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冷却塔腐蚀的控制

通过安加布拉塔酒店 |审核人Raghvendra Gopal选择目录
出版日期:2021年9月29日
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冷却水系统腐蚀的控制是当今世界许多行业面临的重大挑战。

资料来源:iStock/vorclub

冷却塔提供了一种有效的散热方法,广泛用于空间调节、制冷和工业冷却应用。冷却水系统的腐蚀控制是全世界许多行业面临的重大挑战。

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在冷却水回路中,腐蚀和结垢问题并不新鲜,但环境立法的持续趋势导致蒸发程度越来越大,从而导致各种物种的残留浓度非常高。因此,即使使用的水最初是清洁和无腐蚀的,因为这种浓度在这种影响下,它们变得具有腐蚀性,并且容易引起结垢和生物污染。

在本文中,我们将了解冷却塔、它们最常面临的腐蚀问题以及如何预防它们。

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冷却塔回路的类型

在封闭回路中,所有冷却水都被限制在一个封闭回路中。不与大气接触,因此没有被大气污染的风险。热量通过二次回路的传导和对流排出,而不是通过一次回路水的蒸发直接排出。闭路只能用于小型工厂、高流速系统或带有制冷装置(冰水罐)的系统。

闭式循环冷却系统图1:封闭式循环冷却系统
资料来源:冷却水腐蚀控制,J.D.Harston和F.Ropital编辑

如图2所示,开式再循环冷却系统是应用最广泛的。半闭路电路由给水系统提供。循环水的流量由水泵维持恒定。水被热交换器中的热工艺流体加热。热水与冷却塔内的空气直接接触,并通过这种接触和蒸发潜热的损失来冷却。

开式循环冷却系统图2:开式循环冷却系统
资料来源:冷却水腐蚀控制,J.D.Harston和F.Ropital编辑

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使用未经处理的水所产生的问题

冷却水回路的三种主要问题是扩展、腐蚀和污垢。这些问题密切相关,为处理其中一个问题而采取的纠正措施经常会对其他问题产生影响。

扩展

当金属或其他表面被附着的矿物沉积物覆盖时,就认为会发生结垢。与固体颗粒从液体中沉淀而产生的沉积物相比,其显著特征是水垢附着在表面。结垢沉积物能加强悬浮固体的捕获。

在水冷循环中,结垢主要是由于碳酸钙的形成。水垢可能随后包含其他物质,如粘土、藻类残留物或硫酸钙,但总是碳酸钙首先沉淀,因为它的溶解度较低。

腐蚀

水腐蚀金属的化学反应本质上是电化学的,涉及两个独立的反应。第一个反应对应于金属的氧化。第二个反应是腐蚀介质中某些物质的还原。金属氧化反应为阳极反应,并将带正电的金属离子释放到溶液中,电子释放到金属中,如下式所示:

(M)金属——>(米n+解决方案+东北-

随后,在金属中释放的电子在腐蚀介质中通过阴极反应还原氧化剂如下:

(牛+q解决方案+(不-金属-->(红色qn解决方案

根据相关介质和材料的不同,可能会出现各种各样的腐蚀模式。对于钢合金,最常见的腐蚀模式是均匀腐蚀,点状腐蚀,缝隙腐蚀晶间腐蚀.对于铜合金,腐蚀模式包括脱锌铝或镍的损耗。

微生物引起的腐蚀污垢

微生物自然存在于所有水域中。如果它们扩散得太快,就会给水循环系统带来两类问题:

  • 生物污染,这与设备表面微生物菌落的积累有关,导致生物膜的形成。
  • 生物腐蚀,这与微生物的化学侵蚀有关。就金属而言,腐蚀通常是由细菌引起的。

在这两种情况下,微生物增殖的后果可能是重要的,包括热交换器效率的损失、管道阻塞、背压增加,甚至因突破性腐蚀而泄漏。

水回路处理

上游给水处理的目的是改变原水的性质,以满足相关回路的要求。无论对给水进行何种处理,仍有必要向冷却回路中的水添加化学品。这是因为需要进行特定的现场调节,以确保f采用的处理原理。常见的化学产品有阻垢剂分散剂,腐蚀抑制剂杀虫剂

