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        影響循環(huán)冷卻水結(jié)垢腐蝕因素及其控制分析

        2016-12-31 00:00:00周楓
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年20期

        摘 要:工業(yè)生產(chǎn)是我國經(jīng)濟建設(shè)中重要的組成部分,隨著市場經(jīng)濟的快速發(fā)展,我國工業(yè)水平也有了快速提升。工業(yè)生產(chǎn)能力與水平直接決定了產(chǎn)品的質(zhì)量,為了確保產(chǎn)品質(zhì)量合格,就需要對工業(yè)生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)進行控制,這樣,才能滿足用戶日益增長的需求。在工業(yè)生產(chǎn)中,生產(chǎn)設(shè)備會產(chǎn)生許多多余的熱量,而產(chǎn)生的熱量如果不能及時處理,則會嚴重地影響到工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和正常的生產(chǎn)運行。在工業(yè)生產(chǎn)中,需要使多余的熱量得到分散,冷卻處理是一種常見的方式,在對設(shè)備進行冷卻處理過程中,需要使用水這種冷卻介質(zhì),因為利用水做介質(zhì),有許多優(yōu)勢,水來源廣、價格低、熱容量大、穩(wěn)定性好、傳導(dǎo)能力強。文章主要通過對工業(yè)冷卻介質(zhì)的分析,全面提出處理措施,以此提高工業(yè)冷卻處理能力。

        關(guān)鍵詞:冷卻;結(jié)垢;腐蝕;控制

        引言

        在各類工業(yè)生產(chǎn)中,廣泛使用循環(huán)冷卻水系統(tǒng),這類系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的地位相當(dāng)重要,成為對工業(yè)熱量處理的主要方式。循環(huán)水處理系統(tǒng)有凈循環(huán)水系統(tǒng)和濁循環(huán)水系統(tǒng)兩種類型。不同的類型體現(xiàn)不同的功能,對工業(yè)生產(chǎn)均能起到促進的作用。其中,凈循環(huán)水系統(tǒng)主要是通過水處理,使出水能夠保證一定的溫度、硬度,合理控制好懸浮物,使各類指標(biāo)均能達到使用的基本要求。在進行處理的時候,多數(shù)會使用過濾的方式或者及時補充新水方式進行,這樣就能夠使水的硬度降低,降低懸浮物濃度,在冷卻塔的作用下,使水溫進一步冷卻,然后對水質(zhì)進行檢測,根據(jù)需要可以增設(shè)阻垢劑、殺菌劑等。

        1 循環(huán)冷卻水的概念

        1.1 循環(huán)冷卻水

        為了確保工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本、節(jié)省水資源,就需要在工業(yè)生產(chǎn)中通過循環(huán)利用的方式,利用先進的換熱器或直接接觸方式對熱量進行交換,使多余的熱量得到分散,不影響設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的同時,也能保證產(chǎn)品質(zhì)量。一般情況下,所使用的換熱介質(zhì)是水,水通過冷卻塔降溫,然后再進行循環(huán)再利用,周而復(fù)始,不斷帶走多余的熱量,大大節(jié)省了成本支出,有效利用了水資源。

        1.2 水量損失

        冷卻水使用量較大時,在進行冷卻處理過程中,因為不斷循環(huán)使用會出現(xiàn)一些流失,流失的原因較多,主要表現(xiàn)為三種形式的流失。一是水的自然蒸發(fā)損失,也就是說水在正常流動過程中,會通過冷熱交替,形成部分水蒸氣,那么其中一部分水就會進入大氣,導(dǎo)致冷卻過程的水量損失;二是水的排污損失,這種形式主要是由于蒸發(fā)影響,而在冷卻過程中,為了保證水的濃縮,通過人工進行部分排除,使冷卻水保持濃度,確保冷卻質(zhì)量而人為排掉的水量;三是滲漏損失,由于冷卻系統(tǒng)的問題,一些設(shè)備出現(xiàn)老化陳舊,在冷卻水循環(huán)利用的過程中,水會進入到管道和儲水系統(tǒng),而管道老化出現(xiàn)漏洞,會導(dǎo)致部分水滲漏形成水量的損失。

