化学专业培训技巧讲义

化学专业培训讲义第一部分

循环冷却水处理2

电厂敞开式循环冷却水系统腐蚀沉积生物附着腐蚀产物沉积物下腐蚀滋生地点尘粒附着代谢产物滋生地点循环水运行中出现的问题三大问题：

金属的腐蚀指的是金属在周围介质(液体和气体)的作用下，由于化学反应、电化学反应或物理作用而使金属受到破坏或性能恶化的现象。在循环冷却水中，腐蚀与污垢是影响系统正常运行的两大主要障碍。腐蚀与污垢是互相联系制约：腐蚀产物会形成污垢，污垢又会引起腐蚀。腐蚀冷却水中金属腐蚀的机理金属的腐蚀是一个电化学过程由于种种原因，碳钢的金属表面并不是均匀的。当它与冷却水接触时，会形成许多微小的腐蚀电池（微电池）。其中活泼的部位成为阳极，腐蚀学上把它称为阳极区；而不活泼的部位则成为阴极，腐蚀学上把它称为阴极区。阳极反应：FeFe2++2e阴极反应：1/2O2+H2O+2e2OH-沉淀反应：Fe2++2OH-Fe(OH)2总反应：Fe+1/2O2+H2OFe(OH)2

典型的腐蚀电池Fe+2O2O2O2-OH-电流阴极阳极Fe(OH)3Fe(OH)2电解液（四大因素）冷却水中金属腐蚀的控制方法添加缓蚀剂选用耐蚀材料的换热器用防腐涂料涂覆阴极保护（牺牲阳极法）吸附膜Cu++

铜金属++CuTTATTATTATTATTATTATTATTATTATTATTATTATTATTATTATTATTATTA（甲基苯并三唑）沉积物水垢污泥：1、淤泥2、黏泥3、腐蚀产物水垢由于循环水在冷却过程中不断地蒸发，使水中含盐浓度不断增高，超过某些盐类的溶解度而沉淀。常见的有碳酸钙、磷酸钙、硅酸镁等垢。水垢的质地比较致密，大大的降低了传热效率。Ca(HCO3)2→CaCO3↓+CO2↑+H2O

污泥相对于水垢而言较疏松，体积较大，又称软垢。是引起垢下腐蚀的主要原因。是某些细菌如厌氧菌生存和繁殖的温床。一般是由颗粒细小的泥砂、尘土、不溶性盐类的泥状物、胶状氢氧化物、杂物碎屑、腐蚀产物、油污、特别是菌藻的尸体及其粘性分泌物等组成。淤泥：以泥沙、粉尘为主的软垢。黏泥：又称生物沉积物。由微生物及其分泌物和残骸组成，为极有润滑感的胶状黏泥或粘液。腐蚀产物：由于设备腐蚀而产生的金属氧化物，主要为氧化铁和氧化铜。防止结水垢的方法除去部分成垢离子：碳酸钙水垢的成垢离子是钙及碳酸根（碳酸氢根转化而来）离子，在补充水硬度或碱度较高时，可在预处理工艺中除掉部分碱度或硬度，即采用软化补充水。常有方法有离子交换法和石灰石处理法。加酸或二氧化碳：降低循环水的碱度，稳定碳酸氢盐。在循环水中加入阻垢剂：破坏碳酸钙等结垢盐类的结晶生长，防止水垢沉积。防止生成污垢的方法补充水的预处理：对补充水进行混凝澄清处理，降低水中的悬浮物含量。旁流过滤：从循环水系统中分流出一定量的旁流水进行过滤处理，降低循环水中的悬浮物含量。机械清除：当凝汽器铜管内积有污垢而影响传热时，可在停机或降低负荷的情况下进行机械清除。常用的方法有压缩空气和高压水枪冲洗，显然此方法要好用大量的人力，而影响机组的正常运转。微生物粘泥（简称粘泥）：指由于水中溶解的营养源而引起细菌、丝状菌（霉菌）、藻类等微生物群的增殖，并以这些微生物为主体，混有泥砂、无机物和尘埃等，形成附着的或堆积的软泥性沉积物。微生物粘泥微生物种类细菌

