工業(yè)冷卻循環(huán)水實驗報告

1、實 驗 報告中國靈泉環(huán)?？萍加邢薰?二00九年十月實驗報告1 .概述本方案遵照中華人民共和國GB / 50050-2007工業(yè)循環(huán)冷卻水 處理設(shè)計規(guī)范（以下簡稱GB/50050-2007）規(guī)定的原則和標準進 行擬定?！肮I(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計，應(yīng)控制循環(huán)冷卻水系統(tǒng)內(nèi)由水 質(zhì)引起的結(jié)垢和腐蝕，保證設(shè)備的換熱效率和使用年限，做到技術(shù)可 靠，經(jīng)濟合理”。2 .水質(zhì)穩(wěn)定指數(shù)判斷項目單位補充水PH7.32總堿度mmol/L1.51Ca2+mmol/L1.21總硬度mmol/L1.56Cl -mg/L13.5電導(dǎo)率仇 s/cm3202. 1水質(zhì)數(shù)據(jù)2. 2水質(zhì)評價根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果，分別對其朗格利爾Lang

2、lier）飽和指數(shù)和 雷茲納（Ryzner）穩(wěn)定指數(shù)判定：2. 2. 1 Langlier飽和指數(shù)（SI）飽和指數(shù)ISI為系統(tǒng)補充水實測PH值與碳酸鈣飽和時PHs之差 值，艮SI=pHpHs；pHs=(9. 7+A+B)(C+D)2. 2. 2 Ryzner穩(wěn)定指數(shù)(Ir)由于碳酸鈣飽和pHs是根據(jù)平衡理論推導(dǎo)出來的，對實際作用中 各種復(fù)雜因素考慮不全面，沒有考慮結(jié)晶、電化學(xué)過程和水中膠體影 響，而且把碳酸鈣即作延緩腐蝕又促進結(jié)垢來考慮，所以水質(zhì)腐蝕和 結(jié)垢問題應(yīng)該將飽和指數(shù)SI與穩(wěn)定指數(shù)Ir配合作用，用來分析循環(huán) 冷卻水補水系統(tǒng)和在不同濃縮倍率下的水質(zhì)結(jié)垢或腐蝕傾向。IR=2pHs-PH；p

3、Hs=(9. 7+A+B)(C+D)則:SI0 時結(jié)垢SI=0 時穩(wěn)定SIV0 時腐蝕Ir 3.7結(jié)垢Ir=7.5-9.0嚴重腐蝕Ir =5.0-6.0輕結(jié)垢Ir =7.0-7.5輕微腐蝕Ir =6.0-7.0水質(zhì)較穩(wěn)定為了對循環(huán)水濃縮后的水質(zhì)有一定的了解，我們在實驗室蒸發(fā)濃 縮原水，后測其水質(zhì)情況，并計算出相應(yīng)的L、R的質(zhì)。溫度C補充水K=3.5K=4.0SIIRSIIRSIIR250.295.421.983.262.653.23450.93.182.562.263.181.65從取回水樣分析數(shù)據(jù)看該補水在水溫為45C時屬于結(jié)垢型水質(zhì)，當(dāng)補水濃縮到3.5倍時系統(tǒng)將嚴重結(jié)垢；又因結(jié)垢和腐蝕是相

4、互 關(guān)聯(lián)的，在高濃縮倍率下運行時由于含鹽量的升高，腐蝕性離子Cl、 SO42一、NH4-等也相應(yīng)升高，易使腐蝕加劇，且結(jié)垢嚴重時易產(chǎn)生垢 下腐蝕，故高效的阻垢緩蝕劑和良好的管理水平，是保證設(shè)備安全運 行的關(guān)鍵。因此我們在配方篩選是主要側(cè)重于選擇性能優(yōu)良、對鈣容忍度 高、阻垢能力較強的阻垢分散劑。但水中存在溶解氧等因素，也有可 能對金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生腐蝕的可能性，因此我們在考慮水處理整體方案充 分考慮阻垢的同時，也綜合考慮對系統(tǒng)緩蝕的治理。擬定以下實驗程序；鼓泡法快速篩選實驗；靜態(tài)阻垢分散實驗；旋轉(zhuǎn)掛片緩蝕實驗。3 .阻垢緩蝕劑配方篩選實驗3. 1實驗?zāi)康睦鋮s水中的結(jié)垢，通常是由于水中碳酸氫鈣在受熱和

