敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的化學(xué)處理（第二版）

目錄
第一章循環(huán)冷卻水系統(tǒng)1
第一節(jié)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)1
一、密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)2
二、敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)2
第二節(jié)敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的冷卻設(shè)施4
一、敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷卻設(shè)施的分類4
二、冷卻塔的組成7
三、冷卻塔的效率系數(shù)11
四、各種冷卻構(gòu)筑物的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件14
五、國內(nèi)設(shè)計冷卻塔的典型數(shù)據(jù)19
六、冷卻構(gòu)筑物的平面布置19
第三節(jié)敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)之間的關(guān)系21
一、循環(huán)水系統(tǒng)的水量平衡21
二、濃縮倍數(shù)與補(bǔ)充水量、排污水量及蒸發(fā)量的關(guān)系22
三、濃縮倍數(shù)的選擇23
四、濃縮倍數(shù)的監(jiān)測25
五、循環(huán)水在系統(tǒng)內(nèi)的停留時間26
六、循環(huán)水系統(tǒng)的系統(tǒng)容積27
第四節(jié)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(huán)冷卻系統(tǒng)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(shù)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(xù)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(jié)懸浮物含量隨時間的變化及旁流處理32
一、在敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中懸浮物含量隨時間的變化33
二、循環(huán)冷卻水的旁流水處理36
三、旁濾處理量的確定37
四、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的零排污38
第二章?lián)Q熱器與間壁傳熱39
第一節(jié)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(jié)換熱器的傳熱48
一、管壁的熱傳導(dǎo)48
二、熱導(dǎo)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(jié)污垢熱阻和熱流密度56
一、污垢熱阻、總熱阻與總傳熱系數(shù)56
二、水側(cè)污垢熱阻的監(jiān)測57
三、水冷器的熱流密度與水側(cè)壁溫60
第四節(jié)對流傳熱系數(shù)63
一、影響對流傳熱系數(shù)的因素63
二、影響對流傳熱系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)65
三、不同流動狀況下的對流傳熱系數(shù)65
(一) 流體無相變化，強(qiáng)制對流，在直管中流動65
(二) 流體無相變化，強(qiáng)制對流，流經(jīng)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(zhì)及其對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的影響68
第一節(jié)天然水中的雜質(zhì)68
一、水中雜質(zhì)的主要來源68
二、天然水中雜質(zhì)的類別68
三、天然水中溶解的離子68
四、水中雜質(zhì)含量的表示70
五、水中雜質(zhì)含量的常用單位及其換算關(guān)系71
第二節(jié)天然水的水質(zhì)分類72
一、按含鹽量分類72
二、按硬度分類73
三、按硬度和堿度的關(guān)系分類73
四、按水中主要陰陽離子分類77
第三節(jié)天然水中的雜質(zhì)對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的影響77
一、懸浮物質(zhì)和膠體77
二、含鹽量或電導(dǎo)率78
三、有機(jī)物78
四、陽離子79
五、陰離子81
六、溶解氣體86
第四節(jié)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)對各種離子或雜質(zhì)的控制要求87
一、補(bǔ)充水為優(yōu)質(zhì)淡水時的允許含量87
二、補(bǔ)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(huán)冷卻水系統(tǒng)的pH值、堿度和碳酸鈣飽和pH值90
第一節(jié)堿度與碳酸平衡90
一、碳酸平衡90
二、碳酸平衡與pH值91
三、堿度的組成93
四、M堿度與P堿度的關(guān)系94
第二節(jié)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的pH值與碳酸鹽堿度95
一、pH值與碳酸鹽堿度對循環(huán)冷卻水的影響95
二、濃縮后的自然pH值96
三、自然pH值的計算97
四、敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的堿度102
五、循環(huán)水調(diào)pH值時加酸量的計算107
六、選擇循環(huán)冷卻水自然pH值及總堿度M計算公式的有關(guān)
問題108
