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      次氯酸鈉用于循環(huán)水殺茵滅藻試驗(yàn)方案

      2011-12-20 03:49:24吳志遠(yuǎn)
      城市建設(shè)理論研究 2011年23期
      關(guān)鍵詞:水垢次氯酸鈉藻類

      吳志遠(yuǎn)

      我廠循環(huán)水為敞開式閉路循環(huán),其補(bǔ)充水為經(jīng)凈化的拖長江水,未經(jīng)任何殺茵處理,水中有機(jī)物、茵類較多,容易滋生藻類,現(xiàn)冷卻塔填料及池壁上有大量藻類生成,嚴(yán)重影響循環(huán)水換熱效果,為解決這一問題擬恢復(fù)生活水次氯酸鈉發(fā)生器用一循環(huán)水殺茵滅藻。為了使循環(huán)冷卻水系統(tǒng)正常運(yùn)行,能使換熱設(shè)備長期使用。防止冷卻水在循環(huán)使用后所產(chǎn)生的腐蝕、結(jié)垢及微生物污垢的危害,提高熱交換設(shè)備的冷卻效率,確保生產(chǎn)的正常運(yùn)行,就必須對(duì)循環(huán)冷卻水進(jìn)行水質(zhì)穩(wěn)定化學(xué)處理,這不僅能提高換熱器工作效率,延長設(shè)備的使用壽命,并且對(duì)節(jié)約能源(節(jié)水、節(jié)電)減少大修費(fèi)用及工作量,對(duì)保護(hù)環(huán)境都有非常積極意義。

      循環(huán)冷卻水系統(tǒng)為敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng),在長期運(yùn)行中與空氣接觸,空氣中灰塵、雜物等進(jìn)入系統(tǒng)中,水中有機(jī)物及適宜的溫度,菌藻滋生、繁殖速迅,長期運(yùn)行后生成大量生物粘泥及軟垢附著在冷卻設(shè)備、輸水管線等內(nèi)壁,影響到冷卻設(shè)備的冷卻效果及輸水管線的暢通,也會(huì)引起冷卻設(shè)備、輸水管線垢下腐蝕。

      . 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的冷卻水在不斷地循環(huán)運(yùn)行,水的蒸發(fā)、溫度升高、流速變化,各種無機(jī)離子和有機(jī)物質(zhì)的濃縮,冷卻塔和冷水池在室外受到陽光照射、風(fēng)吹雨淋、灰塵雜物和微生物的進(jìn)入等,以及設(shè)備和水的相互作用等多種因素的綜合作用,產(chǎn)生水垢附著、設(shè)備腐蝕和微生物的大量滋生,并由此引起設(shè)備的腐蝕穿孔和泄漏、冷卻效率的降低和產(chǎn)量的下降以及粘泥污垢堵塞管道等危害.

      沉積物(主要是垢)的析出和附著

      一般天然水都溶解有重碳酸鹽,這種鹽是冷卻水發(fā)生水垢附著的主要成份。

      在直流冷卻水系統(tǒng)中重碳酸鹽的濃度較低。在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中,重碳酸鹽的濃度隨時(shí)著蒸發(fā)濃縮而增加,當(dāng)其濃度達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí),或者在經(jīng)過換熱器傳熱表面使水溫升高時(shí),會(huì)發(fā)生下列反應(yīng):

      Ca(HCO3)2=CaCO3↓+CO2+H2O

      冷卻水經(jīng)過冷卻塔向下噴淋時(shí),溶解在水中的游離CO2要逸出,這就促使上述反應(yīng)向右方進(jìn)行。

      CaCO3沉積在換熱器傳熱表面,形成致密的碳酸鈣水垢,它的導(dǎo)熱性能很差。不同的水垢,其導(dǎo)熱系數(shù)不同,但一般不超過1.16w/(m2·k),而鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)為45 w/(m2·k),可見水垢形成,必然會(huì)影響換熱器的傳熱效率。

      水垢附著的危害,輕者是降低換熱器的傳熱效率,影響產(chǎn)量,增加能耗,嚴(yán)重時(shí),則換熱器、管道被堵。

      2.設(shè)備腐蝕

      “系統(tǒng)”中大量的設(shè)備是金屬制造的,長期使用循環(huán)冷卻水會(huì)發(fā)生腐蝕,減少設(shè)備使用壽命甚至穿孔,造成安全隱患。其腐蝕的原因是多種因素造成的。

      (1)均勻腐蝕 (2)點(diǎn)蝕

      (3)侵蝕 (4)選擇性腐蝕

      (5)垢下腐蝕 (6)縫隙腐蝕

      (7)水線腐蝕 (8)開裂腐蝕(應(yīng)力腐蝕開裂)

      1)冷卻水中溶解氧引起的電化學(xué)腐蝕

      系統(tǒng)中,水與空氣充分接觸(以便降溫),因此水中溶解的氧可達(dá)飽和狀態(tài)。當(dāng)換熱器與溶有O2的冷卻水接觸時(shí),由于金屬表面的不均一性和冷卻水的導(dǎo)電性,在金屬表面會(huì)形成許多腐蝕微電池,微電池的陽極區(qū)和陰極區(qū)分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng),促使微電池中的陽極區(qū)的部分金屬不斷溶解而被腐蝕。

