课程名称：《水质工程学I》第周，第29讲次摘要第十章循环冷却水水质（稳定）处理（水质稳定处理）S10-1循环冷却水的特点及处理要求授课题目（章、节）【目的要求】通过本讲课程的学习，学会建立的方法，的特点。【重点】【难点】内容【本讲课程的引入】【本讲课程的内容】第十章循环冷却水水质（稳定）处理（水质稳定处理）S10-1循环冷却水的特点及处理要求直流式：用后直接排放（水量大）密闭式：完全封闭，与大气仅有热量传递，无水量传质散热。冷却水系统损失水量小，水质处理单纯。问题：腐蚀。开式：水质处理最复杂，应用的最多（主要讲蔽开式系统水处理）一、循环水的处理特点和任务1、水垢：原因：CaCO3，Mg(OH)2危害：交换器热交换效率下降，管道过水断面减小，增加管阻，耗能。造成事故。2、腐蚀：防止水对金属管道及器件的腐蚀。3、污垢：悬浮物，有机或无机物质一一产生泥垢
课程名称：《水质工程学 I》 第 周，第 29 讲次 摘 要 授课题目（章、节） 第十章 循环冷却水水质（稳定）处理（水质稳定处理） §10-1 循环冷却水的特点及处理要求 【目的要求】通过本讲课程的学习，学会建立的方法，的特点。 【重 点】 【难 点】 内 容 【本讲课程的引入】 【本讲课程的内容】 第十章 循环冷却水水质（稳定）处理（水质稳定处理） §10-1 循环冷却水的特点及处理要求 直流式：用后直接排放（水量大） 密闭式：完全封闭，与大气仅有热量传递，无水量传 质散热。 冷却水系统 损失水量小，水质处理单纯。问题：腐蚀。 敝开式：水质处理最复杂，应用的最多（主要讲敝开 式系统水处理） 一、循环水的处理特点和任务 1、水垢：原因：CaCO3，Mg(OH)2 危害：交换器热交换效率下降，管道过水断面减小，增加管阻， 耗能。造成事故。 2、腐蚀：防止水对金属管道及器件的腐蚀。 3、污垢： 悬浮物，有机或无机物质——产生泥垢
微生物及其分秘物一一粘垢。任务：防止或减轻水垢、防止或减轻水对设备及管系统的腐蚀、防止或减轻系统中产生的污垢。二、循环冷却水的基本水质要求：常用腐蚀和沉积物控制要求一一基本水质指标。表 24-1散开式循环冷却系统冷却水主要水质指标充许值项日要求杀作1.年书垢热阻<9.5×10mhC/k<202.有油类粘性污染物时，年污垢热脏<1.4×10*m2-b-T/kJ浊3，腐证率<0.125mm/a度1.年污新热用<1.4×10*mhC/k)<501(度)2.腐蚀率<1.2mm/a1.年污热用≤1.+×10m·h-t/kl<1002.腐纯率1.2mm/起<3000电导率（/cm）采用级蚀剂处理<7来用阻垢剂处理点或度（mmol/1）6.5~9.0PHA注：表中多总美指标当于强酸盐硬登控割指标。即极限碳酸战模度，以C（Ca2）计，详见24.1.3及21.1表中要求条件：1、年污垢热阻m·h·℃/kJ2、腐蚀率：mm/a并且总碱度：以C（1/2Ca2+)计，是极限碳酸盐硬度。（一）腐蚀率：每年平均腐蚀深度（mm/a）C.由实验确定。C,=8.76β-PpFtPo，P一一腐蚀前后金属重量；gp一一金属密度；g/cmF一一试件表面积：m2t一一试验（腐蚀作用）时间。h1、点蚀系数：金属最大腐蚀深度与平均腐蚀深度之比
微生物及其分秘物——粘垢。 任务：防止或减轻水垢、防止或减轻水对设备及管系统的腐蚀、 防止或减轻系统中产生的污垢。 二、循环冷却水的基本水质要求： 常用腐蚀和沉积物控制要求——基本水质指标。 表中要求条件： 1、年污垢热阻 m 2·h·℃/kJ 2、腐蚀率：mm/a 并且总碱度：以C( 1/2 Ca2+)计，是极限碳酸盐硬度。 （一）腐蚀率：每年平均腐蚀深度（mm/a） CL由实验确定。 Ft P P CL − = 0 8.76 P0，P——腐蚀前后金属重量；g ρ——金属密度；g/cm3 F——试件表面积；m 2 t——试验（腐蚀作用）时间。h 1、点蚀系数：金属最大腐蚀深度与平均腐蚀深度之比
