敞开式循环冷却水系统的化学处理（第二版）

目录
第一章循环冷却水系统1
第一节循环冷却水系统1
一、密闭式循环冷却水系统2
二、敞开式循环冷却水系统2
第二节敞开式循环冷却水系统的冷却设施4
一、敞开式循环冷却水系统冷却设施的分类4
二、冷却塔的组成7
三、冷却塔的效率系数11
四、各种冷却构筑物的优缺点及适用条件14
五、国内设计冷却塔的典型数据19
六、冷却构筑物的平面布置19
第三节敞开式循环冷却水系统运行参数之间的关系21
一、循环水系统的水量平衡21
二、浓缩倍数与补充水量、排污水量及蒸发量的关系22
三、浓缩倍数的选择23
四、浓缩倍数的监测25
五、循环水在系统内的停留时间26
六、循环水系统的系统容积27
第四节盐分浓度随时间的变化及药剂消耗量的计算27
一、敞开式循环冷却系统中溶解离子的浓度随时间的
变化――浓度方程式27
二、浓缩倍数升高或降低所需时间的计算29
三、间断加药时药剂浓度随时间的变化及药剂消耗量的计算31
四、连续加药时药剂消耗量的计算32
五、一次性或首次投入药剂的加药量计算32
第五节悬浮物含量随时间的变化及旁流处理32
一、在敞开式循环冷却水系统中悬浮物含量随时间的变化33
二、循环冷却水的旁流水处理36
三、旁滤处理量的确定37
四、循环冷却水系统的零排污38
第二章换热器与间壁传热39
第一节水冷却用换热器的类型39
一、夹套式换热器39
二、蛇管式换热器40
三、套管式换热器41
四、列管式换热器42
五、板式换热器46
六、螺旋板式换热器47
第二节换热器的传热48
一、管壁的热传导48
二、热导率49
三、水冷器的间壁传热50
四、平均温度差的计算53
第三节污垢热阻和热流密度56
一、污垢热阻、总热阻与总传热系数56
二、水侧污垢热阻的监测57
三、水冷器的热流密度与水侧壁温60
第四节对流传热系数63
一、影响对流传热系数的因素63
二、影响对流传热系数的准数65
三、不同流动状况下的对流传热系数65
(一) 流体无相变化，强制对流，在直管中流动65
(二) 流体无相变化，强制对流，流经壳程，垂直流过有折流板
的管束66
(三) 流体有相变化，饱和蒸汽冷凝，蒸汽流过水平管外66
(四) 板式换热器，流体无相变化66
(五) 螺旋板式换热，流体无相变化67
第三章天然水中的杂质及其对循环冷却水系统的影响68
第一节天然水中的杂质68
一、水中杂质的主要来源68
二、天然水中杂质的类别68
三、天然水中溶解的离子68
四、水中杂质含量的表示70
五、水中杂质含量的常用单位及其换算关系71
第二节天然水的水质分类72
一、按含盐量分类72
二、按硬度分类73
三、按硬度和碱度的关系分类73
四、按水中主要阴阳离子分类77
第三节天然水中的杂质对循环冷却水系统的影响77
一、悬浮物质和胶体77
二、含盐量或电导率78
三、有机物78
四、阳离子79
五、阴离子81
六、溶解气体86
第四节循环冷却水系统对各种离子或杂质的控制要求87
一、补充水为优质淡水时的允许含量87
二、补充水为回收水时对一些盐类和污染物的限制89
第四章敞开式循环冷却水系统的pH值、碱度和碳酸钙饱和pH值90
第一节碱度与碳酸平衡90
一、碳酸平衡90
二、碳酸平衡与pH值91
三、碱度的组成93
四、M碱度与P碱度的关系94
第二节循环冷却水系统中的pH值与碳酸盐碱度95
一、pH值与碳酸盐碱度对循环冷却水的影响95
二、浓缩后的自然pH值96
三、自然pH值的计算97
四、敞开式循环冷却水系统中的碱度102
五、循环水调pH值时加酸量的计算107
六、选择循环冷却水自然pH值及总碱度M计算公式的有关
问题108
第三节碳酸钙饱和pH值109
一、碳酸钙的溶解平衡109
二、目前碳酸钙饱和pH值(pHs)的计算方法及其优缺点111
三、推荐的碳酸钙饱和pH值(pHs)计算方法112
四、计算碳酸钙饱和pH值的几个问题117
第五章沉积物、水垢及其控制120
第一节沉积物的分类、来源及其危害120
一、沉积物的分类120
二、沉积物的来源121
三、沉积物的危害121
第二节水垢的形成123
一、水垢123
二、难溶或微溶盐的溶度积123
三、难溶或微溶盐的过饱和124
四、难溶或微溶盐的结晶析出与过饱和区125
第三节难溶或微溶盐结垢趋势的判断126
一、碳酸钙水垢126
二、磷酸钙水垢130
第四节水垢的控制137
一、除去部分成垢离子137
二、加酸或通二氧化碳气，降低pH值，稳定碳酸氢盐140
三、加阻垢剂，破坏成垢盐类的结晶生长141
第五节常用阻垢剂142
