低流速下的循环水腐蚀
循环水(冷却水)腐蚀结垢及微生物问题探讨
冷却水问题探讨一般冷却水常引起的危害有三种，即腐蚀( corrosion ) 、水垢(scale)、淤泥之沉积( deposition ) 及微生物 ( slime )，兹将其发生原因及控制方法分述如下： 1、腐蚀!腐蚀发生原因:金属腐蚀是经由化学或电化学反应而导致金属毁坏之现象。
最主要的腐蚀问题是由氧气所引起的，冷却水于冷却水塔中与空气密切接触，水中溶氧高达 8～10 ppm 极易促成腐蚀。
a.铁材质与水中氧气作用而腐蚀，其反应如下：氧气所引起的腐蚀呈点蚀( pitting ) 状态有愈深之倾向(如下图)， 若未有效抑止可能穿透管壁而造成穿孔、泄漏。
点蚀是最具腐蚀破坏力之一，并且也是最难在实验室预测得知。
b.当微生物繁殖时，其微生物体的分泌物与冷却水有机物、无机物聚积而形成的黏泥，沉积在系统中时，将造成沉积下腐蚀。
沉积物上下界面因溶存氧浓度不同将会造成氧浓淡电池( Oxygen concentration cell)于沉积物下发生严重之腐蚀现象。
图 : pitting 会导致设备快速破损c.两种不同金属互相接触时，因金属间电位差造成流电腐蚀(galvanic corrosion), 例如热交换器之铜管与碳钢端板，其接触部份的钢铁材质会因此加速腐蚀。
双金属之间的电位差会因金属接触而造成流电腐蚀,但工业上也时常运用此原理来做防蚀方法,此方法称之为牺牲阳极。
双金属腐蚀d.其它影响腐蚀的因素尚有pH、间隙、溶解盐类、温度、流速等。
!腐蚀控制方法:腐蚀之控制不外是改变系统金属材质，就是改变系统环境。
改变系统材质将是一很大成本花费，而且并不是百分之百可以防止腐蚀发生。
然改变系统环境是目前广泛被用到控制腐蚀的方法。
在水系统内，有三种方式改变水中环境来有效抑制腐蚀；用水中自然存在之钙离子及碱度，在金属表面上形成碳酸钙保护膜。
利用化学或机械方法将溶存于水中之氧气去除。
加入腐蚀抑制剂 。
如上所云，加入腐蚀抑制剂亦是一个简便而有效的方式。
循环水中腐蚀和管道结垢原因和处理方法
在现代的工业生产中，循环水含有的物质例如化学物质、金属物资等方面，工业循环水管道受到这些物质的影响，会产生结垢还有腐蚀等影响，如果处理不及时，就是妨碍到循环水管道的使用性能，继而降低工业生产效率，不能得到良好的经济效益。
所以，需要对工业循环水管道结垢产生的原因还有机理明确好，针对性的采取控制和解决措施，目的就是保证循环水管道使用的稳定性，提升工业生产的效率，实现比较好的经济效益。
1.结垢和腐蚀产生的机理和原因结垢和腐蚀可以说是影响工业循环水管道使用性能的重要原因，并且两者有直接的联系，通常情况下腐蚀就会产生结垢，结垢会产生腐蚀，时间长了就会影响管道的相关零件的使用性能，提升机泵运行的负荷，继而对设备、整体系统换热冷却等方面，不仅会影响到工业循环水管道的使用性能，还会使得工业生产效率还有经济效益，有所下降。
接下来就和大家针对于工业循环水管道结垢和腐蚀产生的机理和原因相关内容，展开分析和阐述。
1.1补充水由于在工业生产中，会消耗大量的是，因此为了保证生产的效率还有稳定性，需要定期进行补充，但是补充水在进入工业循环水管道之后，补充水中硬度、碱度还有PH值、浊度等方面，都会导致结垢。
如果补充水中的硬度和碱度越大，意味着结垢离子更多，并且受到温度的影响，补充水容易达到饱和的状态，增加了循环水管道腐蚀现象的产生。
此外，在工业循环水管道使用中，水质中的悬浮物会起到晶核的作用，这样浊度就会产生较多，悬浮物也会变多，这样如果不定期进行处理，也会导致悬浮物长期积累，增加工业循环水管道腐蚀和结垢现象的产生。
1.2温度导致工业循环水管道结垢和腐蚀的重要因素之一就是温度，主要是由于工业循环水管道在运行过程中，循环水中包含的硬度盐类会根据温度的变化，产生溶解的现象。
并且，在溶解的时候，假如溶解度相对较小，温度较高的话，容易导致结垢现象的产生。
此外，由于温度的不断提升，结垢也会有相应的变化，时间一长就会导致腐蚀现象的产生，影响工业循环水管道运行的稳定性，工业生产效率就会下降。
