船用低速柴油机缸套冷却水及处理1

1、船用低速柴油机缸套冷却水及处理摘 要：本文介绍了使用闭式冷却的船用柴油机的冷却水及水处理。关键词：柴油机缸套水缸套水处理1 序言在船舶主机运行过程中，燃油的化学能在转化为机械能之前，会产生大量的热能部分多余的热能通过缸套水 ( 高温冷却水 ) 散失掉。近年来建造的船舶中主机缸套一般采用闭式冷却系统冷却介质为淡水在使用的淡水中往往是非纯净水，所以需对系统中的淡水进行处理以防在冷却腔中结垢和造成腐蚀。在这里就冷却水和水处理作一下简单的阐述。2 缸套水主机缸套水使用的一般是经处理的淡水，因为未经处理的淡水中含有一定的溶解物，这些溶解物经高温后，发生化学反应，从而损害缸套或产生新的物质影响主机的正常航

2、行所以我们在加注淡水时一般要对淡水进行处理。21 危害未经处理的淡水中，主要含有气体、无机盐和有机物等。这些物质在高温作用下都会发生化学反应。溶于水的气体有 0 、 CO 、 H2S等，它们能对缸套造成腐蚀。例如：发生吸氧腐蚀2Fe+02+2H2O=2Fe(OH)2，这种反应多出现在局部，引起溃疡性破坏，缩短主机的使用寿命。溶于水的无机盐离子有Ca 、Mg 、 Na+、 l<+ 、 HC03+,CL- S042- 等等其中的一些离子会形成水垢。水垢的主要化学成分是：Ca SO 、 42CaSiO3、 MgCO3、 Mg SiO3、 Mg(OH)2等。形成的水垢会牢固地附在缸套上，使得缸套

3、传热不良，严重时，会使缸套产生裂纹，见图1。传热损失f 1水垢厚度 (mm)图 1 水垢厚度对传热的影响溶于水的有机物主要是油脂。当水中的油脂、胶体物质及较高含盐量在高温作用下混合时，容易产生泡沫，致使冷却效果不佳。因此，为了避免以上的危害存在，我们有必要对加注的缸套水进行处理。2 2 水质指标。水质指标就是保证主机正常运行时对水质的基本要求。水质指标主要有1)PH 值5 个。用来表示水的酸碱性，一般以7 为分界限，大于7 的为碱性，小于7 的为酸性，等于7 的为中型物质。2) 碱度用来表示水中0H、 HC03-、C032 一及其他弱酸根的总量按照酸碱的质子理论，凡能提供质子H+的物质就是酸，

4、凡能接受显然，这些弱酸根都是碱。水中可能有PO43-、 HP042-。因为H+。也能提供H+。所以此种物质为两性物质。因此，碱性离子HC03-基本H+的物质就是碱。HP()42 一、 I-IC03-根既能接受OH一与两性离子HPO42一、上不能同时共存。在强酸或强碱时。两性离子HPO- HC03-实际上不存在。对于可接受两个 H+的两性离子而言。反应是分步进行的。接受第一个H 的反应完全。达到化学计量点时。溶液有一定的PH值；接受第二个H+的反应到达化学计量点时溶液又有另一确定的PH值。根据这种特性可用指示剂确定。具体离子特性和指示剂确定见图2、图 3 和表 1。图 2 碳酸各种存在形式随PH

5、变化的百分分布图图 3 磷酸各种存在形式随PH变化的百分分布图表 1 部分酸碱指示剂的PH变色范围指示剂颜色 PH 变色范围碱色常配制浓度百里酚蓝红 1 22 8 黄 O 1的 2O 乙醇甲基橙红 3 1 44 黄 0 05的水甲基红红 4 462 黄 0 1的 60 乙醇溴百里酚蓝黄 6 27 6 蓝 0 1的 20乙醇酚酞无 8 0 100 红 0 5的 9O 乙醇百里酚酞无 9 410 6 蓝 0 1的 90 乙醇含量。因为通常的水中1)Ca2Mg 含量最大。所以采用Ca 、 M 含量表示水的硬度。Ca(HCO3)2、 Mg(HCO3)2不稳定，遇热后分解为Ca CO，、 Mg CO，利

6、用过滤方法，可以Ca2M +氯化物、盐酸盐用加热过滤的方法不能除去。而组成永久硬度。通常用水样中氯化物的含量来代表水样表示水中0 的含量。必须处理缸套用水。通常可以在膨胀水箱中投放各种化学药荆达到防止结垢和防止腐蚀的目的。常用的药剂有Na CO 、 Na3PO 、 N O 等。这些药剂在水中的反应如下：Jf Ca2+CO3 c 旱， co3 JI H20+CO32-,-20H一 +CO2 fNa2CO3 f20H一 +MgZ+-Mg(OH)2LI2032-+CAS04(s)-CaCO3 J-I-5042-Mg2+2P043- Mg3(PO4)2? f 3CaSO4(s)+2PO43 - Ca3

