文章摘要：
1 试验设备和材料
1.1
主要装置 蒸气发生炉(换热器)；聚氯乙烯材料的冷却塔和贮水池；FZM型不锈钢水泵；LIB型转子流量计；C6-46-3C型排尘风机；0.4
T的磁力阻垢器；臭氧发生器。1.2
试验仪器 723分光光度计；DDS型电导率测定仪；pH3-3C型酸度计；HG-3型火焰分......
1 试验设备和材料
1.1
主要装置
蒸气发生炉(换热器)；聚氯乙烯材料的冷却塔和贮水池；FZM型不锈钢水泵；LIB型转子流量计；C6-46-3C型排尘风机；0.4
T的磁力阻垢器；臭氧发生器。
1.2
试验仪器
723分光光度计；DDS型电导率测定仪；pH3-3C型酸度计；HG-3型火焰分光光度计。
1.3
试验材料
试验管：Ø
10mm×1mm碳钢管，外壁镀铬；
试片：50mm×25mm×2mm，A3钢。
2 试验方案及结果
工艺流程简图见图1。
2.1
试验方案
试验分A、B两个系统。
A系统：用200mg/L的Na2MoO4进行预膜，同时在贮水池中投加臭氧，保持剩余臭氧浓度为0.03～0.10mg/L，5d后将预膜剂换作冷却水。磁力阻垢器安装在换热器前的管路上。
B系统：用20mg/L的Na2MoO4进行预膜，臭氧投加方式为间歇式，每2d投加一次，每次60min，其它同系统A。
2.2
试验结果
2.2.1
水质分析
试验过程中每天定时取水样进行常规分析，其中SO42-、Cl-每周做两次分析，结果见表1。试验用水为北京某石化公司生产用水。
表1 运行过程水质分析
| 系统 |
总硬度*（mg/L） |
总碱度*（mg/L） |
Ca2+硬度*（mg/L） |
pH |
电导率（μs/m） |
SO42-（mg/L） |
Cl-（mg/L） |
K+（mg/L） |
浓缩倍数** |
| 系统A |
209.24～428.36 |
126.89～336.24 |
107.67～212.97 |
8.44～8.78 |
330～1450 |
60.20～155.23 |
15.03～110.18 |
3.6～7.2 |
1.7～3.4 |
| 系统B |
170.69～429.15 |
106.17～152.78 |
96.01～178.79 |
8.35～8.70 |
245～1100 |
40.75～150.73 |
16.50～105.63 |
3.4～7.2 |
1.6～3.4 |
| 补充水 |
159.89～309.92 |
182.86～295.21 |
138.68～231.54 |
7.66～7.80 |
415～800 |
34.07～68.15 |
15.70～59.31 |
2.1～2.2 |
|
| 注 *以CaCO3
**以K+浓度计 |
2.2.2
污垢热阻测定
本试验的试前准备、开车、正常运转、停车及试后处理均按中石化总公司生产部执行的方法进行，试验过程中及时记录有关数据。污垢热阻测定按文献［3］进行，结果见表2。
表2 试验管污垢热阻
| 系统 |
试件 |
清洁管热阻R1（m2.K/W） |
极限污垢热阻R2 |
| A |
1 |
2.63×10-4 |
1.11×10-4 |
| A |
2 |
2.86×10-4 |
1.12×10-4 |
| B |
3 |
2.74×10-4 |
1.12×10-4 |
| B |
4 |
2.76×10-4 |
1.12×10-4 |
表3 试验管结垢情况
| 系统 |
试件 |
管长（cm） |
G2（g) |
G3(g) |
污垢沉积率mcm[mg/(cm.月）] |
| A |
1 |
44.95 |
101.2722 |
99.1348 |
27.01 |
| A |
2 |
45.08 |
1102.2113 |
100.0110 |
27.76 |
| B |
3 |
45.15 |
97.6626 |
95.2620 |
30.32 |
| B |
4 |
45.00 |
103.4115 |
100.8001 |
32.82 |
表4 试验管腐蚀情况
| 系统 |
试件 |
G2（g) |
G3(g) |
腐蚀速率F[mg/(dm2.d)] |
| A |
1 |
99.2356 |
99.1348 |
3.73 |
| A |
2 |
100.1418 |
100.0110 |
4.84 |
| B |
3 |
95.4716 |
95.2620 |
