冷卻水系統(tǒng)的清洗和預(yù)膜.ppt

1、冷卻水系統(tǒng)的清洗和預(yù)膜,一、清 洗 冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，其冷卻設(shè)備的金屬表面常常會(huì)發(fā)生污垢（沉積物）的積聚，從而降低換熱器的冷卻效果，同時(shí)引起垢下腐蝕。污垢還阻礙緩蝕劑和預(yù)膜劑到達(dá)金屬表面，使他們難于與金屬反應(yīng)而生成保護(hù)膜。因此，冷卻水系統(tǒng)應(yīng)定期進(jìn)行清洗，以除去沉積在金屬表面的污垢。 新的冷卻水系統(tǒng)由于其設(shè)備和管道在制造、安裝過(guò)程中，難免會(huì)有些焊接碎屑、切削物、建筑物碎片、潤(rùn)滑油以及浮銹等，在運(yùn)行前也要清洗。,（一）清洗方法,物理清洗、化學(xué)清洗,物理清洗,主要清洗方法：用鋼絲刷拉刷，用專用刮刀滾刮，沖洗和反沖洗，高壓水力清洗等。 優(yōu)點(diǎn)：省去化學(xué)清洗的藥劑費(fèi)用，避免了化學(xué)清洗后廢液帶來(lái)的排

2、放問(wèn)題，不易引起清洗設(shè)備的腐蝕。 缺點(diǎn)：一部分物理清洗方法需在水系統(tǒng)中斷運(yùn)行后才能進(jìn)行，操作比較費(fèi)工，對(duì)硬垢清洗效果不佳，有的方法容易引起設(shè)備表面損傷。,化學(xué)清洗,通過(guò)化學(xué)藥劑的作用，使被清洗設(shè)備中的沉積物溶解、疏松、脫落或剝離的一類方法。 分類：循環(huán)法、噴淋法、泡沫法、浸泡法 酸洗、堿洗、殺菌劑清洗、絡(luò)合劑清洗、 表面活性劑清洗、聚電介質(zhì)清洗 單臺(tái)設(shè)備清洗和全系統(tǒng)清洗 停車和不停車清洗 優(yōu)點(diǎn)：清洗效果好，可除去硬垢和腐蝕產(chǎn)物，可不停車清洗，操作比較簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)：易對(duì)金屬產(chǎn)生腐蝕，產(chǎn)生清洗廢液，費(fèi)用相對(duì)較高。,化學(xué)清洗的技術(shù)準(zhǔn)備工作,進(jìn)行化學(xué)清洗首先要對(duì)污垢的類型、設(shè)備的材質(zhì)以及設(shè)備的結(jié)垢進(jìn)行

3、嚴(yán)格的診斷后才能制定有效的清洗方案。 （1）確定污垢的類型：實(shí)地取樣進(jìn)行垢樣的分析，包括污垢的種類、形態(tài)、厚度等，選用有效的清洗劑。 （2）材質(zhì)的組成：循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)備一般是由多種材質(zhì)制成，清洗前必須了解材質(zhì)的種類，以選用無(wú)腐蝕的清洗劑。 （3）設(shè)備的構(gòu)成：循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成和工藝流程對(duì)清洗工作至關(guān)重要。清洗前應(yīng)對(duì)設(shè)備的構(gòu)成進(jìn)行嚴(yán)格調(diào)查，確定是否會(huì)造成死角，或是因生產(chǎn)需要分段清洗，排污是否暢通，是否有泄漏等。,化學(xué)清洗方法的選擇,（1）堿清洗： 堿清洗是以強(qiáng)堿性或堿性的化學(xué)藥劑做為清洗劑去除疏松、乳化和分散設(shè)備內(nèi)沉積物的一類方法。 它主要用來(lái)清洗一些油脂和帶有有機(jī)物的污垢，也可用表面

4、活性劑所代替。 （2）酸清洗： 酸能有效的清洗掉金屬設(shè)備中由碳酸鹽組成的硬垢和由金屬氧化物組成的腐蝕產(chǎn)物。酸與金屬的碳酸鹽或氧化物反應(yīng)，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄缘慕饘冫}類。 無(wú)機(jī)酸一般是強(qiáng)酸，除垢率高，清洗時(shí)間短，清洗成本低，主要適用于垢和銹比較嚴(yán)重的系統(tǒng)或單臺(tái)設(shè)備的清洗。但對(duì)金屬設(shè)備有較強(qiáng)的腐蝕性，因此，酸洗前需向酸洗液中加入一些專用的高效酸洗緩蝕劑，以減輕對(duì)被清洗設(shè)備金屬基體的腐蝕。,（3）絡(luò)合劑清洗： 絡(luò)合劑清洗是利用各種絡(luò)合劑(其中包括螯合劑)對(duì)各種成垢離子(如Ca2+、Mg2+、Fe2+)的絡(luò)合作用或螯合作用，使之生成可溶性的絡(luò)合物（配位化合物）或螯合物而進(jìn)行的清洗。 絡(luò)合劑清洗中常用的無(wú)機(jī)

