonchang214 当前离线 自我介绍精华 1 帖数 1538 个帖子 1617UID107128 积分 762 魅力 654 点主题 39 贡献 0 点威望 18 点财富 54180 点阅读权限 150 注册时间 2007-12-2 最后登录 2012-9-5 在线时间 9778 小时 管理 以下版块污水处理交流区 版 主 昵称:心灵使者 UID107128 积分 762 主题 39 财富 54180 点人气 105 点最后登录 2012-9-5 串个门 加好友打招呼发消息 4 楼 发表于 2011-4-24 13:40:14 |只看该作者 一是从防止水垢生成着手。增强水的活度,及水的溶解能力,我们都知道水分 子之间并不是单独存在的,而是通过氢键结合成大分子团,及水的存在形式(也就是我们常 说的物质单晶存在方式)。如果我们能够通过某种方法让水的氢键断裂,变成小的分子团或 是单个水分子, 会产生什么效果呢?很显然就是谁的活性增强了, 因为水质氧原子有孤电子 对,具有较强的电负性,它会和水中的钙离子,结合的几率增强,进而提高碳酸钙的溶解能 力,让其以离子形式存在于水中,及溶解度加大了。9 V* b6 Z5 v; m8 e. N 二是从已经结垢的物质着手, 我们都知道水垢是以固态形式覆盖在管道和设备 内外壁上的。 然而他们并不是静止不动的而是一个动态过程, 及溶解和沉淀生垢的动态平衡, 优势生垢速度大于溶解速度, 就会加剧垢类的聚积。 同时他们内部也是在不停的运动着的电 子围绕原子核运动, 分子与分子之间也会有吸引或者排除左右, 这样他们就会在一个极小的 范围内部作简谐振动(伸缩、剪式、摇摆等各种不同形式) 。这样他们会有一个振动的距离 问题(及振动的振幅) ,形象的说就像是钟摆或弹簧一样,在固定的空间内活动的幅度。4 J6 z1 k8 z. S6 r6 P# _ 一种是强磁除垢,另一种是量子管通环除垢。

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cjpsimens cjpsimens 当前在线 精华 0 帖数 278 个帖子 278UID634820 积分 14 魅力 11 点主题 12 贡献 0 点威望 0 点财富 434 点阅读权限 20 注册时间 2010-12-30 最后登录 2012-9-5 在线 时间 180 小时 海川小学 2 年级 海川小学 2 年级, 积分 14, 距离下一级还需 6 积分 UID634820 积分 14 主题 12 财富 434 点人气 175 点最后登录 2012-9-5 串个门加好 友打招呼发消息 5 楼

发表于 2011-4-24 13:59:40 |只看该作者 你说的去除离子的方法,我没有理解错的 话,就是除盐吧! 除盐无非就是膜法和非膜法! 膜法大家都知道,如 RO,电渗析,非膜法除 盐目前只有电吸附除盐。 该会员没有填写今日想说内容. 附件详情 举报

aqiao1011 aqiao1011 当前离线 自我介绍工业循环水初学者精华 0 帖数 425 个帖 子 426UID595034 积分 94 魅力 87 点主题 58 贡献 0 点威望 0 点财富 270 点阅读权限 50 注册时间 2010-9-6 最后登录 2012-9-5 在线时间 298 小时 海川小学 5 年级 海川小学 5 年级, 积分 94, 距离下一级还需 56 积分 UID595034 积分 94 主题 58 财富 270 点人气 197 点最后登录 2012-9-5 串个门加好 友打招呼发消息 6 楼 发表于 2011-4-24 18:45:38 |只看该作者 谢谢 hesonchang214 ! ( D1 ^& U, `5 H0 \, i- L/ w1 @我所说的是某个特定离子的去除方法,例如某水硫酸根离子含量太高,可采 取一定方法去除该离子,主要是用在污水和预处理时候。- x: ^$ h/ a' Q4 r9 }0 V" y 最好是化学方法,反渗透和离子交换费用太高了,也不实用。 工业循环水初学者 附件详情 举报

hlj4022 hlj4022 当前离线 自我介绍从生产甲烷氯化物,四氯乙烯,制冷剂,到造 纸化学品精华 0 帖数 218 个帖子 212UID164167 积分 55 魅力 50 点主题 61 贡献 0 点威望 0 点财富 976 点阅读权限 40 注册时间 2008-5-5 最后登录 2012-9-4 在线时间 225 小时 海川小学 4 年级 海川小学 4 年级, 积分 55, 距离下一级还需 35 积分 UID164167 积分 55 主题 61 财富 976 点人气 16 点最后登录 2012-9-4 串个门加好 友打招呼发消息 7 楼 发表于 2011-4-24 21:24:21 |只看该作者 水量很大吗?水量小用 RO 反渗透可以

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