阻垢和/或分散剂处理-稳定

在此过程中,向回路中注入添加剂以防止碳酸钙沉淀,特别是在热点处。这些产品要么增加溶解度极限,要么使水保持超饱和状态。因此,它们使电路能够在更高的浓度比下工作。

所涉及的主要机制有:

  • 与钙和镁离子形成稳定分子的螯合/络合
  • 晶核中毒
  • 晶体生长抑制
  • 维持成核粒子处于接近其溶解度极限的分散状态的一种分散效应。

稳定化处理非常流行,因为它们允许在“自由pH”下操作

然后,pH值由CO和水与大气之间的溶解度平衡控制,并成为M-碱度水平(MA)的简单函数。

pH值控制

CaCO3的溶解度对pH值很敏感,pH值直接影响碳酸盐离子的浓度。为了防止CaCO3沉淀,在电路中注入酸来降低ph值。通常选用硫酸。

事实上,酸的加入有两个作用:它通过中和HCO3-离子来降低MA水平,形成CO2。如果二氧化碳产生的速度比通过脱气从电路中去除的速度快,它也会降低pH值。

缓蚀处理

当向回路中添加缓蚀剂时,产品将形成不会阻碍传热的吸附薄膜。它们含有两种活性剂,以阻止阳极和阴极腐蚀反应。

阳极抑制剂

阳极抑制剂增加阳极极化,使腐蚀电位向阴极方向移动。这些物质与金属腐蚀产物结合,形成一种完全不溶的盐。188app彩票如果抑制是纯阳极的,则需要大量的缓蚀剂。这只能在体积很小的电路中实现,因为任何抑制剂的缺失都会导致加速的局部攻击。

阴极抑制剂

阴极抑制剂通过减缓电化学腐蚀池的还原反应速率来减少腐蚀。这些物质与阴极腐蚀反应的产物结合,再次形成不溶性化合物。阴极阻垢剂比阳极阻垢剂具有更低的风险,因为局部腐蚀不是由其浓度下降引起的。

有机抑制剂

有机抑制剂的作用与形成连续的吸附膜有关,该吸附膜阻碍暴露表面的电化学反应。该膜是由极性有机分子在金属表面的物理或化学吸附形成的,因此分子的选择取决于相关金属。

治疗的实施

确定调节处理后,根据现场的具体特点进行调节处理。对于闭合回路,在启动时注入调节产品。除意外排放外,无需进一步添加。

在开放式循环水系统中,试剂(非氧化性杀生物剂除外)通过进水池中的泵定期注入。在极少数情况下,采用重力注入。在某些关键热交换器中,有时可能需要额外的点处理。

近年来,实时腐蚀监测系统被用于评估一般腐蚀速率以及评估局部腐蚀或点蚀的可能性。这些系统使用多种技术,包括电化学噪声(ECN)、低频阻抗(LFI)和谐波失真分析(HDA)。

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德拉安加布拉塔剖面图

Della是一名土木工程师,在咨询行业拥有丰富的进步经验,拥有将土木工程和岩土工程相结合的独特技术技能。她的工作主要集中在加拿大不列颠哥伦比亚省较低大陆的地下基础设施项目。她的一些项目是大直径水管、供水和排水她是工程设计和项目管理的重要贡献者,也为团队取得的每一个成功提供了坚实的基础。

黛拉在温哥华英属哥伦比亚大学获得土木工程学士学位,毕业时获得了优异的成绩。在她的空闲时间,她是一个烹饪的美食家,喜欢旅行和打网球。她总是渴望品尝和体验新的菜肴和食谱。

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