1、产粘泥细菌

2、铁沉积细菌

3、产硫化物细菌

4、产酸细菌真菌：霉菌、酵母藻类：蓝藻、绿藻、硅藻微生物粘泥引起的故障降低热交换效率堵塞热交换器，泵压上升，流量减少加速腐蚀降低冷却塔的效率，填料变形、脱落处理药剂的吸附、浪费外观污染（环境公害）微生物对铁和低碳钢的腐蚀铁细菌在金属表面构成锈瘤引起腐蚀硫酸盐还原菌使金属产生点蚀，生成黑色的硫化铁沉积物硫杆菌产生硫酸使介质PH降低，引起腐蚀其他好氧菌产生有机酸，引起不同程度的腐蚀影响微生物和粘泥的环境因素微生物的营养源水温pH值溶解氧光细菌数悬浮物粘泥量粘泥附着度流速冷却水系统中微生物的控制方法1、选用耐蚀材料2、控制水质3、采用杀生涂料4、阴极保护5、清洗6、防止阳光照射7、旁流过滤8、混凝沉淀9、添加杀生剂附图1:附图2:附图3:循环水处理常用指标PH值浓缩倍数悬浮物和浊度含盐量钙离子浓度总铁碱度氯离子浓度总磷电导率PH值定义：氢离子活度（浓度）的负对数，表示溶液的酸碱浓度，PH小于7为酸性，7为中性，大于7为碱性。目的：PH值是循环水结垢判定的指标之一，是水质分析中计算碳酸盐各组分的依据。国标控制标准：7.0～9.2

均匀腐蚀主要发生在低PH值的酸性溶液中

1、冷却水系统酸洗时。

2、加酸调节pH的冷却水系统，加酸过多.在腐蚀过程中，金属逐渐变薄，最后被破坏。浓缩倍数定义：循环水中某物质的浓度与补充水中该物质的浓度之比。在敞开式循环冷却水系统中，由于不断蒸发，水中离子含量愈来愈高。因氯离子在水中最稳定，计算浓缩倍率通常选用的物质是氯离子。公式：N＝CL-循/CL-

补目的及意义：提高循环冷却水的浓缩倍数可以降低补充水量以节约水资源，可以降低排污水量，以减少废水处理量。提高循环冷却水的浓缩倍数还可以节约水处理药剂的消耗量，降低水处理成本。控制标准：3.0～3.5浓缩倍数－没有浓缩（1倍）钙Ca镁Mg钠Na重碳酸盐HCO3氯化物Cl硫酸盐SO4-+++++++------