循环冷却水系统的日常运行与管理
循环冷却水系统的日常运行与管理任玉兵【摘要】加强循环水系统管理的目的是在保证循环冷却水温度、压力、流量的基础上,保持水质良好,防止设备腐蚀和结垢,提高设备的使用寿命和取得良好的经济效益.详细介绍了尿素装置循环冷却水系统的日常监控项目,对减少不良水质对设备的腐蚀因素进行分析并提出相应的减缓腐蚀的措施,对循环冷却水系统日常监测及巡检工作、黏泥剥离方案及特殊情况的处理提出相应的措施.%The aim of tightening up the management of the circulating cooling water system is on the basis of ensuring the temperature, pressure and flowrate of the circulating cooling water to maintain the water quality in a good condition, prevent the equipment from corrosion and scaling, lengthen the service life of the equipment, and reap good economic benefit. A detailed explanation is given of the routine monitoring items of the system in the urea unit, an analysis is made of a decrease in corrosion factors of the equipment by poor water quality, with relevant measures suggested for slowing down the corrosion rate, routine monitoring and rounds of inspection of the system, schemes for stripping slime and handling of exceptional cases.【期刊名称】《化肥工业》【年(卷),期】2012(039)005【总页数】5页(P39-43)【关键词】循环冷却水;运行;管理【作者】任玉兵【作者单位】山西兰花科创田悦化肥分公司山西阳城048102【正文语种】中文0 前言加强循环水系统管理的目的是在保证循环冷却水温度、压力、流量的基础上，保持水质良好，防止设备腐蚀和结垢，提高设备的使用寿命和取得良好的经济效益。
循环水挂片腐蚀速率标准
循环水挂片腐蚀速率标准
循环水挂片腐蚀速率标准的制定是为了监测循环水系统中金属腐蚀的情况，从而及时采取措施保护设备。
通常，循环水挂片腐蚀速率标准会规定金属表面的最大允许腐蚀速率，以及监测方法和频率。
通过遵守循环水挂片腐蚀速率标准，工业生产企业可以及时发现循环水系统中的腐蚀问题，并采取相应的防护措施，如添加腐蚀抑制剂、定期清洗设备等，从而延长设备的使用寿命，提高生产效率，降低维护成本。
在制定循环水挂片腐蚀速率标准时，需要考虑循环水中的化学成分、温度、流速等因素，以确保标准的科学性和实用性。
此外，定期对循环水系统进行检测和维护也是保证循环水挂片腐蚀速率标准有效实施的关键。
总之，循环水挂片腐蚀速率标准的制定和执行对于保护工业生产设备、提高生产效率具有重要意义，同时也有助于减少对环境的影响，促进可持续发展。
循环水在32.5摄氏度下的物性数据
循环水在32.5摄氏度下的物性数据密度995.78kg立方等。
通过实验数据得知，循环冷却水在32.5度下的物性数据为：密度995.78kg立方、定压比热容4.1790kJ、导热系数0.61564W、粘度0.00079732Pa·s。
循环冷却水是指通过换热器交换热量或直接接触换热方式来交换介质热量并经冷却塔凉水后，循环使用，以节约水资源。