反映的是点蚀危害程度。Co-C2、缓蚀率n：处理后的水质腐蚀率降低的效果。n=CoC，C一一循环水未处理和处理后的腐蚀率。（二）污垢热阻：1、热阻：传热系数（K）的倒数。2、污垢热阻：（R.）由于结垢和污垢沉积使热交换器热阻增加的量称为污垢热阻。（㎡2·h·℃/KJ）111111R, =。K。K,K一一未结垢所测总传热系数；kJ/m·h·℃K.一一运行t时间（结垢了）所测总传热系数；中，一一积垢后传热效率降低百分数。可作t～R.的变化曲线，工作中应用，可做控制指标。二、循环冷却水的积垢和腐蚀（一）水质影响因素：1、循环水的水质污染：（1）补充水带来污染：悬浮物，溶解盐，有机物，微生物。（2）水处理引起的污染：药剂带入杂质，冷却时，大气带进杂质：尘埃，杂草，树叶，有机物。（3）工艺流体的漏入。（4）系统内部产生的污染：金属，砼受腐蚀脱落产物，藻类脱落物。2、循环水脱CO2作用：在冷却塔中有一定量的CO2进入空气。Ca(HCO3)→CaCO3++CO2++H20由于CO2进入空气中，使反应产生水垢
反映的是点蚀危害程度。 2、缓蚀率η：处理后的水质腐蚀率降低的效果。 0 0 C C −C = C0，CL——循环水未处理和处理后的腐蚀率。 （二）污垢热阻： 1、热阻：传热系数（K）的倒数。 2、污垢热阻： （Rt）由于结垢和污垢沉积使热交换器热阻增加的 量称为污垢热阻。（m 2·h·℃/KJ） = − = − = −1 1 1 1 1 1 1 t 0 t 0 0 0 t t K K K K K R K0——未结垢所测总传热系数；kJ /m2·h·℃ Kt——运行 t 时间（结垢了）所测总传热系数； ψt——积垢后传热效率降低百分数。 可作 t～Rt 的变化曲线，工作中应用，可做控制指标。 二、循环冷却水的积垢和腐蚀 （一）水质影响因素： 1、循环水的水质污染： （1）补充水带来污染：悬浮物，溶解盐，有机物，微生物。 （2）水处理引起的污染：药剂带入杂质，冷却时，大气带进杂质： 尘埃，杂草，树叶，有机物。 （3）工艺流体的漏入。 （4）系统内部产生的污染：金属，砼受腐蚀脱落产物，藻类脱落物。 2、循环水脱CO2作用：在冷却塔中有一定量的CO2进入空气。 Ca(HCO3)→CaCO3↓+CO2↑+H2O 由于CO2进入空气中，使反应产生水垢
3、循环水的浓缩作用：补充水量=损失水量=P=P,+P,+P3+P设补充水含盐量Ss循环水含盐量S，补充水带进盐：S（P,+P2+P+P）风吹、排污渗漏及生产耗水带走的盐量S （P2+P3+P4)系统运行一定时间后，带进盐～带走盐系统中的含盐量趋于一个稳定值，用S表示，即：SB（P+P2+P3+P4）=Sp（P2+P3+P4）4_PSp_P+P+P+PP1+P-P-1"P-PSsP+P+PSt=+7P令其为：K=SBP-PK一一浓缩倍数。由于有P,→K大于1→Sp>S→系统有可能结垢单位：mg/L4、溶解度与温度的关系：0204060t80100956539262015CaCO391086.55.75.2Mg(OH)2水温变化的影响：（1）热交换器中：
3、循环水的浓缩作用： 补充水量=损失水量=P=P1+P2+P3+P4 设补充水含盐量 SB循环水含盐量 S， 补充水带进盐：SB（P1+P2+P3+P4） 风吹、排污渗漏及生产耗水带走的盐量： S（P2+P3+P4） 系统运行一定时间后，带进盐≈带走盐 系统中的含盐量趋于一个稳定值，用SP表示， 即： SB（P1+P2+P3+P4 ）=SP（P2+P3+P4） 1 1 2 3 4 1 1 2 3 4 1 P P P P P P P P P P P P P S S B p − = + − = + + + + + = 令其为： 1 1 1 P P P S S K B p − = = + K——浓缩倍数。 由于有 P1→ K 大于 1→SP＞SB→系统有可能结垢。 4、溶解度与温度的关系： 单位：mg/L t 0 20 40 60 80 100 CaCO3 95 65 39 26 20 15 Mg(OH)2 10 9 8 6.5 5.7 5.2 水温变化的影响： （1）热交换器中：
