冷卻水系統(tǒng)的清洗和預膜.ppt

1、冷卻水系統(tǒng)的清洗和預膜,一、清 洗 冷卻水系統(tǒng)運行一段時間后，其冷卻設備的金屬表面常常會發(fā)生污垢（沉積物）的積聚，從而降低換熱器的冷卻效果，同時引起垢下腐蝕。污垢還阻礙緩蝕劑和預膜劑到達金屬表面，使他們難于與金屬反應而生成保護膜。因此，冷卻水系統(tǒng)應定期進行清洗，以除去沉積在金屬表面的污垢。 新的冷卻水系統(tǒng)由于其設備和管道在制造、安裝過程中，難免會有些焊接碎屑、切削物、建筑物碎片、潤滑油以及浮銹等，在運行前也要清洗。,（一）清洗方法,物理清洗、化學清洗,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：省去化學清洗的藥劑費用，避免了化學清洗后廢液帶來的排

2、放問題，不易引起清洗設備的腐蝕。 缺點：一部分物理清洗方法需在水系統(tǒng)中斷運行后才能進行，操作比較費工，對硬垢清洗效果不佳，有的方法容易引起設備表面損傷。,化學清洗,通過化學藥劑的作用，使被清洗設備中的沉積物溶解、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、絡合劑清洗、 表面活性劑清洗、聚電介質(zhì)清洗 單臺設備清洗和全系統(tǒng)清洗 停車和不停車清洗 優(yōu)點：清洗效果好，可除去硬垢和腐蝕產(chǎn)物，可不停車清洗，操作比較簡單。 缺點：易對金屬產(chǎn)生腐蝕，產(chǎn)生清洗廢液，費用相對較高。,化學清洗的技術準備工作,進行化學清洗首先要對污垢的類型、設備的材質(zhì)以及設備的結垢進行

3、嚴格的診斷后才能制定有效的清洗方案。 （1）確定污垢的類型：實地取樣進行垢樣的分析，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，以選用無腐蝕的清洗劑。 （3）設備的構成：循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的設備構成和工藝流程對清洗工作至關重要。清洗前應對設備的構成進行嚴格調(diào)查，確定是否會造成死角，或是因生產(chǎn)需要分段清洗，排污是否暢通，是否有泄漏等。,化學清洗方法的選擇,（1）堿清洗： 堿清洗是以強堿性或堿性的化學藥劑做為清洗劑去除疏松、乳化和分散設備內(nèi)沉積物的一類方法。 它主要用來清洗一些油脂和帶有有機物的污垢，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，使之轉變?yōu)榭扇苄缘慕饘冫}類。 無機酸一般是強酸，除垢率高，清洗時間短，清洗成本低，主要適用于垢和銹比較嚴重的系統(tǒng)或單臺設備的清洗。但對金屬設備有較強的腐蝕性，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，以減輕對被清洗設備金屬基體的腐蝕。,（3）絡合劑清洗： 絡合劑清洗是利用各種絡合劑(其中包括螯合劑)對各種成垢離子(如Ca2+、Mg2+、Fe2+)的絡合作用或螯合作用，使之生成可溶性的絡合物（配位化合物）或螯合物而進行的清洗。 絡合劑清洗中常用的無機

5、絡合劑有聚磷酸鹽、聚馬來酸等，常用的有機螯合劑有檸檬酸、乙二胺四乙酸（EDTA）或氮三乙酸（NTA）等 絡合清洗劑具有溶垢效率高，對基體金屬和水泥設施的侵蝕性極小。無氫脆和晶間腐蝕等優(yōu)點，故常被應用于循環(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。通常與無機鹽清洗劑復合后并用。,（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，還可以達到清除污垢、保護金屬腐蝕的目的。 聚電解質(zhì)清洗時，往往需要和表面活性劑，濕潤劑、殺生劑、滲透劑等聯(lián)合使用。,（6）殺生劑清洗： 當冷卻水系統(tǒng)中產(chǎn)生了微生物和粘泥比較嚴重時，可采用殺生劑進行不停車的清洗，將微生物粘泥和藻類從設備上剝離下來。 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,新設備的清洗 新的冷卻設備由于沒有經(jīng)過運行，設備內(nèi)部一般比較干凈，故清洗方案主要是除去設備在加工、儲存或安裝期間積集在設備金屬表面的少量