一、聚羧酸阻垢剂143
（一）常用的均聚羧酸143
（二）多元共聚物145
（三）绿色均聚物148
二、膦酸148
三、膦羧酸152
四、有机磷酸酯152
五、阻垢剂的毒性154
第六章金属的腐蚀及其控制156
第一节金属的电化学腐蚀――金属的腐蚀机理156
一、金属的电化学腐蚀156
(一)金属的电极电位156
(二)金属的电化学腐蚀过程157
二、冷却水中产生电化学腐蚀的条件158
三、产生阴阳极的各种因素158
(一)金属组织表面的不均匀性159
（二）不同金属的电偶序不同159
(三)浓差电池160
第二节冷却水中金属腐蚀的类型161
一、全面腐蚀与局部腐蚀161
二、冷却水中常见的金属腐蚀类型162
(一)溶解氧腐蚀――碳钢在水中的全面腐蚀162
(二)局部腐蚀――点蚀，又称孔蚀、坑蚀162
(三)局部腐蚀――缝隙腐蚀及垢下腐蚀163
(四)局部腐蚀――磨损腐蚀与气蚀163
(五)局部腐蚀――应力腐蚀开裂163
(六)微生物腐蚀165
第三节金属的腐蚀速度166
一、腐蚀速度与极化作用、去极化作用166
二、腐蚀速度的表示方法及其换算166
三、循环冷却水系统中腐蚀速度的控制指标167
第四节腐蚀控制的方法169
一、化学处理法――添加缓蚀剂169
二、提高循环冷却水系统运行的pH值170
三、涂料覆盖法171
四、使用耐蚀材料换热器173
五、电化学保护法――阴极保护法174
第五节缓蚀剂的分类及其缓蚀机理174
一、缓蚀剂的分类174
二、氧化膜型缓蚀剂175
三、沉淀膜型缓蚀剂176
四、吸附膜型缓蚀剂176
第六节常用缓蚀剂177
一、铬酸盐177
二、聚合磷酸盐178
三、非铬非磷缓蚀剂180
（一）锌盐180
（二）钼酸盐181
（三）钨酸盐182
（四）硅酸盐182
（五）亚硝酸盐183
四、铜缓蚀剂183
（一）杂环化合物183
（二）硫酸亚铁185
五、缓蚀剂的毒性186
第七章微生物的危害及其控制187
第一节微生物的知识简要187
一、什么是微生物187
二、微生物的类群188
三、微生物细胞的结构189
四、微生物的生存条件191
第二节冷却水系统中常见的微生物及其危害193
一、系统中危害微生物的来源及繁殖194
二、循环水中危害性微生物的种类195
(一)好气异养细菌195
(二)硫氧化细菌197
（三）硫酸盐还原菌198
(四)铁细菌200
（五）氮化细菌203
（六）动胶菌属（Zoogloea）205
（七）藻类206
（八）真菌类210
(九)原生动物、小型动物和昆虫213
三、微生物的黏附、腐蚀及其对循环冷却水系统的危害214
（一）微生物的腐蚀机制214
（二）微生物黏泥与污垢沉积217
(三)微生物黏附的危害217
（四）各种微生物的综合危害218
第三节化学杀生法控制微生物219
一、杀生剂的作用机制220
二、氧化性杀生剂222
（一）氯和次氯酸盐222
（二）氯化异氰尿酸类226
（三）二氧化氯228
（四）溴及溴化物230
（五）臭氧232
（六）其他氧化性杀生剂233
三、非氧化性杀生剂234
（一）氯酚类235
（二）胺类236
(三)有机硫类238
(四)酰胺类240
(五)噻唑类241
（六）重金属类242
(七)醛类243
(八)季盐类244
（九）洗必泰244
四、杀生剂的毒性244
(一)杀生剂的LC５０或ＴＬm245
(二)杀生剂的ＬＤ５０245
(三)常用杀生剂的毒性数据245
(四)使用杀生剂的安全防护248
(五)杀生剂的降解与系统排污249
五、杀生剂的选择249
第八章现场微生物的监控技术251
第一节控制微生物是搞好循环冷却水化学处理的关键251
一、微生物黏泥附着的严重危害性252
二、黏泥产生及其危害的快速性257
三、微生物黏泥附着对缓蚀阻垢配方作用的影响257
第二节氨污染对循环冷却水的危害258
一、循环冷却水中氨的来源258
二、氨对循环冷却水的危害及其原因260
三、氨污染对氮肥厂循环冷却水系统的实际危害263
四、氨污染危害是氮肥厂循环冷却水系统的主要危害271
五、氨污染危害的控制方法273
(一)加大加氯机能力，快速通氯273
(二)使用非氧化性杀生剂275
(三)加强监测，控制泄漏276
第三节补充水质污染对循环冷却水系统的危害及处理277
一、污染物质源自补充水277
二、补充水的预处理277
三、补充水水质污染对循环冷却水系统的实际危害281
(一)未经预处理的脏水进入系统282
(二)预处理不当，补充水含菌过多282
第四节科学应用杀生剂286
一、以氯为主，辅助使用非氧化性杀生剂287