某生产过程的流程如图所示，反应器的混合气体经与进料物流患热后，用循环冷却水将其从110℃进一步冷却至60℃之后，进入吸收塔吸收其中的可溶组分。
已知混和气体的流量为227301㎏/h，压力为6.9MPa，循环冷却水的压力为0.4MPa，循环水的入口温度为29℃，出口温度为39℃，试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。
选择换热器的类型：两流体温的变化情况：热流体进口温度110℃出口温度60℃；冷流体进口温度29℃，出口温度为39℃，该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。
管程安排：从两物流的操作压力看，应使混合气体走管程，循环冷却水走壳程。
但由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下贱，所以从总体考虑，应使循环水走管程，混和气体走壳程。
根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
对混合气体来说，最可靠的无形数据是实测值。
若不具备此条件，则应分别查取混合无辜组分的有关物性数据，然后按照相应的加和方法求出混和气体的物性数据。
循环冷却水处理腐蚀及其控制PPT
腐蚀严重时会导致设备穿孔、 破裂等安全事故，危及人员和
设备安全。
03
循环冷却水处理腐蚀控制方法
缓蚀剂的应用
01
02
03
缓蚀剂种类
根据化学成分和作用机理 ，缓蚀剂可分为无机缓蚀 剂、有机缓蚀剂和复合缓 蚀剂。
缓蚀剂选择
选择合适的缓蚀剂需要考 虑水质条件、系统材质和 运行工况等因素，以达到 最佳的防腐效果。
循环冷却水的特点
循环冷却水具有高浓缩倍数、高 硬度和高盐度等特点，同时在使 用过程中会受到不同程度的污染 和腐蚀。
循环冷却水处理的重要性
防止腐蚀和结垢
循环冷却水处理可以有效防止设 备和管道的腐蚀和结垢，延长设 备使用寿命，降低维修和更换成
本。
提高冷却效率
通过有效的循环冷却水处理，可以 保持系统高效运行，提高冷却效率 ，从而降低能源消耗和生产成本。
04
循环冷却水处理腐蚀控制案例分析
案例一
总结词
全面优化方案
详细描述
该化工厂的循环冷却水处理系统面临着严重的腐蚀问题。通过采用全面的优化方案，包括水质稳定剂 、缓蚀剂和杀菌剂的联合使用，成功地控制了腐蚀速率，延长了设备使用寿命，并提高了冷却效率。
案例二：某电厂循环冷却水处理系统腐蚀控制
总结词
新型防腐材料应用
腐蚀的类型
根据腐蚀发生的机理，可以分为化学 腐蚀和电化学腐蚀两类。
循环冷却水处理中腐蚀的原因
水中溶解氧
水中的溶解氧可以与金属发 生氧化还原反应Байду номын сангаас导致金属 腐蚀。
水质硬度
硬水中的钙、镁等离子可以 在金属表面形成沉淀，引起 垢下腐蚀。
pH值
水质的pH值过低或过高都会 加速金属的腐蚀。
循环冷却水系统及水质控制指标介绍
ONCE - THROUGH SYSTEM
Cooling - Water Inlet
Heat Load Outlet
CLOSED RECIRCULATING SYSTEM
T o Cooling T ower
Makeup
Heat Load
Surge T ank From Cooling T ower Heat Exchanger
2、 悬浮物浓度与浊度
悬浮物是颗粒较大而悬浮在水中的一类杂质的总称。由于这类杂质 没有统一的物理和化学性质，所以很难确切地表示出它们的含量。 一般采用通过孔径为0.45μm的滤膜，截留在滤膜上并于103～ 105℃烘干至恒重的物质。 在水质分析中，也常用浊度的测定值来近似表示悬浮物和胶体的含 量。它的单位是mg/L。 循环冷却水中的悬浮物通常由砂子、尘埃、淤泥、黏土、腐蚀产物 和微生物等组成。它们往往是由补充水带入的，但也可以由空气或 风沙带入，而有些则是在循环水系统运行过程中生成的。它们往往 沉积在循环水流速较慢或流速突然降低的部位，例如冷却塔集水池 的底部、换热器的水室和壳程一侧的折流板的下部，形成淤泥，从 而影响换热器的冷却效果和造成垢下腐蚀。悬浮物还会吸附水中的 锌离子，降低锌离子在水中的浓度。因此，对补充水和循环水的浊 度应该加以监测和控制。 在一般情况下，循环冷却水的悬浮物浓度或浊度不应大于20mg/L ，当使用板式、翅片管式或螺旋管式换热器时，悬浮物浓度或浊度 不宜大于10mg/L。