5、曝氣條件下 分解，發(fā)生反應(yīng)為：Ca2+2HCO3 CaCO3 J +CO2 t +H2O從而生成難溶的碳酸鈣在傳熱面上結(jié)晶出來。測定水處理劑阻垢 性能的方法，是以含有一定量碳酸氫根和鈣離子的配制水和水處理劑 制備成試液，在加熱條件下，促成碳酸氫鈣加速分解為碳酸鈣，達到 平衡后測定試液中的鈣離子濃度，鈣離子濃度愈大，則該水處理劑的 阻垢性能愈好，即為碳酸鈣沉積法。鼓泡法也是以上述方法為基礎(chǔ)， 但在加熱過程中向試液中鼓入一定流量的空氣，以模擬冷卻水的曝氣 過程，并使試液迅速達到自然平衡pH，此法因為速度快，一般用于 篩選藥劑阻垢性能配方。實驗分為以下三部分進行:利用鼓泡法快速測試儀通過正交實驗 對

6、幾組不同配方的復(fù)配藥劑進行重篩選，并以此結(jié)果調(diào)整配方并同時 進行性能測試；篩選出產(chǎn)品使用靜態(tài)沉淀法測定阻垢率并初步確定加 濃度；再用旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕儀對以上篩選出的復(fù)配藥劑測定其緩蝕率來 確定配方。經(jīng)過實驗不斷調(diào)整正交實驗配方中各組份比例，篩選出最 佳配方和最佳投加濃度。3.2實驗內(nèi)容3.2.1鼓泡法篩選實驗3.2.1.1實驗儀器KZC-I型快速阻垢測試儀3.2.1.2實驗條件溫度：451 C；鼓氣量：84L/h ；時間：6h；藥劑濃度：15mg/L、25mg/L。3.2.1.3實驗方法3.2.1.3.1阻碳酸鈣垢量取約450ml的制備液體（分別含有15mg/L、25mg/L的不同藥劑、用6mmo

7、l/LC&+和12mmol/L HCO2-的試液）于500ml三頸瓶中， 3將此瓶浸入的601C水中，同時以84L/H的流量鼓入空氣，并通過 冷凝管保證水量盡量不損失經(jīng)6h后，停止鼓入空氣，放置室溫，測 定溶液中的鈣離子穩(wěn)定濃度。實驗數(shù)據(jù)如下:藥劑名稱藥劑濃度mg/L鈣離子穩(wěn)定濃度mmol/LJP-302A155. 38255. 82JP-302B155. 56255. 93JP-302C155. 78255. 97從上表中的實驗數(shù)據(jù)可以看出：JP-302B的阻垢效果最好3.2.1.3.2對鋅離子穩(wěn)定實驗若水穩(wěn)劑中加鋅為緩蝕劑時，當(dāng)水的PH大于8. 5時會產(chǎn)生氫 氧化鋅沉淀，如果附在金屬表面，

8、可形成濃差電池而造成腐蝕在水 中配置一定濃度的Zn2+、HCO，再分別取上述水樣450mml置于燒杯 中，然后加入不同濃度的阻垢劑，攪勻置于451C水浴鍋24小時后，過濾后測其中Zn2+含量，并計算對其抑制率，如下表：水穩(wěn)劑JP-302A15mmg/LJP-302A25mmg/LJP-302B15mmg/LJP-302B25mmg/LJP-302C15mmg/LJP-302C25mmg/L阻垢率84. 290. 485.797.590. 898. 8從上表中的實驗數(shù)據(jù)可以看出：JP-302B的對鋅抑制率最好。以JP-302B作為下一步實驗的藥劑。3.3靜態(tài)碳酸鈣沉淀法3.3.1實驗條件：溫度：

