水系统管路的清洗与预膜处理
1.为什么要对冷却水系统进行水处理？
2.开式循环冷却水系统的水质管理主要应做好哪几个方面的工作？
3.水质检测是保证循环冷却水水质标准的关键，检测包括哪些项目？
4.对开式循环水系统采用投加化学药剂的水处理方法，主要是为了达到什么目的？
5.一般用于水处理的化学药剂按主要用途可分为哪几大类？
6.试述循环冷却水中的微生物对水系统的危害。
7.目前常用冷却水的物理处理方法有哪些？
8.闭式循环冷冻水系统日常处理的主要工作目标是什么？为什么与开式循环冷却水系 统不同？
9.水系统在什么情况下要进行清洗？主要清洗什么？
水系统的清洗与预膜处理是减少腐蚀、提高热交换效率、延长管道和设备使用寿命的有 效措施之一。因此，清洗与预膜处理是日常水处理不可缺少的重要环节，其过程为：水冲 洗→化学药剂清洗→预膜→预膜水置换→投加水处理药剂→常规运行。
一、水系统的清洗
水系统的清洗，对新系统来说，可以提高预膜效果，减少腐蚀和结垢的产生。对已投入 使用的系统来说，可以保证长期安全生产、降低操作费用、减少维修时间、节约能量、延长 设备使用寿命等，因此在水质处理过程中，必须给予足够的重视。
中央空 调水系统的清洗。
冷却塔冷却水池
风机盘管
冷却塔填料
冷却水循环
冷凝器
蒸发器
冷冻水循环泵
冷冻水系统
冷却水系统
中央空调水系统的清洗
1.水系统清洗的目的
对于新的循环冷却水系统，在开车之前必须进行清洗。因为，设备和管道在安装过程 中、难免会有一些焊接碎屑、切削物、润滑油、建筑物碎片等遗留在系统管路中，这些杂物 如不清扫、冲洗干净，将会影响预膜处理，即使不采用预膜方案，这些碎肩杂质也会促进 蚀，加速悬浮物的沉积。
对于已经投人生产使用的循环冷却水系统，在使用较长一段时间后，当水质处理不够理 想时，会使换热器传热表面上沉积碳酸盐、硅酸盐、硫酸盐、磷酸盐等硬垢以及金属氧化呐腐蚀产物和菌藻滋生的黏泥等。即使水质处理较好，循环冷却水经过较长期的运转后，浊度 也会大大提高，这是因为循环水浊度的变化受到补充水浊度和空气灰尘等因素的影响，当浊 度达到足以产生大量的沉积物，影响换热器传热效率时，就必须对水系统进行清洗。
2.水系统清洗的方法
对于水系统清洗的方法，国内外有很多种，一般可分物理清洗和化学清洗两大类。
(1)物理清洗
利用物理机械方法将附着的沉积物除去，常用的有以下几种方法。
①人工清洗这种方法对于陈旧系统的停机清洗是最常用也是最简单的方法,一般用 棍棒、橡皮塞、钢丝或尼龙刷等穿过换热器管子，除去设备内的沉积物。这种方法费时间、 劳动强度大、效率低、如可能应尽量避免使用。
②高压水冲洗法高压水射流清洗,此方法可用于清洗管道等设备。在清洗换热器时, 需将换热器两端头拆下，用高压水枪逐根清洗换热管。对于管道，则可采用有挠性枪头的高 压水射流清洗。这种方法对新系统是经常采用的，但对陈旧系统有局限性，对较硬的水垢和 腐蚀产物或较重的沉积物是不容易冲洗掉的。
③空气搅动法是将压缩空气输入热交换器,搅动正常的水流,使沉积物破碎松散。 只需压缩空气的压力比冷却水系统的压力大0.18MPa左右即可。
④不停机机械清洗法有两种类型的机械设备可装在管线上用于热交换器的清洗。