二、科学使用非氧化性杀生剂289
三、科学加氯290
第五节循环冷却水系统的综合管理294
一、防止大气通过冷却塔污染系统295
二、加强灯火管制及滤网管理防昆虫295
三、加强滤网管理，防止机械杂质危害296
四、冷却塔防藻296
五、木结构的防护298
六、减少工艺泄漏物的危害298
七、设法排除系统中的污染物301
第六节微生物的监测302
一、根据装置的特点，采用微生物与化学分析相结合的监测方法303
二、微生物检测的基本方法304
三、生物黏泥的测定方法308
(一）黏泥量的测定方法308
(二）黏泥附着量的测定方法310
第九章循环冷却水的化学处理与缓蚀阻垢配方和运行条件的选择311
第一节敞开式循环冷却水给系统带来的问题311
一、腐蚀程度可能增长311
二、水垢倾向可能增长311
三、容易形成沉积物312
四、危害的后果312
第二节循环冷却水化学处理的可行性313
一、化学处理的药剂313
二、化学处理的效果314
三、化学处理的费用316
第三节缓蚀阻垢配方的类型319
一、单一药剂及复合药剂配方319
二、配方的类型319
(一）铬系319
(二）磷系320
(三）钼系及钨系322
(四）硅系322
(五）全有机系323
三、典型的复合药剂配方323
(一）锌盐/聚合磷酸盐323
(二）聚合磷酸盐/膦酸盐/聚羧酸盐324
(三）锌盐/聚合磷酸盐/膦酸盐/聚羧酸盐326
(四）锌盐/多元醇磷酸酯/聚羧酸盐/磺化木质素326
(五）膦酸盐/聚羧酸盐或锌盐/膦酸盐/聚羧酸盐326
(六）膦酸盐/膦羧酸盐/聚羧酸盐327
(七）聚合磷酸盐/钼酸盐328
四、关于腐殖酸钠328
第四节循环冷却水的运行条件与缓蚀阻垢配方的关系330
一、浓缩倍数指标330
二、pH值指标331
第五节缓蚀阻垢配方及运行条件选择的步骤333
一、现场实际情况的调查333
二、配方的初选335
三、选择缓蚀阻垢药剂时应注意的问题336
四、通过试验选定配方及运行条件337
第六节筛选配方的试验方法337
一、静态阻垢评定法337
二、旋转挂片失重法338
三、动态污垢监测法339
四、动态模拟试验法341
(一）试验方法341
(二）水冷器的模拟条件与加热方式343
第十章清洗、预膜和冷态运行347
第一节清洗347
一、开车前的系统清洗347
(一)系统水冲洗347
(二)系统化学清洗348
二、单台清洗349
(一)人工清洗350
(二)高压水力清洗350
(三)酸清洗350
(四)碱清洗353
(五)钝化处理354
三、不停车的系统清洗354
(一)黏泥的剥离清洗355
（二）水垢的清洗357
四、不停车的单台清洗358
(一)空气搅动法358
(二)反冲洗法359
(三)胶球清洗法359
第二节预膜359
一、预膜的目的和方法360
二、预膜剂的类型360
三、磷系预膜的条件362
四、预膜的运行与监测363
第三节冷态运行364
第十一章循环冷却水系统的科学管理和现场监测366
第一节严格操作管理366
一、系统水量的管理366
二、加药管理367
三、水质指标的管理368
第二节现场监测工作制度化369
一、 水质分析370
(一)水质全分析370
(二) 控制分析372
二、监测换热器和监测挂片372
三、现场水冷器的监测373
四、微生物监测373
五、大修综合考查373
六、对系统和水冷器处理效果的评定375
七、建立并完善化学处理的技术档案377
第三节水冷器的损坏与更换的原因377
一、碳钢水冷器的垢下腐蚀穿孔378
二、不锈钢壳程水冷器的应力腐蚀开裂382
三、管板渗漏384
四、涂料损坏或使用不当384
五、电偶腐蚀384
六、换热管磨损385
七、水冷器工艺侧介质腐蚀385
八、准确的水冷器更换计划385
附录391
附录1水的部分物理化学性质391
附录2水的部分常用物理性质392
附录30～99??4%真空时水的沸点394
附录4水的汽化热395
附录5水的离子积常数396
附录6部分易溶盐类的溶解度(20℃)［g/(100g水)］396
附录7部分难溶盐类的溶度积常数(25℃)397
附录8不同温度下的碳酸平衡常数397
附录9不同pH值下的碳酸平衡系数(25℃)398
附录10空气的重要物理性质(0??101MPa，760mmHg压力下)401
附录11工业循环冷却水水质分析及试验方法国家标准402
附录12工业循环冷却水水质、污垢、缓蚀阻垢剂的分析测定方法
化工行业标准403
附录13部分常用计量单位及有关换算关系404
参考文献408