9、451C；水質(zhì)：模擬現(xiàn)場補充水。3.3靜態(tài)碳酸鈣沉淀法3.3.1實驗條件：溫度：451C；水質(zhì)：模擬現(xiàn)場補充水。3.3.2實驗方法：實驗采用靜態(tài)碳酸鈣沉淀法，模擬現(xiàn)場的補充水1000ml中加入 不同濃度的藥劑，放置水浴鍋中進行濃縮，加熱靜置20小時后，計 算其阻垢率。阻垢率（%） =（cB）/（AB）X100% 式中：A 實驗前水樣中Ca2+濃度（mg/l）B 實驗后空白水樣中Ca2+濃度（mg/l）C 實驗后水樣中加藥Ca2+濃度（mg/l）3.3.3實驗數(shù)據(jù)：JP 302C加藥濃度（ppm）阻垢率（%）1590. 82598. 8實驗結(jié)論：投加JP-302C濃度為25PPM時阻垢率可達98

10、. 8%3.4緩蝕性能測定實驗3.4.1實驗儀器和條件實驗儀器：旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕實驗儀實驗溫度：451C實驗旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：120轉(zhuǎn)/分試片材質(zhì)：碳鋼、不銹鋼、銅試片面積：28cm23.4.2實驗方法3.4.2.1將按規(guī)定方法處理好的試片掛入一定濃縮倍數(shù)的實驗水 樣中，在恒溫水浴條件下，以120轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)試片，96h后將試 片從水中取出。按規(guī)定方法將其處理后，測其重量變化，按下面的公 式計算其腐蝕速率：腐蝕速率=87600-W/（Sp T）mm/a式中：W 一試片的失重gS 一試片的總表面積cm2P 一試片材質(zhì)的密度g/cm3T實驗時間h3.4.2.2實驗前試片的處理用砂紙將試片打磨光亮至無明顯的劃

11、痕，然后用金相砂紙對其拋 光，光潔度達到8 9。用蒸餾水沖洗，約15秒。立即置于有無水乙 醇的燒杯中用脫脂棉擦洗兩遍。將濾紙將試片包好，放在干燥器中， 24h后稱量待用。3.4.2.3實驗后試片的處理：從實驗水樣中取出試片，放入鹽酸洗液中（鹽酸洗液為1000ml 的1+3鹽酸中加入5克六次甲基四胺），浸洗約2至3分鐘，同時做 酸洗空白。用蒸餾水沖洗，約15秒。立即置于有無水乙醇的燒杯中 用脫脂棉擦洗兩遍。將試片放在干凈濾紙上，用冷風(fēng)吹干。用濾紙將 試片包好，放在干燥器中，24h后稱重待用。3.4.2.4實驗數(shù)據(jù)（實驗時間t=96h）試驗配方腐蝕速率mm/a碳鋼銅不銹鋼JP-303B 10mg/

12、l0.1520.00420.0056JP-303B 15 mg/l0.07260.00350.0038JP-303B 20 mg/l0.05240.00300.0031JP-303B 25 mg/l0.02320.00300.0011空白0.3570.01060.0027從上表可以看出，JP-303B投加25 mg/l，腐蝕得到很好的控制，低 于GB50050-27規(guī)定，能適合貴公司循環(huán)冷卻水處理要求。殺菌試驗微生物繁殖、粘泥滋生是循環(huán)冷卻水產(chǎn)生的三大危害之一，通過 合理的殺菌劑投加能有效地控制微生物繁殖。殺菌劑一般分為二大類 型：一類為氧化性殺生劑，一類為非氧化性殺生劑。液氯是最為常用 的氧

13、化性殺生劑，由于貴廠現(xiàn)場設(shè)計加氯裝置，建議采用非氧化型殺 菌劑JP-402, JP-403殺生劑，具有廣譜、殺菌速度快等特點。非氧化 性殺生劑不僅對各類微生物有良好的殺滅作用，還對生物粘泥具有良 好的剝離作用。由于非氧化性殺生劑的使用濃度高，從經(jīng)濟運行角度 考慮為二種交替投加。4.1殺菌試驗結(jié)果JP-402：濃度mg/l細菌總數(shù)個/mL殺滅率(%)06.3X105/402.9X10554.0601.7X10573.0806.1X10490.31002.6X10298.8JP-403：濃度mg/L細菌總數(shù)個/mL殺滅率(%)05.9X105/401.7X10571.2604.1X10493. 1

