敞開式循環冷卻水系統的化學處理（第二版）

《敞開式循環冷卻水系統的化學處理（第二版）》是2006年化學工業出版社出版的圖書，作者是齊冬子。

基本介紹

• 書名：敞開式循環冷卻水系統的化學處理（第二版）
• ISBN：7-5025-7570-7
• 定價：29
• 出版社：化學工業出版社

基本信息

書名:敞開式循環冷卻水系統的化學處理(第二版)

出版社:化學工業出版社

定價:29

條形碼:9787502575700

ISBN:ISBN 7-5025-7570-7

作者:齊冬子

印刷日期:2006-1-1

出版日期:2006-1-1

精裝平裝_開本_頁數:平裝32開,408頁

簡介

第二版前言

21世紀困擾全球的三大環境問題是：全球變暖、淡水短缺及荒漠化和濫伐森林。淡水問題被提到全球環境的第二大問題，可見其重要性。水被認為是最重要的資源。這是因為水資源既制約經濟的發展，又影響人類生存的質量。人均水資源占有量降低到一定程度就會成為經濟發展的瓶頸。有人認為人均水資源占有量1000m3為生存的起碼條件，人均2000m3為缺水的邊緣。有的認為，人均1750m3是國際公認的緊張線，人均1000m3為慢性缺水。21世紀初人均水資源占有量低於1000m3的國家共30個，涉及2．5億人口；預計到2050年低於人均1000m3的國家可能達到48～60個，涉及20億人口以上。

我國的人均水資源占有量較低，約為世界平均值的四分之一，被列為貧水國家。按20世紀80～90年代的資料，我國排名曾為世界的第88位及109位，但按1997年《水信息報》對世界上153個國家水資源的統計，我國排名為第121位，人均2236．6m3。如按2003年聯合國世界水資源發展報告對180個國家的排名，我國可能為第140位之後。按2005年初我國人口為13億計，人均水資源占有量為2086m3。當然隨著人口增長，人均水資源占有量還會下降。此外我國水資源分布很不均，長江流域及以南地區年徑流量約占81%以上，北方不足20%。目前我國有100多個城市缺水，有的甚至嚴重缺水，如北京市約為人均300m3，天津市約為人均160m3，華北和西北的許多城市也多缺水。

我國政府對環境保護和資源保護問題越來越重視。胡錦濤主席於2004年3月10日在中央人口資源工作座談會上做重要講話指出："可持續發展，就是要促進人與自然的和諧，實現經濟發展和人口、資源、環境相協調，堅持走生產發展、生活富裕、生態良好的文明發展道路，保證一代一代地永續發展。"並且提出，要積極建設節水型社會，要把節水作為一項長期堅持的戰略方針，把節水工作貫穿於國民經濟發展和民眾生產生活的全過程。制定水資源規劃，明確各地區、各行業、各部門乃至各單位的用水指標，確定產品生產或服務的科學用水定額。健全水權轉讓的政策法規，促進水資源的高效利用和最佳化配置。要推廣先進實用的節水灌溉技術，大力開發和推廣節水器具和節水的工業生產技術。

近年循環冷卻水技術的推廣確實節約了大量水資源，但嚴峻的水資源形勢又對水處理工作者提出了新的要求。當循環冷卻水的濃縮倍數達到3～5倍時，補充水量可降至循環水量的2%～3%，但對缺水地區來說仍然是不夠的。所以有些缺水地區的工廠正在向更高濃縮倍數(如10倍)努力，甚至在探索污水回用及零排污技術。目前的化學處理藥劑和技術也正在提高，有條件達到更高的濃縮倍數。相信今後化學處理技術會步步提高。

本書再版主要補充了微生物控制方面的內容。筆者認為微生物危害往往是化學處理的關鍵問題。如果微生物問題處理不好，緩蝕阻垢處理也難成功，特別是高濃縮倍數時，難度更增大。關於近年出現的高倍數運行、污水回用等新技術經驗，因為筆者了解的現場實際情況太少，所以未能介紹，請讀者原諒。同時藉此書拋磚引玉，希望廣大同行不吝賜教。本書再版承項成林、鮑其鼐、薛樹森、唐安中等專家賜教並提供資料，特此感謝。

