循環(huán)水結(jié)垢原因與防止

循環(huán)水結(jié)垢原因與防止

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1、循環(huán)水結(jié)垢原因與防止1、固相物的生成⑴形成污垢的原因:①多組份過(guò)飽和溶液中鹽類的結(jié)晶析出;②有機(jī)膠狀物和礦質(zhì)膠狀物的沉積;③不同分散度的某些物質(zhì)固體顆粒的粘結(jié);④某些物質(zhì)的電化學(xué)還原過(guò)程生成物等。以上混合物沉積總稱作污垢。⑵形成水垢的原因:水中溶解鹽類產(chǎn)生固相沉淀是構(gòu)成結(jié)垢(水垢)的主要因素,其產(chǎn)生固相沉淀的條件是:①隨著溫度的升高,某些鹽類的溶解度降低,如Ca(HCO3)2、CaCO3、Ca(OH)2、CaSO4、MgCO3、Mg(OH)2等;②隨著水份的蒸發(fā),水中溶解鹽的濃度增高,達(dá)到過(guò)飽和程度;③在被加熱的水中產(chǎn)生化學(xué)過(guò)程,某些離子形成另一些難溶的鹽類離子。具備了上述條件

2、的某些鹽類,首先在金屬表面上個(gè)別部分沉積出原始的結(jié)晶胚,并以此為核心逐漸合并增長(zhǎng)。之所以易沉積于金屬表面,這是因?yàn)榻饘俦砻嬖谖⒂^上具有一定的粗糙度,微觀上的凹凸不平成為過(guò)飽和溶液中固體結(jié)晶核心;同時(shí)加熱面上的氧化膜對(duì)固相物也有很強(qiáng)的吸附力。作為構(gòu)成水垢的鹽類——鈣鎂,在過(guò)飽和溶液中生成固相結(jié)晶胚芽,逐變而為顆粒,具有無(wú)定形或潛晶型結(jié)構(gòu),接著互相聚附,形成結(jié)晶或絮團(tuán)。固相沉渣的生成與胚芽核心的生成速度有關(guān),即與單位時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的結(jié)晶核數(shù)量與結(jié)晶生長(zhǎng)的線速度有關(guān),而這兩個(gè)因素又與水溫和水中含鹽濃度及其它雜質(zhì)的存在有關(guān)。2、重碳酸鹽的分解冷卻水結(jié)垢的主要原因是因?yàn)樗泻休^多的重碳酸鈣

3、,在加熱過(guò)程中失去平衡,分解為碳酸鈣、二氧化碳和水。碳酸鈣溶解度較低,因而首先在冷卻設(shè)備表面沉積下來(lái)。溫度、壓力等因素也影響結(jié)垢的強(qiáng)度與速度。重碳酸鈣是反溶解度鹽類,在超過(guò)一定溫度(臨界點(diǎn))時(shí),其飽和濃度急劇減小。3、鈣、鎂碳酸鹽水垢碳酸鹽水垢通常以致密的結(jié)晶沉淀在加熱器壁面甚至冷卻塔填料或壁上。但當(dāng)水溫在過(guò)熱面超過(guò)100℃時(shí),CaCO3沉淀是海綿狀的絮狀體。雖然,在沸騰溫度以下,也有可能出現(xiàn)硫酸鈣的沉淀,但這只能是特例,因?yàn)榱蛩徕}的三種狀態(tài):CaSO4、2CaSO4·H2O、CaSO4·2H2O三者的溶解度都很大,因而在冷卻水的具體條件下,可以完全不必考慮硫酸鈣的沉積問(wèn)題。氫

4、氧化鈣的溶解度也是隨溫度升高而降低的,但在一般情況下在水中不會(huì)生成氫氧化鈣,因而也不必考慮。重點(diǎn)在于鈣鎂的碳酸鹽:Ca2++2HCO3=H2O+CO2↑+CaCO3↓Ca(HCO3)2=CaCO3↓+H2O+CO2↑Mg(HCO3)2=MgCO3↓+H2O+CO2↑MgCO3的溶解度比CaCO3的溶解度大六倍以上,而且在水中的MgCO3會(huì)很快水解。MgCO3+H2O=Mg(OH)2↓+CO2↑在水中以Mg(OH)2狀態(tài)存在,而Mg(OH)2的溶解度因溫度升高所起的變化較慢,基本上很少會(huì)沉積,況且在天然水中的鈣離子遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鎂離子,鎂鹽的沉積在數(shù)量上影響較微,可以忽略不計(jì)。4、垢成

5、份及來(lái)源⑴污垢的分類:無(wú)機(jī)鹽類的沉積稱為"垢",它有固定晶格,比較硬,其主要成份為Ca3(PO4)2、CaCO3、SiO2,鎂鹽和鐵的氧化物。而有機(jī)物、菌類、藻類、懸浮物等稱為"污",即水中呈膠體狀的粘泥。它比較軟,無(wú)固定形態(tài)。⑵污垢成份:污垢包括水垢、腐蝕產(chǎn)物、生物污泥、懸浮物沉積等。其主要成份為:SiO2、P2O5、SO42-、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、CuO、CO2、灼燒減量等。⑶污垢來(lái)源:膠體有機(jī)物泥、原水滓、污物、可溶性鐵、微生物沾污物、灰塵、空氣帶入;活性氣體:H2S、SO2、NH3等;源水垢:CaCO3、CaSO4、MgSiO3;腐蝕產(chǎn)物:Fe2O3

6、、循環(huán)水生產(chǎn)中泄漏物:烴、硫化物、微生物污垢。冷卻水系統(tǒng)中的污垢,不單純是鈣鎂碳酸鹽的結(jié)垢沉積,污垢的成份及其形成的因素是復(fù)雜的。①結(jié)晶:溶解鹽類的析出,以如前述,主要是鈣、鎂的碳酸鹽;在熱交換器加熱面上也有可能產(chǎn)生硅酸鹽水垢(當(dāng)水中SiO2含量>200PPM時(shí)),以及含有鈣、鎂、鋁、鈉等復(fù)鹽的硬垢。而當(dāng)水中磷酸鹽和鐵含量較高,而堿度又低時(shí),則有可能產(chǎn)生鐵磷酸鹽的水垢NaFePO4。結(jié)晶水垢的種類大致有:a、低溫下的重碳酸鈣熱分解:α-CaCO3松軟水垢;b、高PH時(shí)Mg(OH)2的沉積:Mg(OH)2;c、壁面致密的碳酸鈣β-CaCO3;d、過(guò)剩的鐵離子:FeCO3。②沉積:

7、腐蝕產(chǎn)物、粘土、砂塵的沉積,如補(bǔ)充水中帶入的泥砂或懸浮物,進(jìn)冷卻塔空氣帶入的微塵粒子;換熱器中滲漏的工藝雜質(zhì)、油脂、細(xì)菌、藻類、真菌類所生成的粘泥。這些沉積物往往吸附在化學(xué)反應(yīng)晶體水垢表面上而對(duì)反應(yīng)起催化作用,加速了污垢的形成。③反應(yīng)與聚合:油泥、有機(jī)氧化物等的沉積。④腐蝕所造成的糙殼:⒌阻垢機(jī)理水中的鈣、鎂離子與碳酸根、磷酸根等結(jié)合生成難溶的小晶體,這些小晶體不斷碰撞并按一定的方向增長(zhǎng)變成大晶體。水中的鈣、鎂鹽晶體及其不溶性微粒同時(shí)受到兩個(gè)力的作用,即與管壁上的水垢結(jié)合生成體積更大的垢的結(jié)

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