14、802.4X10294.41002.1X10299.44.2殺菌滅澡劑衰變試驗:JP-402衰變曲線如下圖1201001( 80率60| 40200244872（小時）10mg/L40mg/L100mg/L60mg/L80mg/L10從圖中結(jié)果可知JP-402投加100mg/L 48h后，其殺生率仍然維 持在95%以上。JP-403投加100mg/L 48h后殺菌率也可維持在95% 以上。4.3殺菌滅藻劑與阻垢緩蝕及相互影響試驗殺菌滅藻劑不僅要有較好的殺菌效果，低毒廣譜，而且還與一起 使用的阻垢緩蝕劑無相互影響。為此，我們將100mg/L JP-402和 100mg/ JP-403與篩選出的阻

15、垢緩蝕劑25mg/ JP-303B進行交替使用， 放置模擬水中，測定阻垢率、緩蝕率和殺菌率。實驗數(shù)據(jù)為：藥劑名稱使用濃度阻垢率（%）碳鋼腐蝕率（mm/a）黃銅腐蝕率（mm/a）殺菌率（%）JP-402100mg/L98.80.0510.00398.8JP-303B25mg/L0.0380.001JP-303B25mg/L98.80.0520.00399.4JP-403100mg/L0.0220.001從試驗數(shù)據(jù)來看，同時添加殺菌滅藻劑與阻垢緩蝕劑，相互互不影響，都不降低藥劑效果。因現(xiàn)場與試驗條件有一定區(qū)別，為保證殺 菌效果，建議現(xiàn)場采用100mg/ JP-402和100mg/ JP-403交替

16、采用沖 擊式投加方法使用，每周加1次。添加我廠藥劑對環(huán)境的影響人口、資源、環(huán)境與發(fā)展是當(dāng)今世界關(guān)注的焦點，這些問題有著 密切的聯(lián)系。人口增加是有限的資源加速消耗，同時帶來大氣、水體、 地表環(huán)境的污染。近年來，工業(yè)發(fā)達國加緊了環(huán)境公害的治理，尤其 是水環(huán)境的治理。我國近年來，對環(huán)境的保護意識也漸漸加強，已由 宣傳轉(zhuǎn)為法制管理，加強所有一切排放污水、廢水的企事業(yè)單位必須 執(zhí)行國家制定標準GB897896污水綜合排放標準的管理，對有 顯著污染的行業(yè)還必須執(zhí)行特定的工業(yè)污水排放標準，如鋼鐵行業(yè)必 須執(zhí)行的GB1345692鋼鐵工業(yè)水污染物排放標準。本方案篩選的我廠生產(chǎn)的阻垢緩蝕劑采取目前我國推廣的有機

17、 磷低磷系列，主要由膦羧酸聚合物、有機多元膦酸和磺酸鹽多元共聚 物為主要成分組成，含磷較低，屬于低磷配方，藥劑中完全不含有對 人體和環(huán)境有害的惡物質(zhì)，如鉻酸鹽等，殺菌滅藻劑也不含有五氯酚 鈉等對人體有害的物質(zhì)。本藥劑加入循環(huán)水中，循環(huán)水的排放完全符 合GB1345692鋼鐵工業(yè)水污染物排放標準的要求指標的要求。GB897896污水綜合排放標準中作為二類污染物的磷酸鹽在排人 蓄水性河流和封閉性的水域時有控制，對于排入城鎮(zhèn)下水道進入二級 污水處理廠進行生物處理的污水不作要求。但磷酸鹽存在富營養(yǎng)問 題，日益也被人們所重視，我廠生產(chǎn)的阻垢緩蝕劑含磷較低，循環(huán)水 排放時，僅作為鋼鐵公司污水排放時的一部分