齊冬子

2005年2月

目錄

第一章 循環冷卻水系統 1

第一節 循環冷卻水系統 1

一、密閉式循環冷卻水系統 2

二、敞開式循環冷卻水系統 2

第二節 敞開式循環冷卻水系統的冷卻設施 4

一、敞開式循環冷卻水系統冷卻設施的分類 4

二、冷卻塔的組成 7

三、冷卻塔的效率係數 11

四、各種冷卻構築物的優缺點及適用條件 14

五、國內設計冷卻塔的典型數據 19

六、冷卻構築物的平面布置 19

第三節 敞開式循環冷卻水系統運行參數之間的關係 21

一、循環水系統的水量平衡 21

二、濃縮倍數與補充水量、排污水量及蒸發量的關係 22

三、濃縮倍數的選擇 23

四、濃縮倍數的監測 25

五、循環水在系統內的停留時間 26

六，循環水系統的系統容積 27

第四節 鹽分濃度隨時間的變化及藥劑消耗量的計算 27

一、敞開式循環冷卻系統中溶解離子的濃度隨時間的變化--濃度方程式 27

二、濃縮倍數升高或降低所需時間的計算 29

三、間斷加藥時藥劑濃度隨時間的變化及藥劑消耗量的計算 31

四、連續加藥時藥劑消耗量的計算 32

五、一次性或首次投入藥劑的加藥量計算 32

第五節 懸浮物含量隨時間的變化及旁流處理 32

一、在敞開式循環冷卻水系統中懸浮物含量隨時間的變化 33

二、循環冷卻水的旁流水處理 36

三、旁濾處理量的確定 37

四、循環冷卻水系統的零排污 38

第二章 換熱器與間壁傳熱 39

第一節 水冷卻用換熱器的類型 39

一、夾套式換熱器 39

二、蛇管式換熱器 40

三、套管式換熱器 41

四、列管式換熱器 42

五、板式換熱器 46

六、螺旋板式換熱器 47

第二節 換熱器的傳熱 48

一、管壁的熱傳導 48

二、熱導率 49

三、水冷器的間壁傳熱 50

四、平均溫度差的計算 53

第三節 污垢熱阻和熱流密度 56

一、污垢熱阻、總熱阻與總傳熱係數 56

二、水側污垢熱阻的監測 57

三、水冷器的熱流密度與水側壁溫 60

第四節 對流傳熱係數 63

一、影響對流傳熱係數的因素 63

二、影響對流傳熱係數的準數 65

三、不同流動狀況下的對流傳熱係數 65

(一)流體無相變化，強制對流，在直管中流動 65

(二)流體無相變化，強制對流，流經殼程，垂直流過有折流板的管束 66

(三)流體有相變化，飽和蒸汽冷凝，蒸汽流過水平管外 66

(四)板式換熱器，流體無相變化 66

(五)螺旋板式換熱，流體無相變化 67

第三章 天然水中的雜質及其對循環冷卻水系統的影響 68

第一節 天然水中的雜質 68

一、水中雜質的主要來源 68

二、天然水中雜質的類別 68

三、天然水中溶解的離子 68

四、水中雜質含量的表示 70

五、水中雜質含量的常用單位及其換算關係 71

第二節 天然水的水質分類 72

一、按含鹽量分類 72

二、按硬度分類 73

三，按硬度和鹼度的關係分類 73

四、按水中主要陰陽離子分類 77

第三節 天然水中的雜質對循環冷卻水系統的影響 77

一、懸浮物質和膠體 77

二、含鹽量或電導率 78

三、有機物 78

四、陽離子 79

五、陰離子 81

六、溶解氣體 86

第四節 循環冷卻水系統對各種離子或雜質的控制要求 87

一、補充水為優質淡水時的允許含量 87

二、補充水為回收水時對一些鹽類和污染物的限制 89

第四章 敞開式循環冷卻水系統的pH值、鹼度和碳酸鈣飽和pH值 90

第一節 鹼度與碳酸平衡 90

一、碳酸平衡 90

二、碳酸平衡與pH值 91

三、鹼度的組成 93