t升高，Ca2、Mg*的盐类溶解度降低。当Ca、Mg及HCOs-OH-含量高于溶解度时。水失去稳定性（可能）产生结垢。（2）冷却塔：t下降；Ca、Mg的盐类溶解度升高。即有HCOs水显酸性产生腐蚀。（3）系统由温度引发的：低温区（设备冷水进口）一一腐蚀高温区（设备热水出口）一一结垢（二）金属化学腐蚀：化学已学过：是电位差使电子迁移的过程。1、电池阳极：铁失去了2个电子：Fe—2e→Fe22、电池阴极：电子沿铁中电阻小的途径达到阴极部位。（1）酸性水或中性水：H2H+2e→H2而 Fe2*+20H-Fe(OH)Fe（OH)2致密层，保护铁不再被氧化。由H2和Fe(OH)2的生成而引起电位差的变化称为极化极化的作用一一抑制金属腐蚀。（阻兰：烤兰）1（2）当水中有溶解氧时021H,+=2→H,0O2阴极继续：2Fe(OH)-O, +H,0→2Fe(OH), +OHFe（OH）3一铁锈，起去极化作用
t 升高，Ca2+、Mg2+的盐类溶解度降低。当 Ca2+、Mg2+及 HCO3 － 、 OH－含量高于溶解度时。水失去稳定性（可能）产生结垢。 （2）冷却塔： t 下降； Ca2+、Mg2+的盐类溶解度升高。即有 HCO3 水显酸性产 生腐蚀。 （3）系统由温度引发的： 低温区（设备冷水进口）——腐蚀 高温区（设备热水出口）——结垢 （二）金属化学腐蚀：化学已学过：是电位差使电子迁移的过程。 1、电池阳极： 铁失去了 2 个电子：Fe－2e-→Fe2+ 2、电池阴极：电子沿铁中电阻小的途径达到阴极部位。 （1）酸性水或中性水：H + 2H+ +2e- →H2 而 Fe2++2OH-→Fe(OH)2 Fe(OH)2致密层，保护铁不再被氧化。 由H2和Fe(OH)2的生成而引起电位差的变化称为极化。 极化的作用——抑制金属腐蚀。（阻兰；烤兰） （2）当水中有溶解氧时O2 H2 O2 H2O 2 1 + → 阴极继续： ( ) ( ) − Fe OH 2 + O2 + H2O → 2Fe OH 3 + OH 2 1 2 Fe（OH）3—铁锈，起去极化作用
继续腐蚀金属。（3）碱性水中：阴极直接产生OH-O, +2e-→2OH-→Fe2+→Fe(OH),H,O+N3、凡是金属表面的两部位间存在差异（电位差），就会发生腐蚀。电位低的成为阳极，受腐蚀。电位高的成为阴极，产生沉积物。4、形成差异的原因：PH值（H，OH）；溶解氧；溶解盐；悬浮物；沉积物微生物等。（金属中的杂质等合金）（三）循环水水质稳定的判别：1、极限碳酸盐硬度法：Hjz水中CO,与碳酸盐硬度应保持平衡关系，保持不结垢的碳酸盐硬度一一极限碳酸盐硬度Hiz，经验公式：条件t=30～65℃耗氧量<25mg/12.84H,Ot-408-Hi[02.8[0] (t- 40)35.5-17J（107[0]一一补充水的耗氧量；mg/1H一一补充水的非碳酸盐硬度；t一一循环水的最高水温。当t<40℃时，仍以40℃计。浓度平衡时，碳酸盐硬度H=KHB。He一一补充水的碳酸盐硬度。K一一浓缩倍数
继续腐蚀金属。 （3）碱性水中：阴极直接产生OH－ ( )2 2 2 2 2 2 2 1 H O + O + e → OH → Fe → Fe OH − − + 3、凡是金属表面的两部位间存在差异（电位差），就会发生腐蚀。 电位低的成为阳极，受腐蚀。 电位高的成为阴极，产生沉积物。 4、形成差异的原因： PH 值（H +，OH-）；溶解氧；溶解盐；悬浮物；沉积物微生物等。 （金属中的杂质等合金） （三）循环水水质稳定的判别： 1、极限碳酸盐硬度法： Hjz 水中 CO2与碳酸盐硬度应保持平衡关系，保持不结垢的碳酸盐硬 度——极限碳酸盐硬度 Hjz，经验公式：条件 t=30～65℃ 耗氧量＜25mg/l 3 10 40 7 0 6 2.84 7 0 5.5 40 3 0 8 2.8 1 − − + − − − = + − t t H H y Z j [O]——补充水的耗氧量；mg/l Hy——补充水的非碳酸盐硬度; t——循环水的最高水温。当 t＜40℃时，仍以40℃计。 浓度平衡时，碳酸盐硬度HC=KHB。 HB——补充水的碳酸盐硬度。 K——浓缩倍数