第三節(jié)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(yōu)缺點(diǎn)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(jié)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(jié)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(jié)晶析出與過飽和區(qū)125
第三節(jié)難溶或微溶鹽結(jié)垢趨勢的判斷126
一、碳酸鈣水垢126
二、磷酸鈣水垢130
第四節(jié)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?xì)?，降低pH值，穩(wěn)定碳酸氫鹽140
三、加阻垢劑，破壞成垢鹽類的結(jié)晶生長141
第五節(jié)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(jī)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(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕――金屬的腐蝕機(jī)理156
一、金屬的電化學(xué)腐蝕156
(一)金屬的電極電位156
(二)金屬的電化學(xué)腐蝕過程157
二、冷卻水中產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕的條件158
三、產(chǎn)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(jié)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(diǎn)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(yīng)力腐蝕開裂163
(六)微生物腐蝕165
第三節(jié)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(huán)冷卻水系統(tǒng)中腐蝕速度的控制指標(biāo)167
第四節(jié)腐蝕控制的方法169
一、化學(xué)處理法――添加緩蝕劑169
二、提高循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行的pH值170
三、涂料覆蓋法171
四、使用耐蝕材料換熱器173
五、電化學(xué)保護(hù)法――陰極保護(hù)法174
第五節(jié)緩蝕劑的分類及其緩蝕機(jī)理174
一、緩蝕劑的分類174
二、氧化膜型緩蝕劑175
三、沉淀膜型緩蝕劑176
四、吸附膜型緩蝕劑176
第六節(jié)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）硅酸鹽182
（五）亞硝酸鹽183
四、銅緩蝕劑183
（一）雜環(huán)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(jié)微生物的知識簡要187
一、什么是微生物187
二、微生物的類群188
三、微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)189
四、微生物的生存條件191
第二節(jié)冷卻水系統(tǒng)中常見的微生物及其危害193
一、系統(tǒng)中危害微生物的來源及繁殖194
二、循環(huán)水中危害性微生物的種類195
(一)好氣異養(yǎng)細(xì)菌195
(二)硫氧化細(xì)菌197
（三）硫酸鹽還原菌198
(四)鐵細(xì)菌200
（五）氮化細(xì)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(huán)冷卻水系統(tǒng)的危害214
（一）微生物的腐蝕機(jī)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(jié)化學(xué)殺生法控制微生物219
一、殺生劑的作用機(jī)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(jī)硫類238
(四)酰胺類240
(五)噻唑類241
（六）重金屬類242
(七)醛類243
(八)季鹽類244
（九）洗必泰244
四、殺生劑的毒性244
(一)殺生劑的LC５０或ＴＬm245
(二)殺生劑的ＬＤ５０245
(三)常用殺生劑的毒性數(shù)據(jù)245
(四)使用殺生劑的安全防護(hù)248
(五)殺生劑的降解與系統(tǒng)排污249
五、殺生劑的選擇249
第八章現(xiàn)場微生物的監(jiān)控技術(shù)251
第一節(jié)控制微生物是搞好循環(huán)冷卻水化學(xué)處理的關(guān)鍵251
一、微生物黏泥附著的嚴(yán)重危害性252
二、黏泥產(chǎn)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(jié)氨污染對循環(huán)冷卻水的危害258
一、循環(huán)冷卻水中氨的來源258
二、氨對循環(huán)冷卻水的危害及其原因260
三、氨污染對氮肥廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的實(shí)際危害263
四、氨污染危害是氮肥廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的主要危害271
五、氨污染危害的控制方法273
(一)加大加氯機(jī)能力，快速通氯273
(二)使用非氧化性殺生劑275
(三)加強(qiáng)監(jiān)測，控制泄漏276
第三節(jié)補(bǔ)充水質(zhì)污染對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的危害及處理277
一、污染物質(zhì)源自補(bǔ)充水277
二、補(bǔ)充水的預(yù)處理277
三、補(bǔ)充水水質(zhì)污染對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的實(shí)際危害281