四、M鹼度與P鹼度的關係 94

第二節 循環冷卻水系統中的pH值與碳酸鹽鹼度 95

一、pH值與碳酸鹽鹼度對循環冷卻水的影響 95

二、濃縮後的自然pH值 96

三、自然pH值的計算 97

四、敞開式循環冷卻水系統中的鹼度 102

五、循環水調pH值時加酸量的計算 107

六、選擇循環冷卻水自然pH值及總鹼度M計算公式的有關問題 108

第三節 碳酸鈣飽和pH值 109

一、碳酸鈣的溶解平衡 109

二、目前碳酸鈣飽和pH值(pHs)的計算方法及其優缺點 111

三、推薦的碳酸鈣飽和pH值(pHs)計算方法 112

四、計算碳酸鈣飽和pH值的幾個問題 117

第五章 沉積物、水垢及其控制 120

第一節 沉積物的分類、來源及其危害 120

一、沉積物的分類 120

二、沉積物的來源 121

三、沉積物的危害 121

第二節 水垢的形成 123

一、水垢 123

二、難溶或微溶鹽的溶度積 123

三、難溶或微溶鹽的過飽和 124

四、難溶或微溶鹽的結晶析出與過飽和區 125

第三節 難溶或微溶鹽結垢趨勢的判斷 126

一、碳酸鈣水垢 126

二、磷酸鈣水垢 130

第四節 水垢的控制 137

一、除去部分成垢離子 137

二、加酸或通二氧化碳氣，降低pH值，穩定碳酸氫鹽 140

三、加阻垢劑，破壞成垢鹽類的結晶生長 141

第五節 常用阻垢劑 142

一、聚羧酸阻垢劑 143

(一)常用的均聚羧酸 143

(二)多元共聚物 145

(三)綠色均聚物 148

二、膦酸 148

三、膦羧酸 152

四、有機磷酸酯 152

五、阻垢劑的毒性 154

第六章 金屬的腐蝕及其控制 156

第一節 金屬的電化學腐蝕--金屬的腐蝕機理 156

一、金屬的電化學腐蝕 156

(一)金屬的電極電位 156

(二)金屬的電化學腐蝕過程 157

二、冷卻水中產生電化學腐蝕的條件 158

三、產生陰陽極的各種因素 158

(一)金屬組織表面的不均勻性 159

(二)不同金屬的電偶序不同 159

(三)濃差電池 160

第二節 冷卻水中金屬腐蝕的類型 161

一、全面腐蝕與局部腐蝕 161

二、冷卻水中常見的金屬腐蝕類型 162

(一)溶解氧腐蝕--碳鋼在水中的全面腐蝕 162

(二)局部腐蝕--點蝕，又稱孔蝕、坑蝕 162

(三)局部腐蝕--縫隙腐蝕及垢下腐蝕 163

(四)局部腐蝕--磨損腐蝕與氣蝕 163

(五)局部腐蝕--應力腐蝕開裂 163

(六)微生物腐蝕 165

第三節 金屬的腐蝕速度 166

一、腐蝕速度與極化作用、去極化作用 166

二、腐蝕速度的表示方法及其換算 166

三、循環冷卻水系統中腐蝕速度的控制指標 167

第四節 腐蝕控制的方法 169

一、化學處理法--添加緩蝕劑 169

二、提高循環冷卻水系統運行的pH值 170

三、塗料覆蓋法 171

四、使用耐蝕材料換熱器 173

五、電化學保護法--陰極保護法 174

第五節 緩蝕劑的分類及其緩蝕機理 174

一、緩蝕荊的分類 174

二、氧化膜型緩蝕劑 175

三、沉澱膜型緩蝕劑 176

四、吸附膜型緩蝕劑 176

第六節 常用緩蝕劑 177

一、鉻酸鹽 177

二、聚合磷酸鹽 178

三、非鉻非磷緩蝕劑 180

(一)鋅鹽 180

(二)鉬酸鹽 181

(三)鎢酸鹽 182

(四)矽酸鹽 182

(五)亞硝酸鹽 183

四、銅緩蝕劑 183

(一)雜環化合物 183

(二)硫酸亞鐵 185

五、緩蝕劑的毒性 186