（1）当Hc=KHs≤Hiz水质不结垢（不结垢，但要排污）（2）当KH>Hiz产生水垢应处理。Hiz一一仅判定是否结垢，不能判定腐蚀，2、水质稳定性指标：饱和指数IL，稳定指数I（1）饱和指数：（LangelirSaturationIndex）I= pHo-pHs(书：LSI=pHo-pH。）pHo—一水的pH值。pH。一一水的CaCO饱和pH值当I>O时，CaCO处于过饱和，有结垢的倾向。当I<0时，CaCO未饱和而CO2过量，水有腐蚀性。当I=0时，水质稳定。工程控制：I=±（0.25～0.30）范围内。（2）、稳定指数：I（Rgznar）经验式：Ix=2pHspH。Is=4.0~5.0水有严重结垢倾向；Ix=5.0～6.0水有轻微结垢倾向；Ix=6.0～7.0水有轻微结垢或腐蚀倾向；Is=7.0~7.5腐蚀显著；Is=7.5～9.0时，严重腐蚀。它不能提供计算数据，仅能判断水的结垢和腐蚀的倾向。3、结垢控制指标：（1）其它影响因素：（对结垢有影响的因素）悬浮物及溶解的有机物浓度，水温。（换热器水温升高）
（1）当HC=KHB≤ Hjz水质不结垢（不结垢，但要排污） （2）当KHB＞ Hjz产生水垢应处理。 Hjz——仅判定是否结垢，不能判定腐蚀， 2、水质稳定性指标：饱和指数IL，稳定指数IR （1）饱和指数：（Langelir Saturation Index） IL= pH0－pHs (书：LSI=pH0－pHs ) pH0——水的 pH 值。 pHs——水的 CaCO3饱和 pH 值 当IL＞0时，CaCO3处于过饱和，有结垢的倾向。 当IL＜0时，CaCO3未饱和而CO2过量，水有腐蚀性。 当IL=0时，水质稳定。 工程控制：IL=±（0.25～0.30）范围内。 （2）、稳定指数：IR（Rgznar） 经验式： IR=2pHS－pH。 IR=4.0～5.0 水有严重结垢倾向； IR=5.0～6.0 水有轻微结垢倾向； IR=6.0～7.0 水有轻微结垢或腐蚀倾向； IR=7.0～7.5 腐蚀显著； IR=7.5～9.0 时，严重腐蚀。 它不能提供计算数据，仅能判断水的结垢和腐蚀的倾向。 3、结垢控制指标： （1）其它影响因素：（对结垢有影响的因素） 悬浮物及溶解的有机物浓度。 水温。（换热器水温升高）
处理药剂。（主要是缓垢剂）（2）经验控制指标：结垢物质控制参数控制指标CaCO3pHspHO <pHs+ (0.5~2.5)CaSO4溶解度(Ca2+) × (S042-) <500000Ca:(PO4)2pHPpH0 <pHp+1.5溶解度MgSiO3(Mg2+) ×(Si02)<3500pH。一—CaCO饱和时的pH值。pHp——Ca(PO.)2饱和时的pH值。pHo一一循环水的实际pH值。(Si02)——Si0以Si02计。实际工程中所考虑的一些指标：（1）腐蚀率：C一实验定，讲了。（2）腐蚀深度：用总蚀系数，讲了。（3）缓蚀率：n讲过了。讲了。（4）污垢热阻：R【本讲课程的小结】【本讲课程的作业】P题；
处理药剂。（主要是缓垢剂） （2）经验控制指标: 结垢物质 控制参数 控制指标 CaCO3 CaSO4 Ca3(PO4)2 MgSiO3 pHs 溶解度 pHP 溶解度 pH0 ＜pHs+（0.5~2.5） 〔Ca2+〕×〔SO42－〕＜500000 pH0 ＜pHp+1.5 〔 Mg2+〕×〔SiO2〕＜3500 pHs——CaCO3 饱和时的pH值。 pHP ——Ca3(PO4)2 饱和时的pH值。 pH0 ——循环水的实际pH值。 〔SiO2〕 ——SiO3 －以SiO2计。 实际工程中所考虑的一些指标： （1）腐蚀率：CL—实验定，讲了。 （2）腐蚀深度：用总蚀系数，讲了。 （3）缓蚀率：η 讲过了。 （4）污垢热阻：Rt 讲了。 【本讲课程的小结】 【本讲课程的作业】P 题；