浓缩两倍-+++++++-------+++++---++---

浓缩四倍-+++++++-------++++--+++--浊度定义：由悬浮物及胶体物质引起的水样的浑浊程度(单位NTU

)。循环水中的悬浮物通常是由砂子、尘埃、淤泥、黏土、腐蚀产物和微生物等组成。目的及意义：水中的悬浮物质往往沉积在循环水流速较慢或流速突然降低的部位形成淤泥，从而影响换热器的冷却效果和造成垢下腐蚀。浊度能够反映水中悬浮物及胶体颗粒的多少，浊度大的水质结垢的可能性也增大。控制指标：根据设计规范要求循环水浊度小于20NTU。含盐量定义：含盐量是指水中溶解性盐类的总浓度。含盐量是衡量水质好坏的一项重要指标，其单位常用mg/L表示。目的及意义：含盐量高的水中，CI-和SO42-的含量往往较高，因而水的腐蚀性较强。如果Ca2＋、Mg2＋和HCO3-的含量较高，则水的结垢倾向较大。因此，循环冷却水中含盐量较高时，水的腐蚀倾向或结垢倾向将增大。钙离子浓度从结垢的角度来看，钙离子是循环水中最主要的成垢阳离子。因此，循环水中钙离子浓度不宜过高。总铁循环水中的铁离子既可以是由补充水带入的，也可以是由循环水系统中钢设备腐蚀所产生的。它是循环水中的一种污垢生成物质。有人曾把循环水中的总铁浓度作为估计钢铁设备腐蚀情况的依据。循环水中总铁浓度为0.1～0.2mg/L时为正常；总铁浓度为0.5～1.0mg/L时为过高；而总铁浓度＞1mg/L时则为腐蚀的信号。《设计规范》中要求，循环水中总铁含量一般易小于0.5mg/L。碱度定义：碱度是指水中能与强酸（HCl或H2SO4）发生中和作用的碱性物质的含量。循环冷却水中的碱性物质主要是HCO3-和CO32-。碱度的单位可用mmol/L（H＋计）或mg/L（CaCO3计）表示。意义：甲基橙碱度是表征循环水中产生碳酸盐垢的成垢阴离子数量和结垢倾向的一个重要参数。在循环水中，为了降低水中的碳酸氢根的含量，使水中的Ca(HCO3)2转变成溶解度相对碳酸钙较大的硫酸钙，需要进行加酸处理。所以，碱度可为循环水中加酸量的多少提供一个控制依据。控制标准：目前各电厂一般控制在6.5～8.5mmol/l氯离子浓度监测目的及意义：氯离子是一种腐蚀性离子，它能破坏碳钢、不锈钢和铝等金属或合金表面的钝化膜，引起金属的点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀破裂。另外，氯离子也是计算循环水中浓缩倍率的依据。控制标准：根据设计规范要求，循环水中氯离子和硫酸根离子之和必须小于1500mg/L总磷来源：天然水中的磷酸盐的浓度是很低的。循环冷却水中的磷酸盐通常是作为水处理剂而被加入水中。监测意义：磷酸盐是一类广泛使用的阻垢缓蚀剂。它既有阻垢作用，又有缓蚀作用。磷酸盐虽不易水解，但会被活性氯降解为正磷酸盐。为了达到阻垢、缓蚀的作用，循环冷却水系统中必须维持一定量的磷酸盐浓度，因此循环冷却水中磷含量的测定是日常监测的重要项目。总磷浓度即反映水中药剂的加入量的多少，药剂浓度必须达到一个合适的值才能起到阻垢缓蚀的效果，但浓度太高亦无必要反而造成药剂的浪费。控制标准：目前山东天庆药剂控制在3.0～3.8之间电导率定义：电阻率的倒数称为电导率。电导是物质导电的能力。测定意义：为了了解水中盐类离子浓度的概况而测定，电导率高的水一般水质差，容易发生故障。循环水水质要求（GB50050-1995）序号项目单位要求和使用条件水质控制标准1PH-根据药剂配方确定7.0-9.22悬浮物mg/L-≤203甲基橙碱度mg/L根据生产工艺要求≤5004Ca2+mg/L根据药剂配方及工况条件确定30-2005Fe2+mg/L-≤0.56Clˉ（凝汽器选材导则）mg/LHSn70-1A＜150；短期＜400HSn70-1AB＜20007SO42-mg/LSO42-和Clˉ之和≤1500循环水系统的运行调整加酸处理阻垢法加酸处理原理：是把碳酸氢根的碱性中和掉，使水中的Ca(HCO3)2转变成溶解度相对碳酸钙较大的硫酸钙。其反应如下：

Ca(HCO3)2+H2SO4=CaSO4+2CO2↑+H2O但加酸的量并不需要使循环水中的碳酸氢根全中和，只要维持循环水中留下的碳酸盐硬度不超过它的极限碳酸盐硬度即可。阻垢法阻垢剂：向冷却水中添加少量的化学药剂，就可起到阻止生成水垢的作用。CaCO3结晶过程示意图

结垢机理

钙垢析出的过程就是微溶性盐从溶液中结晶沉淀的过程。其首先要生成晶核，形成少量的微晶粒，这些微晶粒在溶液中通过热运动发生相互碰撞和金属器壁碰撞，小晶体变成大晶体，并在金属器壁形成覆盖传热面的垢层。阻垢机理有机膦酸盐的阻垢机理：碳酸钙晶粒吸附有机膦酸盐的分子后，打乱了晶格的排列次序，不易形成碳酸钙的大颗粒结晶。由于表面现象的影响，小晶粒的碳酸钙溶解度较大，因而起到了阻垢作用。同时，由于碳酸钙吸附有机膦酸盐后，碳酸钙内部产生较大的内应力而发生畸变，从而产生一些较大的非结晶颗粒，这种非结晶颗粒不易成垢，容易形成水渣被水流冲散。

第二部分水汽系统汽包锅炉中的水汽系统蒸汽钠和硅:由于钠盐和硅酸往往是蒸汽携带的主要杂质，所以对钠和硅含量的监测是监督蒸汽品质的主要指标。

电导率:

电导率的测定，操作简便、灵敏度高，因此高压以上的锅炉为了及时掌握蒸汽中的含盐量，常将蒸汽经冷凝后通过氢离子交换柱，连续测定其电导率的大小，从而反映出蒸汽含盐量的状况。采用氢离子交换后的电导率而不采用总电导率，是为了避免蒸汽中氨的干扰（对凝结水电导率测定也是如此）。饱和蒸汽和过热蒸汽同时监督便于检查蒸汽品质劣化的原因。例如，饱和蒸汽品质较好，而过热蒸汽品质不良，表明蒸汽在减温器内被污染。可以判断饱和蒸汽中的盐类在过热器内的沉积量。给水硬度：为防止锅炉及给水系统的结垢，避免锅水中产生过多的水渣，须严格控制给水硬度。油：由于给水中若含有油质，将有可能造成炉管内和过热器内生成导热系数极少的附着物，危及锅炉安全运行；同时油质还易使锅水形成泡沫，劣化蒸汽品质，因此，须对给水中油质进行监督。溶解氧：为了防止系统发生氧腐蚀，监督除氧器的除氧效果而进行监测。联氨：给水中加联氨时，应监督给水中的过剩的联氨，以确保除去残余的溶解氧，并消除因给水泵不严密等异常情况时偶然漏入的氧量。pH值：为了防止给水系统腐蚀，给水pH值应控制在规定范围内。若给水pH值过高，虽对防止钢材的腐蚀有利，但因为提高给水pH值通常是用加氨的方法，所以有时给水pH值过高意味着水汽系统中氨含量较高，有可能会引起铜部件的氨蚀。所以给水最佳pH值应以保证热力系统铁、铜腐蚀产物最少为原则。铁和铜为了防止炉中产生铁垢和铜垢，必严格监督给水中的铁和铜含量。另外，给水中铁和铜含量，还可作为评价热力系统金属腐蚀情况的依据之一。电导率为了在锅炉排污率不超过规定值的情况下，保证锅水中的电导率不超过允许值，应监督和控制给水中的电导率。凝结水硬度：由于凝汽器泄漏时会造成凝结水中硬度含量升高，并导致给水硬度不合格，所以应对凝结水硬度进行监督。溶解氧：在凝汽器和凝结水泵不严密处漏入空气，是凝结水增高的原因。凝结水含量较大时，易引起凝结水系统腐蚀，还会使随凝结水进入给水的腐蚀产物增多，影响给水水质，所以应监督凝结水中的溶解氧。电导率：为了能及时发现凝汽器的泄漏，测定凝结水的电导率是最方便的方法。通常当发现电导率比正常测定测大得多时，就表明凝汽器发生了泄漏。锅炉水PH值：PH值低于9.0时，水对锅炉钢材的腐蚀性增强。炉水中磷酸根和钙离子的反应只有在pH值足够高的条件下，才能生成容易排除的水渣，从而较好地达到防垢的目的。为了抑制锅水中硅酸盐的水解，减少硅酸在蒸汽中的溶解携带量。锅水中的PH值太高，炉水中游离氢氧化钠易引起碱性腐蚀。二氧化硅、电导率：限制炉水中这些指标的含量，是为了保证蒸汽汽质合格。炉水中这些指标的最大允许含量不仅与锅炉汽水品质的参数、汽包内部装置的结构有关，而且还与运行工况有关。测定炉水含硅量，还可测算锅炉的排污率，并了解锅水中含硅量对蒸汽含硅量的影响。磷酸根：锅炉水中应维持有一定量的磷酸根，以防止受热而结生钙垢。磷酸根太少不利防垢，而过多则会产生易溶盐“隐藏”现象，故应将磷酸根控制在合适的范围内。氯离子：锅水的氯离子超标时，可能会破坏水冷壁管的保护膜并引起腐蚀（在炉管热负荷高的情况下，更易发生这种现象）。此外，如锅水CI-含量较高，会使蒸汽携带CI-进入汽轮机内，有可能引起汽轮机内高级合金钢的应力腐蚀损坏。第三部分除盐水处理系统除盐水处理系统工艺流程机械加速澄清池工作原理：搅拌机叶轮下部浆叶在澄清池第一反应室完成机械搅拌，使经加药混合后所产生的微絮体与回流泥渣中原有矾花再度发生碰撞吸附，形成较大的絮粒，然后由叶轮提升到第二反应室，再由分离室进行分离，清水上升由集水装置收集，泥渣在澄清区下部回流到第一反应室。由刮泥机刮集定期排走，达到原水澄清分离的效果。控制标准：浊度≤10NTU；沉降比15-25%机加结构示意图重力式无阀滤池工作原理：无阀滤池滤层不断截留悬浮物，造成压头损失越来越大，水位也就不断提高，当水位达到虹吸辅助管管口时，水自该管中落下，通过抽气管借带虹吸下降管中的空气，当真空度达到一定值时，便发生虹吸作用。这时，水箱中的水自下而上通过滤层，对滤层进行反冲洗，当冲洗水箱水位降到虹吸破坏管管口时，空气进入虹吸管，破坏虹吸作用，滤池反洗结束，进入下一周期的工作。重力无阀滤池构造及工作原理双层机械滤料过滤器工作原理：包括机械筛分和接触混凝两种作用。机械筛分：过滤器滤料间孔眼往往很小，尤其在滤层上表面，水流经过的时候该类孔眼将截留部分悬浮物，同时截留下来的悬浮物重叠架桥，从而形成孔眼更小的滤网，以除去更小的悬浮物。接触混凝：过滤器内滤料排列比较紧密，悬浮物胶体在流经滤料间弯弯曲曲的孔道时，极易与滤料颗粒撞击，由于胶体悬浮物具有较强的表面活性，便吸附在滤料颗粒上被除去。控制指标：浊度≤1NTU双层滤料机械过滤器示意图活性炭过滤器工作原理：活性炭是由动物炭、木炭等经药剂处理或高温焙烧等活化过程制成的，其内部有非常多的空隙，比表面积为500～1700m2/g。活性炭可用于气相吸附，也可用于液相吸附；主要吸附水中的有机物，对有机物的吸附率约为20%～80%；还可去除水中的臭气、有色物质、游离氯、油污、表面活性剂等。活性炭过滤器示意图和双滤料过滤器相似。超滤超滤：利用超滤膜为过滤介质，以压力差为驱动力的一种膜分离过程。在一定的压力下，当水流过膜表面时，只有水分子、无机盐及小分子物质能够透过膜，而水中的悬浮物、胶体、微生物等物质则不能透过膜，从而达到净化水质的目的。透膜压差：指超滤膜进水侧与产水侧之间的压力差，又称过膜压差。透膜压差=(进水压力+浓水压力)/2一产水压力错流过滤：指部分进水透过膜元件形成产水，其余部分形成浓水的过滤方式死端过滤：指进水全部透过膜元件形成产水的过滤方式，又称全量过滤。中空纤维超滤膜海绵状多孔支撑层(2万倍)超滤装置超滤－膜、孔径、装置