第七章 微生物的危害及其控制 187

第一節 微生物的知識簡要 187

一、什麼是微生物 187

二、微生物的類群 188

三、微生物細胞的結構 189

四、微生物的生存條件 191

第二節 冷卻水系統中常見的微生物及其危害 193

一、系統中危害微生物的來源及繁殖 194

二、循環水中危害性微生物的種類 195

(一)好氣異養細菌 195

(二)硫氧化細菌 197

(三)硫酸鹽還原菌 198

(四)鐵細菌 200

(五)氮化細菌 203

(六)動膠菌屬(Zoogloea) 205

(七)藻類 206

(八)真菌類 210

(九)原生動物、小型動物和昆蟲 213

三、微生物的黏附、腐蝕及其對循環冷卻水系統的危害 214

(一)微生物的腐蝕機制 214

(二)微生物黏泥與污垢沉積 217

(三)微生物黏附的危害 217

(四)各種微生物的綜合危害 218

第三節 化學殺生法控制微生物 219

一、殺生劑的作用機制 220

二、氧化性殺生劑 222

(一)氯和次氯酸鹽 222

(二)氯化異氰尿酸類 226

(三)二氧化氯 228

(四)溴及溴化物 230

(五)臭氧 232

(六)其他氧化性殺生劑 233

三、非氧化性殺生劑 234

(一)氯酚類 235

(二)胺類 236

(三)有機硫類 238

(四)醯胺類 240

(五)噻唑類 241

(六)重金屬類 242

(七)醛類 243

(八)季鐫鹽類 244

(九)洗必泰 244

四、殺生劑的毒性 244

(一)殺生劑的LC50或TLm 245

(二)殺生劑的LD50 245

(三)常用殺生劑的毒性數據 245

(四)使用殺生劑的安全防護 248

(五)殺生劑的降解與系統排污 249

五、殺生劑的選擇 249

第八章 現場微生物的監控技術 251

第一節 控制微生物是搞好循環冷卻水化學處理的關鍵 251

一、微生物黏泥附著的嚴重危害性 252

二、黏泥產生及其危害的快速性 257

三、微生物黏泥附著對緩蝕阻垢配方作用的影響 257

第二節 氨污染對循環冷卻水的危害 258

一、循環冷卻水中氨的來源 258

二、氨對循環冷卻水的危害及其原因 260

三、氨污染對氮肥廠循環冷卻水系統的實際危害 263

四、氨污染危害是氮肥廠循環冷卻水系統的主要危害 271

五、氨污染危害的控制方法 273

(一)加大加氯機能力，快速通氯 273

(二)使用非氧化性殺生劑 275

(三)加強監測，控制泄漏 276

第三節 補充水質污染對循環冷卻水系統的危害及處理 277

一、污染物質源自補充水 277

二、補充水的預處理 277

三、補充水水質污染對循環冷卻水系統的實際危害 281

(一)未經預處理的髒水進入系統 282

(二)預處理不當，補充水含菌過多 282

第四節 科學套用殺生劑 286

一、以氯為主，輔助使用非氧化性殺生劑 287

二、科學使用非氧化性殺生劑 289

三、科學加氯 290

第五節 循環冷卻水系統的綜合管理 294

一、防止大氣通過冷卻塔污染系統 295

二、加強燈火管制及濾網管理防昆蟲 295

三、加強濾網管理，防止機械雜質危害 296

四、冷卻塔防藻 296

五、木結構的防護 298

六、減少工藝泄漏物的危害 298

七、設法排除系統中的污染物 301

第六節 微生物的監測 302

一、根據裝置的特點，採用微生物與化學分析相結合的監測方法 303

二、微生物檢測的基本方法 304

三、生物黏泥的測定方法 308