5、絡(luò)合劑有聚磷酸鹽、聚馬來(lái)酸等，常用的有機(jī)螯合劑有檸檬酸、乙二胺四乙酸（EDTA）或氮三乙酸（NTA）等 絡(luò)合清洗劑具有溶垢效率高，對(duì)基體金屬和水泥設(shè)施的侵蝕性極小。無(wú)氫脆和晶間腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，故常被應(yīng)用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的不停車清洗中。,（4）表面活性劑清洗： 表面活性劑和濕潤(rùn)劑通常使用于清洗冷卻水系統(tǒng)中含油或含有膠體物質(zhì)的沉積物，它能分散水中的油類、脂類和微生物產(chǎn)生的沉積物。通常與無(wú)機(jī)鹽清洗劑復(fù)合后并用。,（5）聚電解質(zhì)清洗劑 冷卻水全系統(tǒng)的停車或不停車清洗中常常采用聚電解質(zhì)進(jìn)行清洗。 聚電解質(zhì)主要是一些在支鏈上具有能在水中電離基團(tuán)的高分子聚合物或共聚物。它不但可以防止成垢物質(zhì)從水中析出再次沉積，

6、還可以使冷卻水（冷凍更適宜）系統(tǒng)中原有的污垢變的疏松而逐漸脫落，還可以達(dá)到清除污垢、保護(hù)金屬腐蝕的目的。 聚電解質(zhì)清洗時(shí)，往往需要和表面活性劑，濕潤(rùn)劑、殺生劑、滲透劑等聯(lián)合使用。,（6）殺生劑清洗： 當(dāng)冷卻水系統(tǒng)中產(chǎn)生了微生物和粘泥比較嚴(yán)重時(shí)，可采用殺生劑進(jìn)行不停車的清洗，將微生物粘泥和藻類從設(shè)備上剝離下來(lái)。 常用的殺生劑：低泡的非離子表面活性劑和非氧化性殺生劑（二硫氰基甲烷）以及季胺鹽類殺生劑（十二烷基二甲基芐基氯化銨以及溴化銨）。,（二）不同情況下的清洗,新設(shè)備的清洗 新的冷卻設(shè)備由于沒(méi)有經(jīng)過(guò)運(yùn)行，設(shè)備內(nèi)部一般比較干凈，故清洗方案主要是除去設(shè)備在加工、儲(chǔ)存或安裝期間積集在設(shè)備金屬表面的少量

7、氧化物(例如鐵銹)和油脂。 老設(shè)備的清洗 對(duì)于一些腐蝕和結(jié)垢嚴(yán)重的冷卻設(shè)備或換熱器，可以在停車后進(jìn)行單臺(tái)設(shè)備的清洗。,二、 預(yù) 膜,（一）預(yù)膜的目的 冷卻水循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備和管道經(jīng)化學(xué)清洗后，金屬的本體裸露出來(lái)，很容易在水中溶解氧等的作用下再發(fā)生腐蝕；為了保證正常運(yùn)行時(shí)緩蝕阻垢劑的補(bǔ)膜、修膜作用，應(yīng)進(jìn)行預(yù)膜處理。通過(guò)預(yù)膜劑的作用，使金屬表面形成一層致密均勻的保護(hù)膜，從而使金屬免于腐蝕。,（二）保護(hù)膜的性質(zhì),1氧化型膜 是以緩蝕劑本身作氧化劑使金屬表面形成鈍態(tài)的氧化膜。如鉻酸鹽本身就具有氧化性，在中性水溶液中，可將鐵氧化成-Fe2O3 2Fe + 2Na2CrO4 + 2H2O Fe2O3 + C