        2 影響循環(huán)冷卻水結(jié)垢因素及其控制

        雖然冷卻水是循環(huán)使用,但是依然會出現(xiàn)水垢,使管道或者換熱設(shè)備被堵,水流不暢通。水垢的形成主要是溶解在水中的各類鹽類在空氣的作用下,自身出現(xiàn)了質(zhì)的變化,發(fā)生了電解化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生碳酸鈣和磷酸鈣等難溶性鹽類物質(zhì),如果長期得不到清理與排除,難溶性鹽類就會在一定時間內(nèi)達到過飽和狀態(tài),在水中就會產(chǎn)生大量的結(jié)晶析出,通過沉積使換熱設(shè)備表面出現(xiàn)大量的硬質(zhì)水垢。

        2.1 影響水垢生成的因素

        產(chǎn)生水垢的原因較多,無論何種原因引起的水垢,均會導(dǎo)致?lián)Q熱設(shè)備冷卻效果不理想。長期使用的水如果經(jīng)過軟化處理,較難形成水垢,而在水冷卻循環(huán)過程中,特別是水量會出現(xiàn)大量的損失時,為了保證冷卻的效果,就會在原有循環(huán)水中不斷注入新水,以補充水量損失造成的不足。新補充的水由于硬度、堿度、pH值、濁度等與循環(huán)水化學(xué)性質(zhì)不一致,這樣會快速形成新的水垢,如果水的硬度和堿度偏大,那么可以成垢的離子則會越多,水經(jīng)過濃縮就極容易出現(xiàn)過飽和,這時水垢就會出現(xiàn)。冷卻水中的懸浮物為水垢的形成提供了晶核,如果循環(huán)水的濁度高,則表明懸浮物多,這種情況下極易促成水垢生成。循環(huán)水會隨著時間的變化,不斷反復(fù)出現(xiàn)高硬度鹽類,一旦水的溫度增高,會導(dǎo)致溶解度降低,使水垢附著速度變快,溫度越高,則水垢產(chǎn)生的越多,堵塞越嚴重。在管道內(nèi),需要掌握好水流速度,如果流速較低,水垢容易產(chǎn)生沉積,附著在換熱設(shè)備上增多,而流速較高時,又要結(jié)合不同材質(zhì)考慮防止沖刷侵蝕,因此水流速度控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是水流速度1.0m/s左右,且不低于0.9m/s。

        2.2 影響結(jié)垢因素的控制

        明確了結(jié)垢成因,就需要對水垢進行嚴格控制,在各類生產(chǎn)過程中,需要按照科學(xué)的方法,合理控制好水垢,避免出現(xiàn)水垢導(dǎo)致的設(shè)備損壞與產(chǎn)品質(zhì)量下降??刂扑缚梢酝ㄟ^以下三種方式進行:一是嚴格控制補充水,降低補充水成垢離子數(shù)量,日常要做好水質(zhì)監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)補充水中成垢離子或堿度較高的時候,一定要通過科學(xué)措施減少硬度,對水質(zhì)做好軟化處理,可以預(yù)先利用離子交換法或者是石灰軟化法使補充水硬度和堿度軟化,經(jīng)過軟化的水注入循環(huán)水系統(tǒng),可以從補充水的源頭上做到全面控制,避免生成水垢。隨著現(xiàn)代工藝的發(fā)展,新工藝、新技術(shù)不斷出現(xiàn),當(dāng)前已經(jīng)出現(xiàn)使用離子交換樹脂法對補充水進行處理,這種方式對補充水的軟化效果更好,應(yīng)用也較為廣泛,但投入運行成本較高。二是通過過濾處理,使循環(huán)水能夠多次過濾。以往的循環(huán)水處理系統(tǒng)對水質(zhì)的過濾質(zhì)量不高,通過改良,可以在原有設(shè)備外加一個旁濾設(shè)備,當(dāng)水進行循環(huán)時,能夠同時經(jīng)過過濾器達到過濾目的,降低循環(huán)水中的懸浮物濃度,減少使水垢生成的晶核,進一步保證水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。三是為了強化水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),可以進行藥劑投加。對一些生產(chǎn)規(guī)模大、產(chǎn)品數(shù)量多的工業(yè)生產(chǎn),就需要在生產(chǎn)用的循環(huán)水系統(tǒng)中,適當(dāng)增加緩釋阻垢劑,這樣能夠保證循環(huán)水內(nèi)水垢生成速率放緩,使水垢得到有效控制。