表面过滤，易于清洗，抗污染；不能排除吸附和生物繁殖的作用；SDI膜片的例证水UF膜UF膜UF膜UF膜超滤膜的表面过滤超滤的过滤、正洗、反洗过滤正洗反洗浓溶液稀溶液半渗透膜初始状态浓溶液稀溶液半渗透膜渗透现象ΔP溶液升高到此点以达到压力平衡渗透：是指稀溶液侧中的水分子自发地透过半渗透膜进入浓溶液侧的水分子流动现象。渗透原理稀溶液半渗透膜P＞ΔP施加外力P反渗透：在浓溶液侧施加压力以克服渗透压，当高于自然渗透压的操作压力施加于浓溶液侧时，溶剂会逆向透过半透膜，使稀溶液侧的溶剂增加，这种现象称为反渗透。反渗透原理浓溶液反渗透系统-预处理反渗透技术在恶劣地表水（黄河水）为水源的系统处理中的应用产品水浓水还原剂澄清池无阀滤池清水箱清水泵凝聚剂杀菌剂机械活性炭过滤器过滤器高压泵RO反渗透系统图片卷式ＲＯ膜解剖图集水管原水密封件渗透液浓缩液膜渗透液流向原水导布导网反渗透组装图给水O型圈浓水产水膜外壳膜元件污染密度指数SDI值表征反渗透系统进水水质的重要指标。有时也称为污染指数（FI值）基本原理：测量在30psi（0.21MPa)给水压力下用0.45um微滤膜过滤一定量的原水所需要的时间执行标准：无超滤系统＜5.0，有超滤系统＜2.0将测试膜片小心放在测试膜盒内，用少许水润湿膜片，拧紧“O”形密封圈，将膜盒垂直放置，还应注意膜片有正反面的区别调节进水压力至0.21MPa并立即计量开始过滤500mL水样的时间t0（通过连续不断的调节，使进水压力始终保持不变）在进水压力为0.21MPa下连续过滤15分钟15分钟后继续记录过滤同样500mL所需的时间t15

，保留滤器上的膜片以便作进一步的分析当t15是t0的4倍时，SDI值是5。如果水样完全将膜片堵塞住时，SDI值为6.7

SDI测量方法

SDI(污染指数)1－t0/t15SDI＝×10015反渗透膜系统-膜元件的化学清洗胶体铁的污染：被铁污染的膜元件，膜表面为红褐色。如下图：微生物污染：膜元件解剖后，膜表面和进水流道附着粘稠状物质，并伴有臭味。如下图：除盐原理当水依次通过氢离子阳树