8、r2O3 + 4NaOH 一般來(lái)講，氧化性的緩蝕預(yù)膜劑有一定的毒性，常用于密閉系統(tǒng)的處理。 2吸附型膜 由于吸附型緩蝕劑與金屬的結(jié)合性要差些，故一般不單獨(dú)用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的預(yù)膜處理。,3沉淀型膜 可由緩蝕劑的相互作用，也可由緩蝕劑與腐蝕介質(zhì)中的金屬離子反應(yīng)形成。一般此種膜的厚度可達(dá)幾百至一千埃。 聚磷酸鹽是陰離子型緩蝕劑，它與鈣離子結(jié)合形成一個(gè)帶正電荷的聚磷酸鈣絡(luò)合離子（Na2Ca2P4O6），以膠溶狀態(tài)存在于水中，另一方面，陽(yáng)極反應(yīng)產(chǎn)生的亞鐵離子向陰極擴(kuò)散，產(chǎn)生一定的腐蝕電流。當(dāng)帶正電荷的聚磷酸鈣絡(luò)合離子到達(dá)表面區(qū)域時(shí)，可再與亞鐵離子絡(luò)和，生成以聚磷酸鈣鐵為主要成分的絡(luò)和離子，依靠腐蝕電流

9、電沉積于陰極表面形成沉淀膜。這種膜具有一定的致密性。而聚磷酸鹽等則用于敞開(kāi)系統(tǒng)，使用廣泛。 鋅鹽會(huì)在水中形成Zn(OH)2沉積： 在陰極： O2 + 2H2O + 4e 4OH- Zn2+ + 2OH- Zn(OH)2 它還會(huì)因正磷酸鹽的存在，產(chǎn)生磷酸鋅沉淀而起到緩蝕作用。其主要是由結(jié)晶狀(Zn，F(xiàn)e)3(PO4)24H2O 膜和Zn3(PO4)24H2O層所產(chǎn)生的。,（三）常用的預(yù)膜方案 1.專用配方的預(yù)膜方案 預(yù)膜配方的性能一般較好，但它們的組成與該冷卻水系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)所用配方的組成之間并無(wú)直接聯(lián)系，因此在操作和管理上要麻煩一些。 專用的預(yù)膜配方較多，如鉻酸鹽-聚磷酸鹽-鋅鹽 2.提高濃度

10、的預(yù)膜方案 預(yù)膜配方的組成和正常運(yùn)行配方的組成之間有密切的聯(lián)系。在預(yù)膜期間，將冷卻水系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)配方的濃度提高24倍作為預(yù)膜方案，在預(yù)膜濃度下運(yùn)行一段時(shí)間，然后，把配方的濃度降低到正常運(yùn)行濃度運(yùn)行。這種方案的效果雖不及專用預(yù)膜配方，但管理和操作簡(jiǎn)單。,（四）影響預(yù)膜質(zhì)量的因素 1. 鈣離子 在磷鋅預(yù)膜處理過(guò)程中，鈣離子的含量是影響預(yù)膜質(zhì)量的最大因素之一。一般認(rèn)為鈣離子的含量最好大于50ppm（以CaCO3計(jì)），中等硬度的水質(zhì)最佳。 如果水中的鈣離子含量較低，可適量補(bǔ)加鈣離子或加大聚磷酸鹽的用量。,2. 濁度 預(yù)膜時(shí)水的濁度對(duì)預(yù)膜質(zhì)量影響較大。如濁度過(guò)高，則生成的膜就會(huì)松散，在水流的沖擊下容易

11、脫落。另外，濁度過(guò)高會(huì)吸附陰離子聚磷酸鹽，從而改變沉積膜的組成、結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致膜的不均勻。,3. pH值 在不同的pH條件下，膜的形成是不一致的，這也和預(yù)膜劑的組成有關(guān)。pH值過(guò)高，沉積物沉積速度快且量多，因而形成的膜厚而且不均勻（實(shí)際上可認(rèn)為形成了垢）。pH值過(guò)低，磷鋅預(yù)膜劑無(wú)法在金屬表面沉積。 一般預(yù)膜時(shí)，pH值控制在5.57.5之間，這也需根據(jù)系統(tǒng)的工況條件來(lái)進(jìn)行選擇，如水的硬度、預(yù)膜劑的濃度、水溫、設(shè)備的璧溫等方面。,4. 溫度 水溫較高有利于分子的擴(kuò)散，加速預(yù)膜劑的水解反應(yīng)，使成膜速度加快。一般來(lái)講， a. 低溫時(shí)（20）形成的膜呈藍(lán)紫色; b. 高溫時(shí)（50）形成的膜呈藍(lán)黃色。 5.