(一)未經(jīng)預(yù)處理的臟水進(jìn)入系統(tǒng)282
(二)預(yù)處理不當(dāng)，補(bǔ)充水含菌過多282
第四節(jié)科學(xué)應(yīng)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(xué)使用非氧化性殺生劑289
三、科學(xué)加氯290
第五節(jié)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的綜合管理294
一、防止大氣通過冷卻塔污染系統(tǒng)295
二、加強(qiáng)燈火管制及濾網(wǎng)管理防昆蟲295
三、加強(qiáng)濾網(wǎng)管理，防止機(jī)械雜質(zhì)危害296
四、冷卻塔防藻296
五、木結(jié)構(gòu)的防護(hù)298
六、減少工藝泄漏物的危害298
七、設(shè)法排除系統(tǒng)中的污染物301
第六節(jié)微生物的監(jiān)測302
一、根據(jù)裝置的特點(diǎn)，采用微生物與化學(xué)分析相結(jié)合的監(jiān)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(huán)冷卻水的化學(xué)處理與緩蝕阻垢配方和運(yùn)行條件的選擇311
第一節(jié)敞開式循環(huán)冷卻水給系統(tǒng)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、危害的后果312
第二節(jié)循環(huán)冷卻水化學(xué)處理的可行性313
一、化學(xué)處理的藥劑313
二、化學(xué)處理的效果314
三、化學(xué)處理的費(fèi)用316
第三節(jié)緩蝕阻垢配方的類型319
一、單一藥劑及復(fù)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）硅系322
(五）全有機(jī)系323
三、典型的復(fù)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(zhì)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(guān)于腐殖酸鈉328
第四節(jié)循環(huán)冷卻水的運(yùn)行條件與緩蝕阻垢配方的關(guān)系330
一、濃縮倍數(shù)指標(biāo)330
二、pH值指標(biāo)331
第五節(jié)緩蝕阻垢配方及運(yùn)行條件選擇的步驟333
一、現(xiàn)場實(shí)際情況的調(diào)查333
二、配方的初選335
三、選擇緩蝕阻垢藥劑時應(yīng)注意的問題336
四、通過試驗選定配方及運(yùn)行條件337
第六節(jié)篩選配方的試驗方法337
一、靜態(tài)阻垢評定法337
二、旋轉(zhuǎn)掛片失重法338
三、動態(tài)污垢監(jiān)測法339
四、動態(tài)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(yù)膜和冷態(tài)運(yùn)行347
第一節(jié)清洗347
一、開車前的系統(tǒng)清洗347
(一)系統(tǒng)水沖洗347
(二)系統(tǒng)化學(xué)清洗348
二、單臺清洗349
(一)人工清洗350
(二)高壓水力清洗350
(三)酸清洗350
(四)堿清洗353
(五)鈍化處理354
三、不停車的系統(tǒng)清洗354
(一)黏泥的剝離清洗355
（二）水垢的清洗357
四、不停車的單臺清洗358
(一)空氣攪動法358
(二)反沖洗法359
(三)膠球清洗法359
第二節(jié)預(yù)膜359
一、預(yù)膜的目的和方法360
二、預(yù)膜劑的類型360
三、磷系預(yù)膜的條件362
四、預(yù)膜的運(yùn)行與監(jiān)測363
第三節(jié)冷態(tài)運(yùn)行364
第十一章循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的科學(xué)管理和現(xiàn)場監(jiān)測366
第一節(jié)嚴(yán)格操作管理366
一、系統(tǒng)水量的管理366
二、加藥管理367
三、水質(zhì)指標(biāo)的管理368
第二節(jié)現(xiàn)場監(jiān)測工作制度化369
一、 水質(zhì)分析370
(一)水質(zhì)全分析370
(二) 控制分析372
二、監(jiān)測換熱器和監(jiān)測掛片372
三、現(xiàn)場水冷器的監(jiān)測373
四、微生物監(jiān)測373
五、大修綜合考查373
六、對系統(tǒng)和水冷器處理效果的評定375
七、建立并完善化學(xué)處理的技術(shù)檔案377
第三節(jié)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、不銹鋼殼程水冷器的應(yīng)力腐蝕開裂382
三、管板滲漏384
四、涂料損壞或使用不當(dāng)384
五、電偶腐蝕384
六、換熱管磨損385
七、水冷器工藝側(cè)介質(zhì)腐蝕385
八、準(zhǔn)確的水冷器更換計劃385
附錄391
附錄1水的部分物理化學(xué)性質(zhì)391
附錄2水的部分常用物理性質(zhì)392
附錄30～99??4%真空時水的沸點(diǎn)394
附錄4水的汽化熱395
附錄5水的離子積常數(shù)396
附錄6部分易溶鹽類的溶解度(20℃)［g/(100g水)］396
附錄7部分難溶鹽類的溶度積常數(shù)(25℃)397
附錄8不同溫度下的碳酸平衡常數(shù)397
附錄9不同pH值下的碳酸平衡系數(shù)(25℃)398
附錄10空氣的重要物理性質(zhì)(0??101MPa，760mmHg壓力下)401
附錄11工業(yè)循環(huán)冷卻水水質(zhì)分析及試驗方法國家標(biāo)準(zhǔn)402
附錄12工業(yè)循環(huán)冷卻水水質(zhì)、污垢、緩蝕阻垢劑的分析測定方法
化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)403
附錄13部分常用計量單位及有關(guān)換算關(guān)系404
參考文獻(xiàn)408