7、氧化物(例如鐵銹)和油脂。 老設備的清洗 對于一些腐蝕和結垢嚴重的冷卻設備或換熱器，可以在停車后進行單臺設備的清洗。,二、 預 膜,（一）預膜的目的 冷卻水循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)設備和管道經(jīng)化學清洗后，金屬的本體裸露出來，很容易在水中溶解氧等的作用下再發(fā)生腐蝕；為了保證正常運行時緩蝕阻垢劑的補膜、修膜作用，應進行預膜處理。通過預膜劑的作用，使金屬表面形成一層致密均勻的保護膜，從而使金屬免于腐蝕。,（二）保護膜的性質(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 一般來講，氧化性的緩蝕預膜劑有一定的毒性，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合性要差些，故一般不單獨用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的預膜處理。,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)中的金屬離子反應形成。一般此種膜的厚度可達幾百至一千埃。 聚磷酸鹽是陰離子型緩蝕劑，它與鈣離子結合形成一個帶正電荷的聚磷酸鈣絡合離子（Na2Ca2P4O6），以膠溶狀態(tài)存在于水中，另一方面，陽極反應產(chǎn)生的亞鐵離子向陰極擴散，產(chǎn)生一定的腐蝕電流。當帶正電荷的聚磷酸鈣絡合離子到達表面區(qū)域時，可再與亞鐵離子絡和，生成以聚磷酸鈣鐵為主要成分的絡和離子，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系統(tǒng)，使用廣泛。 鋅鹽會在水中形成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）常用的預膜方案 1.專用配方的預膜方案 預膜配方的性能一般較好，但它們的組成與該冷卻水系統(tǒng)正常運行時所用配方的組成之間并無直接聯(lián)系，因此在操作和管理上要麻煩一些。 專用的預膜配方較多，如鉻酸鹽-聚磷酸鹽-鋅鹽 2.提高濃度

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

11、脫落。另外，濁度過高會吸附陰離子聚磷酸鹽，從而改變沉積膜的組成、結構，導致膜的不均勻。,3. pH值 在不同的pH條件下，膜的形成是不一致的，這也和預膜劑的組成有關。pH值過高，沉積物沉積速度快且量多，因而形成的膜厚而且不均勻（實際上可認為形成了垢）。pH值過低，磷鋅預膜劑無法在金屬表面沉積。 一般預膜時，pH值控制在5.57.5之間，這也需根據(jù)系統(tǒng)的工況條件來進行選擇，如水的硬度、預膜劑的濃度、水溫、設備的璧溫等方面。,4. 溫度 水溫較高有利于分子的擴散，加速預膜劑的水解反應，使成膜速度加快。一般來講， a. 低溫時（20）形成的膜呈藍紫色; b. 高溫時（50）形成的膜呈藍黃色。 5.

12、流速 水的流速較大，有利于預膜劑和水中溶解氧的擴散，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，其到了緩蝕作用。鋅成膜速度快，但松軟不牢固。一般不單獨使用，必須與聚磷酸鹽結合使用。 鐵離子對預膜會產(chǎn)生不利影響。如預膜時Fe3+含量較高，則會使膜松散、不牢固且不均勻。因此，F(xiàn)e3+含量應控制在1mg/L以下。 銅離子過高，會與金屬鐵發(fā)生置換而析出，從

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

14、,（五）預膜時機,通常在以下情況下對系統(tǒng)進行預膜： 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值漂移但被復原到控制的pH值后 冷卻水系統(tǒng)在檢修后隨即進行開車前,（六）預膜效果的檢驗,硫酸銅檢驗法 CuSO4 + Fe2+ FeSO4 + Cu 將配置好的硫酸銅溶液滴于預膜的和未預膜的掛片上，同時測定出現(xiàn)紅點的時間，時間查越大表明預膜的效果越好?；驅㈩A膜的掛片浸入0.1 CuSO4溶液中，若15分鐘不析出銅即認為預膜成功。 亞鐵氰化鉀檢驗法 4Fe3+3K4Fe(CN)6 Fe4Fe(CN)6 3+12K+ 測定出現(xiàn)蘭點的時間,（七）代表性的預膜方案,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）預膜過程的操作,1.pH 在采用聚磷酸鹽預膜時，pH是很重要的，一般要求在5.57.5之間。 可用H2SO4來調(diào)節(jié)。根據(jù)補充水的堿度，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 一般來講，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