12、流速 水的流速較大，有利于預(yù)膜劑和水中溶解氧的擴(kuò)散，加速成膜。且使生成的膜均勻，但流速大于2.5m/s，則可加劇水流對(duì)金屬表面的沖擊作用，使膜的沉積受到影響，甚至引起腐蝕。流速過(guò)慢，不僅是成膜速度慢，而且影響膜的均勻性，流速一般以1.01.5為宜。,6金屬離子 鋅離子本身是一種陰極型緩蝕劑，在陰極高pH區(qū)形成Zn(OH)2沉淀，抑制了陰極反應(yīng)，其到了緩蝕作用。鋅成膜速度快，但松軟不牢固。一般不單獨(dú)使用，必須與聚磷酸鹽結(jié)合使用。 鐵離子對(duì)預(yù)膜會(huì)產(chǎn)生不利影響。如預(yù)膜時(shí)Fe3+含量較高，則會(huì)使膜松散、不牢固且不均勻。因此，F(xiàn)e3+含量應(yīng)控制在1mg/L以下。 銅離子過(guò)高，會(huì)與金屬鐵發(fā)生置換而析出，從

13、而發(fā)生電偶腐蝕。因此，Cu2+應(yīng)小于0.1mg/L或加入銅緩蝕劑BTA、MBT或加入掩蔽劑進(jìn)行處理。,7預(yù)膜劑的濃度 Betz807是國(guó)內(nèi)最早引進(jìn)的預(yù)膜劑，其投加濃度在600800mg/L，但隨著工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的增多，大多數(shù)均用200300mg/L，一般水質(zhì)硬度較高時(shí)取低限；水質(zhì)硬度較低時(shí)取高限。另外，還與換熱設(shè)備負(fù)荷、Cl-等有關(guān)，有時(shí)甚至用量在150mg/L左右。,8分散劑 如預(yù)膜劑是沉積型緩蝕劑，為了防止其在水中沉積過(guò)快，從設(shè)備的運(yùn)行狀況，成膜的均勻性等方面考慮，應(yīng)適當(dāng)投加分散劑。 9溶解氧 由于聚磷酸鹽是以電沉積原理來(lái)實(shí)現(xiàn)沉積，主要靠陽(yáng)極溶解產(chǎn)生腐蝕電流來(lái)完成。溶解氧要求大于2mg/L。

14、,（五）預(yù)膜時(shí)機(jī),通常在以下情況下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)膜： 新的換熱器或冷卻水系統(tǒng)清洗后 舊的換熱器或冷卻水系統(tǒng)清洗后 冷卻水系統(tǒng)出現(xiàn)了低pH值漂移但被復(fù)原到控制的pH值后 冷卻水系統(tǒng)在檢修后隨即進(jìn)行開(kāi)車前,（六）預(yù)膜效果的檢驗(yàn),硫酸銅檢驗(yàn)法 CuSO4 + Fe2+ FeSO4 + Cu 將配置好的硫酸銅溶液滴于預(yù)膜的和未預(yù)膜的掛片上，同時(shí)測(cè)定出現(xiàn)紅點(diǎn)的時(shí)間，時(shí)間查越大表明預(yù)膜的效果越好?；?qū)㈩A(yù)膜的掛片浸入0.1 CuSO4溶液中，若15分鐘不析出銅即認(rèn)為預(yù)膜成功。 亞鐵氰化鉀檢驗(yàn)法 4Fe3+3K4Fe(CN)6 Fe4Fe(CN)6 3+12K+ 測(cè)定出現(xiàn)蘭點(diǎn)的時(shí)間,（七）代表性的預(yù)膜方案,聚磷酸鹽方案 膦酸鹽方案 鉬酸鹽方案 聚磷酸鹽-鋅鹽方案 鉻酸鹽-聚磷酸鹽-鋅鹽方案,（八）預(yù)膜過(guò)程的操作,1.pH 在采用聚磷酸鹽預(yù)膜時(shí)，pH是很重要的，一般要求在5.57.5之間。 可用H2SO4來(lái)調(diào)節(jié)。根據(jù)補(bǔ)充水的堿度，用下式表示所需加酸的量： X=(M原 M循/K) * M/1.8 * 1/1000 公斤/小時(shí) 一般來(lái)講，由于集水池（水泥）、管內(nèi)的浮銹、水中的污垢等也要消耗酸，因此初期的耗酸量較大，調(diào)節(jié)pH