11、硫酸根浓度
硫酸根也是一种腐蚀性离子。硫酸根还是腐蚀 性细菌——硫酸盐还原菌生命活动中不可缺少的 物质。硫酸根还可能与循环水中的钙离子生产 硫酸钙垢，因此需要对它进行监测。 循环冷却水中的硫酸根离子既可能是由补充水 带入的，也可能是人们在控制循环冷却水PH值 时通过加浓硫酸而带入的。 循环冷却水中投加阻垢剂时，对于碳钢换热设 备，水中硫酸根和氯离子的浓度之和不宜大于 1500mg/L。
工业循环水系统中结垢和腐蚀现象分析及控制方案
工业循环水系统中结垢和腐蚀现象分析及控制方案摘要：工业水处理是使用化学和物理方法去除水中杂质的过程。
电石生产的特点是很复杂的过程，生产环节与水密不可分。
电石炉是将电能转化为热能的设备,这就决定了它时刻处在高温环境状态下运行。
为了保证电石炉长周期安全运行,对设备各系统进行冷却必不可少。
循环冷却水的再利用尤其可以提高用水过程的效率，循环水的再利用将产生盐分积聚的问题，这些问题会污染并损坏热交换器，降低传热效率并增加设备成本和安全隐患。
关键词：工业循环水系统；结垢；腐蚀前言工业循环水系统中传热面上的结垢现象一直被人们关注，有效降低管线中的结垢速率，实现持续的稳产高产，已成为电石生产领域研究的热点之一。
为保持油藏压力，提高采收率。
为了节约水资源,多数企业目前采用循环冷却水代替普通工业用水，冷却水在对设备降温的同时，其自身温度也在不断上升，有时在夏季设备冷却水出口温度高达60℃以上，这样的工作温度极易形成水垢粘接在设备内壁，从而造成设备换热效果差，而且水垢还会局部脱落、堆积阻塞管路和阀门，导致水流阻力增加，设备壁厚被腐蚀减薄，另一方面会造成垢下腐蚀，甚至穿孔，必须每隔一段时间对结垢严重的管段进行酸洗或停产维修，增加了管线维护费用，严重影响了电石的正常生产和经济效益。
1产生结垢的原因1.1硬垢天然水中溶解有各种盐类物质，有重碳酸盐、硫酸盐、氯化物、硅酸盐等。
其中溶解的重碳酸盐为最多，也最不稳定，容易分解成碳酸盐。
在使用重碳酸盐含量较多的水作为冷却水时，当通过换热器传热面时会受热分解。
当循环水经过冷却塔冷却时，溶解在水中的CO2会逸出，水的PH会升高。
重碳酸盐在碱性条件下会发生以下反应。
Ca(HCO3)2+2OH－=CaCO3↓+2H2O+CO2－3当水中溶解有氯化钙时，还会产生置换反应。
CaCl2+CO2－3=CaCO3↓+2Cl－当水中溶解有磷酸盐时，磷酸根和钙离子还会生成磷酸钙。
3Ca2++2PO3－4=Ca3(PO4)2↓当循环水在冷却蒸发过程中，水分不断蒸发而浓缩，浓缩倍数提高，原来溶解于水中的盐类浓度会不断增加，当其浓度超过同等条件下的饱和溶解度时就会出现结晶析出，形成水垢。
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低流速下的循环水腐蚀
1、概况
德司达（南京）染料有限公司某冷却器采用冷冻盐水冷却循环水，以满足下一工序适当温度的冷却需要。
该冷却器冷冻盐水进口温度约-18℃，走管程；冷却水走壳程，冷却后出口温度约3-5℃。
冷却器20#碳钢管直径为25mm，壁厚为2mm，管长3m。
该冷却器服役使用约1年后，出现了穿孔泄漏，打开后发现管外壁多处发生点蚀，只能报废更换。
2、原因分析
从腐蚀形态来看，应属于铁细菌腐蚀，
铁细菌是一类生活在含有高浓度二价铁离子的池塘、湖泊、温泉等水域中，能将二价铁盐氧化成三价铁化合物，并能利用此氧化过程中产生的能量来同化二氧化碳进行生长的细菌的总称。