7、(P04)2 +3S042-MgSO4(s)+2P (PoS2 l+3so42-3 实际使用在柴油机冷却系统中。冷却介质通常有淡水、海水等，淡水由于水质稳定和传热效果好并可采用水处理解决其腐蚀和结垢的缺陷43而被广泛地运用。目前统如图 4。一般采用闭式循环的MAN B&W MC系列柴油机缸套水冷却系由图 4 可知，在整个系统中，冷却水的水图 4 采用闭式冷却的 MAN B&W 6S50MC机冷却系统图量不会减少只是由于蒸发或人为的泄放损失所以在一次性加注后，后期定期补水和检测即可。船舶上处理冷却水的方法有两种一种是加入无机缓蚀剂此类化学药品大致分为阳极缓蚀剂与阴极缓蚀剂两种：前

8、者如碳酸盐、磷酸盐、亚硝酸盐等，可在阳极金属上形成保护层，防止阳离子进入水中，但浓度必须足够否则未形成保护层的局部将产生严重腐蚀：后者如重碳酸钙等可在阴极金属上形成保护层。目前大多使用以亚硝酸盐与硼酸盐为主的水处理剂、。其价格便宜。保护效果好，投药量低 (<0 5) ，如浓度不当，其危害不突出，且不会伤及皮肤。其缺点是在船上必须定期化验其浓度变化对锌及镀锌管有腐蚀作用，另外亚硝酸盐有一定毒性。另一种是加入乳化防锈油由于环境保护的要求44目前较少使用乳化防锈油。3 1 无机缓蚀剂无机缓蚀剂 ( 防锈剂 ) 的种类很多，但目前国内所使用的均以亚硝酸盐和硼酸盐为主要成份，前者具有很好的防垢和防

9、锈作用；后者为碱性物质可提高冷却水的PH值，有利于保护膜形成。只要按照说明书应用，都能取得良好效果。下面以远洋船上常用的UNITOR公司生产的冷却水腐蚀抑制剂(DIESEL GUARD)为例加以说明。这种冷却水处理剂为干燥灰白粉状亚硝酸盐硼酸盐化合物，能使金属表面形成完整的一层薄膜不影响传热，能防止电化学腐蚀和穴蚀。抑制水垢生成，对铜、黄铜、及非金属( 如软管、密封垫片) 均无损害。加有这种药剂的冷却水可用做造水机的热源，制得的淡水可直接饮用。使用这种药剂的用量控制及浓度是根据船用低速柴油机缸套冷却水及处理亚硝酸盐浓度而定的，具体见表2。表 2 亚硝酸盐浓度决定药剂的用量控制及浓度亚硝酸盐值

10、( 投药量 药水 (kg t) ppm) 蒸留水 自来水 有海水污染20o 2 0 5 0 6 540o 1 5 4 5 6 060o 10405580o 5 0l 0oO 0 4 3 5 45l 20o 3 0l 4O0 2540l 60o 2 03 5l 80o 3 02 0oO 控制范围 1 52 20o 1 0 2 52 40o 2 02 60o 1 32 80o控制范围 0 13 0oO3 20o 0 53 40o3 60o 控制范围3 80o4 0oO初次投药量2 4 5 4 6 7 对系统受油和水垢污染的冷却腔，加药前应先进行清洗。有可供清洗用的 UNITOR产品。去油污可用Se

11、aclean ， 去水垢可用 Descalex 。药末加入系统中的高温膨胀水箱。待药剂分散到整个系统后。应立即取水样进行化验。并根据化验结果对含药浓度进行调节。当达到所需要的要求后应每周再化验一次亚硝酸盐浓度化验是利用UNITOR公司提供的手提化验箱按说明进行：取经过滤后的试样5 ml 放人瓶内。再加蒸馏水至50 ml ，加入 2 片亚硝酸盐 1 号药片。待摇至融解后再放人1 片亚硝酸盐 2 号药片。待融解后再放人第二片2 号药片。这样一片片加入直至出现粉红色并保持1 min 以上。加入的 2 号药片总数乘以 1801P 得出亚硝酸盐的浓度值，再和附表比较。即可决定加药数量。亚硝酸盐的浓度一定要足够，否则金属表面薄膜不能保持完整，反而会加速电化学腐蚀。一般正常的亚硝酸盐范围： l 000 2 400 ppm ，使用 DIESELGUARDNB处理剂的最小和最大之间的最佳点为1 440ppm。此时缸套水的 PH值应被维持在83 10 0 之间，氯化物的水平应尽可能地低，最大不超过 50 ppm。3 2 乳化防锈油乳化防锈油品