      2)有害離子引起的腐蝕

      循環(huán)冷卻水在濃縮過程中,除碳鹽濃度隨濃縮倍數(shù)增長而增加外,其它的鹽類如氯化物、硫酸鹽等的濃度也增加,當(dāng)Cl-和SO42-離子濃度增高時(shí),會(huì)使金屬上保護(hù)膜的保護(hù)性能降低,尤其是Cl-的離子半徑小,穿透性強(qiáng),容易穿過膜層,置換氧原子形成氯化物,加速陽極過程的進(jìn)行,使腐蝕加速,所以氯離子是引起點(diǎn)蝕的主要原因一。

      3)微生物引起的腐蝕

      由于微生物排出的粘液與無機(jī)垢和泥砂雜物等形成的沉積物附著在金屬表面,形成氧的濃差電池,促使金屬腐蝕。此外,在金屬表面和沉積物之間缺乏氧,因此一些厭氧菌(主要是硫酸鹽還原菌)得以繁殖,當(dāng)水溫為20~50℃下繁殖更快。它分解水中的硫酸鹽,產(chǎn)生H2S,引起設(shè)備腐蝕其反應(yīng)如下:

      SO4 2-+8H+ + 8e =S2- + 4H2O + 能量(細(xì)菌生存所需)

      Fe2+ + S2- = FeS↓

      硫酸鹽還原菌(SRB)是一種弧形狀厭氧性細(xì)菌,在它體內(nèi)有一種過氧化氫酶,在厭氧條件下還原硫酸鹽生成硫化氫而獲得生存能力。SRB廣泛存在于水中及土壤中,在PH 5.5~8.5,溫度20~50℃下,以硫化物作營養(yǎng)源在厭氧條件下最適宜繁殖。SRB是金屬的微生物腐蝕中最普遍、最嚴(yán)重,也是最引人注目的菌類,它對(duì)金屬的腐蝕主要是通過陰極去極化作用,加速腐蝕過程。

      作為腐蝕產(chǎn)物FeS沉積在金屬表面上,與沒有被硫化亞鐵覆蓋的金屬又構(gòu)成腐蝕電池,這使SRB的腐蝕更加嚴(yán)重。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo),在最佳期生成條件下,SRB對(duì)碳鋼腐蝕率最大可達(dá)100密耳/年。

      SRB造成的腐蝕是強(qiáng)烈的局部點(diǎn)腐蝕,在點(diǎn)腐蝕區(qū)通常充滿黑色的腐蝕產(chǎn)物,其下面的金屬表面通常是光亮而活潑的。

      4)銅管脫鋅腐蝕

      這是電力系統(tǒng)及其它有黃銅換熱器企業(yè)最常見的腐蝕形式,凝汽器使用最多的銅材為黃銅,黃銅的脫鋅腐蝕是最常見的腐蝕形態(tài),它包括均勻型層狀脫鋅和局部型栓狀脫鋅,但主要為局部型栓狀脫鋅腐蝕,該腐蝕易造成局部穿孔,因此危害性較大。黃銅脫鋅腐蝕反應(yīng)式如下:

      陰極:1/2O2+H2O+2e→2OH-

      陽極:Zn?Cu→Cu2++Zn2++4e

      Cu2+在表面聚集,與金屬本體發(fā)生置換反應(yīng)如下:

      Cu2++Zn?Cu→Cu+Zn2+

      銅管脫鋅后的腐蝕產(chǎn)物可能為Zn(OH)2,ZnCO3?Zn(OH)2等并覆蓋在腐蝕點(diǎn)上,腐蝕產(chǎn)物加劇了管壁上水垢的形成和固體顆粒的沉積,沉積物下面的金屬因缺氧而成為陽極,與周圍部分形成氧的濃差電池而出現(xiàn)潰瘍型脫鋅,此潰瘍深入金屬內(nèi)部起到完全穿透。

      3.微生物的滋生和粘泥

      循環(huán)冷卻水中的微生物一般是指細(xì)菌和藻類,在新鮮水中,一般來說細(xì)菌和藻類都較少。但在循環(huán)水中,由于養(yǎng)分的濃縮,水溫的升高和日光照射,給細(xì)菌和藻類創(chuàng)造了迅速繁殖的條件。大量細(xì)菌分泌出的粘液像粘合劑一樣,能使水中飄浮的灰塵雜質(zhì)和化學(xué)沉淀物等粘附在一起,形成粘糊糊的沉積物粘附在換熱器的傳熱表面上。粘泥吸附在換熱器管壁上,除了會(huì)引起腐蝕外還會(huì)使冷卻水的流量減少,并降低換熱器的冷卻效率,嚴(yán)重時(shí),會(huì)將管子堵死,迫使停產(chǎn)清洗。

      次氯酸鈉是強(qiáng)氧化劑和消毒劑,可以有效去除循環(huán)水中細(xì)茵和病毒的數(shù)量,控制水中藻類的毓,去除水中的臭味,提高水的澄清度。次氯酸鈉發(fā)生且工作原理為:

      配制一定比例的食鹽水,插入電極,在一定電壓下,食鹽溶液由于離子的移動(dòng)和電極瓜發(fā)生導(dǎo)電作用氯根、氫氧根等負(fù)離子向陽極移動(dòng),鈉離子、氫離子向陰極移動(dòng)。

      鹽水溶液電解過程可用下列議程式表示:

      Nacl→Na++cl-

      陽極電解作用:

      陰極電解作用:

      在無隔膜電解裝置中,氫氣從溶液里向外逸出,對(duì)溶液起到一定的攪拌作用,使電極間的電解生成物發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)方程式如下:

      2Nacl+2ho=2NaOH+h2

      在無隔膜電解裝置中,溶液的總議程式即為上述兩方程式相加:

      F:法拉第電解常數(shù)

      次氯酸鈉發(fā)生器用作循環(huán)水殺茵滅藻平面圖如下所示:

      次氯酸鈉發(fā)生器建成至今損壞嚴(yán)重,1、電路及電路控制系統(tǒng)應(yīng)重新安裝。

      2、為向循環(huán)水中加藥需要新鋪設(shè)管道至循環(huán)水如圖所示。

      3、電極向安裝至今未處理,需解體對(duì)電極進(jìn)行預(yù)處理。

      調(diào)試步驟:

      1、將固體鹽(食用鹽或工業(yè)鹽)倒入定量溶鹽箱中,加水至定量位置,用機(jī)械充分?jǐn)嚢?,街鹽全部溶解,停止攪拌,靜置10分鐘,打開排放閥門,進(jìn)入儲(chǔ)液備用。

      2、讓鹽液流入電解槽、并調(diào)整流量計(jì),將轉(zhuǎn)子調(diào)至設(shè)備所需的流量流量刻度上,打開電源,電解工作開始,再旋轉(zhuǎn)整流器分線開關(guān),將直流電流與電壓調(diào)至設(shè)備的規(guī)定值,同時(shí)調(diào)節(jié)好冷卻水,將循環(huán)電解槽末槽的電解液溫度控制在20~35℃之間。

      調(diào)試時(shí)應(yīng)注意:

      1、3%鹽液配比應(yīng)準(zhǔn)確(濃度可偏高至3.5%),鹽液需經(jīng)沉淀后才能使用,否則會(huì)因大量結(jié)污堵塞管道和電極,使設(shè)備不能正常工作。

      2、應(yīng)保持導(dǎo)線接觸良好,以免在大電流作用下,接頭發(fā)熱,導(dǎo)線的 配用規(guī)格,應(yīng)滿足設(shè)備規(guī)定的直流電流值需要,否則將影響設(shè)備的正常工作。

      3、注意直流電源極性接線,正級(jí)(+)接陽極,負(fù)極(-)接陰 極,如反接會(huì)損壞電極。

      4、經(jīng)常注意觀察鹽液及冷卻水的流通情況,嚴(yán)防污垢堵塞電 解槽通道及排放流通管道。

      5、設(shè)備運(yùn)行時(shí),應(yīng)經(jīng)常觀察電解電流與電壓是否符合規(guī)定值。

      6、設(shè)備每運(yùn)行20—30小時(shí),利用自動(dòng)停機(jī)的間隔,將鹽水閥關(guān)閉,將電解循環(huán)槽中余氯排空,打開沖洗閥門進(jìn)行反沖洗一次(約3~5分鐘),防止電解循環(huán)槽中污垢大量沉積,影響電解效果,沖洗后,關(guān)閉沖洗閥及排空閥,打開鹽水閥,設(shè)備即可自動(dòng)運(yùn)行。

      7、在電解運(yùn)行中,有效氯含量應(yīng)控制在1%以內(nèi),含量太高可適當(dāng)降低電解液(鹽水)濃度或加大氯排放量、否則對(duì)電極的壽命有影響。

      運(yùn)行中技術(shù)指標(biāo)。

      次氯酸鈉用于循環(huán)殺茵滅藻,水中濃度應(yīng)控制在2g/m3—5g/m3。

      次氯酸鈉發(fā)生器出力3g/m3。

      循環(huán)水總量4000m3.

      則一次加藥27—67h,加藥間斷進(jìn)行,每20—30min清潔一次電極及管道。

      加藥次數(shù)視季度及具體情況。

      夏季,每15—20天一次。

      冬季,每20天一次。

      藻類滋生嚴(yán)重情況不應(yīng)增加藥次數(shù)。

      次氯酸鈉投入循環(huán)水中后可穿透細(xì)胞壁殺死細(xì)茵及藻類,使藻類死亡從波型板及池壁脫落形成淤泥沉入池地,從而改善現(xiàn)有冷卻塔熱交換效果,在加藥間斷期間水中殘留次氯酸鈉對(duì)細(xì)茵及藻類生成有掏作用,從而減緩藻類形成速度。綜上所述循環(huán)水中投加次氯酸鈉可徹底解決我廠循環(huán)水中藻類滋生現(xiàn)象,提高冷卻塔熱交換效果。

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