这些微生物分别属于不同类群，有的是兼性自养型，如纤发菌（Leptothrix）、泉发菌（Crenothrix），为成串的杆状细胞互相连成丝状，外面包有共同的鞘套，在细胞内或鞘套上常有铁等金属积累。
有的是严格化能自养型，并只能在强酸性条件下生活，如氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus fer-rooxidans），通常生活在pH4以下的环境中，这类菌在细菌浸矿中具有重要作用。
铁细菌长期产生氢氧化铁，可积累成褐铁矿，在铁制水管中的生长繁殖会缩短水管的使用寿命。
一种能使二价铁氧化成三价铁并从中得到能量的一群菌落，如锈铁菌属、纤毛铁细菌属等。
在水中能使亚铁化合物氧化，并使之生成三价的氢氧化铁沉淀。
沉淀物聚集在细菌周围产生大量的棕色黏泥，导致设备和管道的点蚀和锈瘤的形成。
铁细菌喜欢生活在含氧少和含有CO2的弱酸中，在碱性条件下不易生长。
冷却水有铁细菌繁殖时，水质浑浊、色泽变暗，pH值也相应变化，并伴有异臭气味。
考虑到该公司循环水虽然已正常加药剂，但非氧化性性杀菌剂效能仍存在问题；不能有效杀死铁细菌，这应该是造成腐蚀的原因之一。
另一方面，碳钢在冷却水中腐蚀的主要原因是氧的去极化作用，而腐蚀速度又与氧的扩散速度有关，由于接近管壁处的边界层的厚度影响氧的扩散速度，故随着水流速度的上升，在0.3-0.5m/s区域，碳钢的腐蚀速度较大；但达到0.6—
1.0m/s区域，因流速很大，向金属表面提供的氧量足以使金属表面形成氧化膜，起到了缓蚀的作用，该区域碳钢的腐蚀速度较低。
但水流速度继续增大，则会破坏氧化膜，使腐蚀速度再次增大。
该冷却器循环水走壳程，流速接近0.3-0.5m/s区域，应是腐蚀严重的又一原因。
3、建议的改进方法
消除或减缓腐蚀应综合考虑上述两个原因，一方面应强化杀菌效果，另一方面可考虑让循环水走管程，冷冻盐水走壳程，因为冷冻盐水中铁细菌不易生存，且冷冻盐水流量小，流速较低，易于避开0.3-0.5m/s区域。
最好在安装前对换热器时进行涂层防腐或钝化防腐，以增加抗腐蚀能力。
但同时需要注意的是，冷冻盐水走壳程时，管程内的水易于冷却，容易结冰而胀坏列管，因此这是一个需要综合考虑的问题。
4、WA342结垢和腐蚀原因分析
WA342是靛蓝装置用于冷却废水的换热器，一般只冷却到30℃左右，在冬季冷却水温度较低时，生产人员一般将阀门关小，以控制冷却水在较低流量。
这样导致的结果是，换热器管程循环水流速较低，其中的悬浮物易于沉积，形成粘泥、污垢，对换热器造成腐蚀；且温度在30℃左右，适合细菌生长繁殖，容易造成细菌腐蚀。
在循环冷却水系统中，所溶解的重碳酸盐浓度随着蒸发浓缩而增加，当其浓度达到饱和状态，或者在经过换热器传热表面使水温升高时，水中盐份溶解平衡遭到破坏，会发生下列反应即水垢的生成：
Ca(HCO
3)
2=CaCO
3↓+CO
2↑+H
2O
生成的CaCO
3水垢沉积在换热器的传热表面，形成一层硬垢，导热性能很差，严重影响换热效率。
其次，循环水系统设备、管道主要材质是碳钢，其腐蚀产物主要是氢氧化物和铁的氧化物的水合物，呈胶体状态，稳定地悬浮于水中，但当通过热交换器时易在受热面胶体相互凝集沉淀。
沉淀的Fe
2O
3由于它的不连续性和不致密性而对金属无保护作用，而且由于它的磁性，粘着力强，且比重大，消除困难，形成污垢。
另外，循环水中也有天然有机物、泥沙、微生物群落等悬浮物，它们于流速慢或温度高的地方慢慢沉积而形成污垢沉积在设备、管道表面。
水垢和污垢沉积在设备、管道等的表面时，将造成下列不良后果：
a、降低传热效率或传热不匀。
b、设备腐蚀（垢下腐蚀）。
c、阻塞管路，更可能造成非计划性停机停产。
目前控制水垢和沉积物的方法主要是通过投加含阻垢和分散成分的水质稳定剂，这也是最为常用的方法。
建议对换热器时进行涂层防腐，以增加抗腐蚀能力；同时，装置应定期（可在生产间歇期）对换热器开大进、出口阀门，加大循环水流速，将水冷器管束流速控制在≥1 m/s，避免粘泥沉积附着在管束中而造成结垢。