垢、成垢、防结垢、清洗除垢

哇噻 · 发表于 2007-8-18 23:24:29

2.5.2使用地下水作冷却介质的处理实例 　　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。 　　2.6非药剂无污染的物理防垢技术 　　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。 　　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。 　　2.6.1物理防垢法及其在循环冷却水系统中的应用 　　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。 　　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。 　　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。

哇噻 · 发表于 2007-8-18 23:25:06

2.6.2高频防垢技术在循环冷却水中的应用 　　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。 　　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。 　　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。 　　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。 　　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。 　　2.7用杀菌灭藻剂防治循环水系统中的微生物 　　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。 　　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。 　　2.7.1氯化处理 　　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。 　　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。 　　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。 　　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:

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。 　　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。 　　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:

或

哇噻 · 发表于 2007-8-18 23:27:56

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。 　　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。 　　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。 　　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。 　　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。 　　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。

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。 　　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。 　　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。 　　2.7.2其他杀菌灭藻处理 　　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。 　　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。 　　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。 　　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。

哇噻 · 发表于 2007-8-18 23:28:30

第4节　清洗除垢 　　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；循环冷却系统依靠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。 　　1机械清洗 　　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。 　　1.1热水锅炉和低压小容量蒸汽锅炉的机械清洗 　　1.1.1人力清除水垢 　　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。 　　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。 　　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%。 　　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，也常依靠人工清除。 　　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。 　　1.1.2机械清除水垢 　　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%。 　　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。 　　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。 　　1.2冷却水系统的机械清洗 　　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。 　　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。 　　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。 　　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%。

哇噻 · 发表于 2007-8-18 23:29:21

1.2.2机械清除水垢 　　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。 　　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。 　　2化学清洗 　　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。 　　2.1热水锅炉和低压蒸汽锅炉的盐酸清洗 　　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。 　　2.1.1盐酸浸泡清洗 　　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。 　　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。 　　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。 　　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。 　　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。 　　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。 　　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。 　　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。

哇噻 · 发表于 2007-8-18 23:30:02

2.1.2盐酸鼓泡清洗 　　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。 　　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。 　　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。 　　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。 　　2.2循环冷却系统、热交换器的化学清洗 　　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。 　　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。 　　2.2.1汽轮机凝汽器的化学清洗 　　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。 　　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。 　　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。 　　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。 　　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。 　　2.2.2一般热交换器的化学清洗 　　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。 　　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。 　　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。 　　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。 　　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。

哇噻 · 发表于 2007-8-18 23:30:58

2.3微生物膜的防止与消除

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①水的总硬度与碱性硬度(暂时硬度)之差，称永久硬度。如果此值为负，称为负硬度。

哇噻 · 发表于 2007-8-18 23:31:52

唉！真是把我累死了！～～

叶安安 · 发表于 2007-11-4 12:44:00

很厉害呀

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