        3 影響循環(huán)冷卻水腐蝕因素及其控制

        循環(huán)水在冷卻塔內(nèi)與空氣直接接觸,會增加水中的溶解氧,這樣就會導(dǎo)致碳鋼和不銹鋼等金屬物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),出現(xiàn)質(zhì)的變化,造成設(shè)備部分金屬構(gòu)件出現(xiàn)腐蝕與破壞。當(dāng)循環(huán)水濃縮后,水中的含鹽濃度增加,產(chǎn)生敏感度極強的電導(dǎo),進一步促進了金屬物質(zhì)腐蝕。只有全面對冷卻水系統(tǒng)腐蝕現(xiàn)象的嚴格控制,才能保證運行質(zhì)量。

        3.1 影響腐蝕的因素

        能夠產(chǎn)生腐蝕的因素較多,多數(shù)情況下是金屬材質(zhì)的問題。腐蝕主要由金屬周邊產(chǎn)生,漸漸擴大形成一定的范圍,金屬本身的材質(zhì)及內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的變化,使腐蝕加劇出現(xiàn),只有全面做好循環(huán)水系統(tǒng)金屬材料的選擇與使用,才是控制腐蝕的前提。不同的材質(zhì)需要用在不同的區(qū)域,防止出現(xiàn)選材不當(dāng)、設(shè)計不精導(dǎo)致的金屬腐蝕,影響到整個循環(huán)水系統(tǒng)的使用。要想合理控制好腐蝕的出現(xiàn),需要嚴格控制好水質(zhì)內(nèi)的pH值,pH值多少對金屬腐蝕速率影響較大,不同的金屬在pH值下溶解度不同,如果使用的金屬,其氧化物是易溶酸的,那么金屬在pH低的情況下腐蝕就會加快。添加阻垢劑的循環(huán)水系統(tǒng),由于換熱設(shè)備管壁不能自成垢層,其水中鈣、鎂離子濃度高時,會生成不同品質(zhì)的水垢,日積月累沉積在金屬表面引起腐蝕。如果水流速度加快,會導(dǎo)致水中溶解氧擴散,一旦溶解氧在金屬表面出現(xiàn)大面積的擴散,會造成金屬腐蝕加劇。值得注意的是,金屬腐蝕也會隨溫度升高而不斷加重,造成腐蝕面積增加。

        3.2 影響腐蝕因素的控制

        使用耐腐蝕材料能夠有效解決腐蝕問題。使用偏堿性循環(huán)水,使pH值在8~9之間,降低循環(huán)水腐蝕。傳熱表面涂抹防腐涂料也能有效避免出現(xiàn)金屬腐蝕。使用緩釋劑,更是有效的防止腐蝕的辦法。

        4 結(jié)束語

        工業(yè)不斷發(fā)展,循環(huán)冷卻水系統(tǒng)普遍得到應(yīng)用,那么在對結(jié)垢、腐蝕等問題處理時,一定要全面考慮,進行綜合治理,這樣才能從根本上提高企業(yè)效益,形成低耗能高效益的良好發(fā)展局面。

        參考文獻

        [1]唐受印,戴友芝,等.工業(yè)循環(huán)冷卻水處理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.

        [2]李本高.現(xiàn)代工業(yè)水處理技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:中國石化出版社.

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