(一)黏泥量的測定方法 308

(二)黏泥附著量的測定方法 310

第九章 循環冷卻水的化學處理與緩蝕阻垢配方和運行條件的選擇 311

第一節 敞開式循環冷卻水給系統帶來的問題 311

一、腐蝕程度可能增長 311

二、水垢傾向可能增長 311

三，容易形成沉積物 312

四、危害的後果 312

第二節 循環冷卻水化學處理的可行性 313

一、化學處理的藥劑 313

二、化學處理的效果 314

三、化學處理的費用 316

第三節 緩蝕阻垢配方的類型 319

一、單一藥劑及複合藥劑配方 319

二、配方的類型 319

(一)鉻系 319

(二)磷系 320

(三)鉬系及鎢系 322

(四)矽系 322

(五)全有機系 323

三、典型的複合藥劑配方 323

(一)鋅鹽/聚合磷酸鹽 323

(二)聚合磷酸鹽/膦酸鹽/聚羧酸鹽 324

(三)鋅鹽/聚合磷酸鹽/膦酸鹽/聚羧酸鹽 326

(四)鋅鹽/多元醇磷酸酯/聚羧酸鹽/磺化木質素 326

(五)膦酸鹽/聚羧酸鹽或鋅鹽/膦酸鹽/聚羧酸鹽 326

(六)膦酸鹽/膦羧酸鹽/聚羧酸鹽 327

(七)聚合磷酸鹽/鉬酸鹽 328

四、關於腐殖酸鈉 328

第四節 循環冷卻水的運行條件與緩蝕阻垢配方的關係 330

一、濃縮倍數指標 330

二、pH值指標 331

第五節 緩蝕阻垢配方及運行條件選擇的步驟 333

一、現場實際情況的調查 333

二、配方的初選 335

三、選擇緩蝕阻垢藥劑時應注意的問題 336

四、通過試驗選定配方及運行條件 337

第六節 篩選配方的試驗方法 337

一、靜態阻垢評定法 337

二、旋轉掛片失重法 338

三、動態污垢監測法 339

四、動態模擬試驗法 341

(一)試驗方法 341

(二)水冷器的模擬條件與加熱方式 343

第十章 清洗、預膜和冷態運行 347

第一節 清洗 347

一、開車前的系統清洗 347

(一)系統水沖洗 347

(二)系統化學清洗 348

二、單台清洗 349

(一)人工清洗 350

(二)高壓水力清洗 350

(三)酸清洗 350

(四)鹼清洗 353

(五)鈍化處理 354

三、不停車的系統清洗 354

(一)黏泥的剝離清洗 355

(二)水垢的清洗 357

四、不停車的單台清洗 358

(一)空氣攪動法 358

(二)反衝洗法 359

(三)膠球清洗法 359

第二節 預膜 359

一、預膜的目的和方法 360

二、預膜劑的類型 360

三、磷系預膜的條件 362

四、預膜的運行與監測 363

第三節 冷態運行 364

第十一章 循環冷卻水系統的科學管理和現場監測 366

第一節 嚴格操作管理 366

一、系統水量的管理 366

二、加藥管理 367

三、水質指標的管理 368

第二節 現場監測工作制度化 369

一、水質分析 370

(一)水質全分析 370

(二)控制分析 372

二、監測換熱器和監測掛片 372

三、現場水冷器的監測 373

四、微生物監測 373

五、大修綜合考查 373

六、對系統和水冷器處理效果的評定 375

七、建立並完善化學處理的技術檔案 377

第三節 水冷器的損壞與更換的原因 377

一、碳鋼水冷器的垢下腐蝕穿孔 378

二、不鏽鋼殼程水冷器的應力腐蝕開裂 382

三、管板滲漏 384

四、塗料損壞或使用不當 384

五、電偶腐蝕 384

六、換熱管磨損 385

七、水冷器工藝側介質腐蝕 385

八、準確的水冷器更換計畫 385

附錄 391