7.74 |
| B |
4 |
101.2700 |
100.8001 |
10.80 |
2.2.3
结垢和腐蚀情况
系统运行21d后停车，试验管按GB5776方法进行处理，并按下式计算污垢沉积率和腐蚀速率，结果见表3、表4。
mcm=(G2-G3/AT)×30
F=[(G1-G3)/AT]×2.4×106
式中 mcm--污垢月沉积率，mg/(cm2·月)
A--粘附面积，cm2
T--试验时间,d
F--腐蚀速率，mg/(dm2·d)
G1--试验管试前质量，g
G2--试验管除垢前质量，g
G3--试验管除垢后质量，g
2.2.4
挂片的腐蚀情况
系统开始运行后在两个系统的贮水池中各挂一组试片，此时试片可看作预膜片。在停止加药后再挂一组试片。试验结束后取出处理，计算腐蚀速率，结果见表5。
表5 挂片的腐蚀情况
| 系统 |
试片 |
预膜情况 |
试验周期（h） |
初重(g) |
试后重（g） |
腐蚀速率F[mg/(dm2.d）] |
| A |
1 |
预膜 |
495 |
23.3127 |
21.2782 |
4.14 |
| A |
2 |
预膜 |
495 |
21.1556 |
21.1320 |
4.18 |
| A |
3 |
不预膜 |
310 |
20.9813 |
20.9593 |
6.04 |
| A |
4 |
不预膜 |
310 |
20.7913 |
20.7716 |
5.41 |
| B |
5 |
预膜 |
495 |
20.5827 |
20.5003 |
13.37 |
| B |
6 |
预膜 |
495 |
19.9484 |
19.8634 |
14.45 |
3 讨论
①
按照中国石化总公司执行的标准［3］对试验结果进行评价，A系统试验管和预膜试片的腐蚀速率均达到“好”等级，未预膜试片处于“好”的等级。B系统试验管腐蚀速率达到“好”的等级，预膜试片在“可以允许”范围，所以本试验方案对腐蚀的控制是成功的。A系统比B系统缓蚀率更高，原因在于A系统预膜剂浓度更高，且连续投加臭氧，A系统未预膜片腐蚀速率比B系统更低也证实了这一点。
②
两个系统由于采用臭氧杀菌，所以管路比较清洁，生物污垢减少(可从流量计观察)，而A系统由于连续投加臭氧，几乎不产生生物粘泥。这说明臭氧有效地控制了微生物繁殖，大幅度减少了粘附和垢下腐蚀作用。
③
两个系统极限污垢热阻均达到"好"的等级，说明磁化作用使得垢层疏松，传热效率降低幅度较小。与以前所做空白试验[4]相比，阻垢率为70%～80%。粘附速率接近允许值，偏高的原因之一是计算时未扣除膜层的质量，另外水的硬度、离子强度、磁场强度等会影响磁化效果。据称水的硬度大于350
mg/L时处理效果稍差[5]。
4 推荐工艺
预膜是为了防腐，磁化的主要作用是防垢，而臭氧的杀菌作用最出色，三者可以发挥协同作用。本工艺将三者结合起来，为循环冷却水处理探索了一条新的途径，而且基本上是一种“绿色”工艺。其特点是：①同时杀菌、缓蚀、阻垢，处理效果好；②排污无污染，符合环保要求，社会效益好；③一次投资，长期受益，经济效益好。
根据A、B两个系统的试验结果，建议在试验水质条件下，预膜剂浓度20mg/L，磁感应强度不小于0.4T，臭氧采用连续投加为好，为节能也可间歇投加，使其主要发挥杀菌作用。剩余臭氧浓度约0.05mg/L，其它参数：浓缩倍数3.0左右，流量Q=180L/h,Re>4000，换热器热负荷q≤17.5W/m2，循环比1/4～1/5。实际应用时，尚需根据具体情况确定运行参数。
参考文献
1 陈昭威磁场处理水的机理探讨物理，1992；21(2)：109
2 Odgen
M.Industrial Water Engineering,1970;7(6):36
3
中国石化总公司生产部、发展部冷却水分析和实验方法安庆：安庆石化信息中心，1993.402
4
李松田，李汉斌，王占生 臭氧处理循环冷却水的动态模拟实验工业水处理，1997；17(4)：19
谢绮芬 磁化水及其应用 北京：北京科技出版社，1982.55
作者简介：李松田 男 36岁 副教授
通讯处：467000
河南省平顶山市建设路西段240号 平顶山师范高等专科学校
(收稿日期
1998-08-23)
 相关文章：
收藏文章：
|
用户登录 
新用户注册
网友评论：（只显示最新10条。评论内容只代表网友观点，与本站立场无关！）