a.利用海绵橡胶球清洗、海绵橡胶球的直径比需清理的传热管内径略大，这些球送入 热交换器管子的人口，并借水流的压力，强制进入管内，在热交换器出口过筛，并用螺旋式 输送泵将球送回到人口，循环使用。这一过程常常需要反复进行。
b.使用型号为1~2in的刷子，固定放置在每根管子中，管子两端设有小塑料网。刷子 在管中受到水的冲力，从一端沿着管子到另一端。管中的水也能反向流动，以达到清洗的 目的。
⑤旁滤法旁法是采取分流过滤的方法，降低循环水的浊度，使循环水的浊度始终 *保持在一个允许的范围内，以减少沉积物的沉降概率。一般采用机械过滤的方法，过滤设备 通常有两种：一种是旋流分离器，让部分循环水通过分离器，在分离器中产生旋涡，水中悬 浮的固体颗粒则由于离心力撞向器壁，因重力作用而沉降到分离器锥形底部被除去；另一种 是比较经常采用的旁滤池，在池中堆放砂子或无烟煤等过滤介质，使部分循环水通过旁滤 池，除去水中悬浮固体，部分循环水经过旁滤后，其水浊度一般均可达到要求。
物理清洗的优点是：可以省去化学请物的何居食用：退免化学后清度地的处 理或排问题，差免造成环境染；不易引起被洗的设备和管道。其是：部分 洗方需要在中央空系统停点行后才能进行；作比较信工时，有些方会 成设备和管道内表面损伤。
(2)化学清洗
化学清洗是通过化学药剂的作用、使被清洗设备中的沉积物溶酒、疏松、脱器或剥离的
一类方法、化学清洗也常和物理清洗配合使用。
①化学清洗的分类
a.按清洗方式分,中央空调水系统的化学清洗可分为循环法清洗和浸泡法清洗。 循环法是一种使用最为广泛的化学清洗方法。利用临时清洗槽等方法，使清洗设备形成
一个闭合回路，清洗液不断循环，沉积层等不断受到新鲜清洗液的化学作用和冲制作用面溶 解和脱落。
浸泡法适用于一些小型设备和被沉积物堵死而无法将清洗液进行循环的设备洗等。
b.按使用的清洗剂分，中央空调水系统的化学清洗可分为碱洗、酸洗、杀菌灭藻清
c.按清洗的对象分，中央空调水系统的化学清洗可分为单台设备清洗和全系统清洗
d.按是否停机分，中央空调水系统的化学清洗可分为停机清洗和不停机清洗。
②化学清洗剂类型常用于中央空调水系统中设备和管道清洗的酸洗剂可以分为无机酸和有机酸两大类。
a.无机酸类清洗剂，常用作清洗剂的无机酸有盐酸、硫酸、硝酸和氢氟酸。无机酸能电离出大量氢离子(H*),因而能使水垢及金属的腐蚀产物较快溶解。为了防止在酸洗过程中产生腐蚀，要在酸洗液中加入缓蚀剂，盐酸(HC)。盐酸用于化学清洗时的浓度为2%~7%·硫酸(H2SO4),硫酸用于化学清洗时的浓度一般不超过10%，加入缓蚀剂的配方为：硫酸为8%~10%，若丁为0.5%。硫酸不适用于有碳酸钙垢层的设备和管道的清洗 否则会生成溶解度极低的二次沉淀物，给清洗造成困难。
·硝酸(HNO3)。硝酸用于化学清洗时的浓度一般不超过5%，加入缓蚀剂的配方为 8%~10%的硝酸加“兰五”(“兰五”的成分为乌洛托品0.3%，苯胶0.2%，硫氰化 钾0.1%)。
·氢氟酸(HF)。氢氨酸是硅的有效溶剂，所以常用它来清洗含有二氧化硅(SiO) 的水垢等沉积物、而且它还是很好的铜类清洗剂，一般用于化学清洗时的浓度在2%以下
b.有机酸类清洗剂。常用于酸洗的有机酸有氨基磺酸和羟基乙酸。
·氨基磺酸。利用氨基磺酸水溶液进行清洗时，温度要控制在65℃以下（防止氨基磺 酸分解)，浓度不超过10%。
·经基乙酸。羟基乙酸易溶于水，腐蚀性低，无臭，毒性低，生物分解能力强，对水垢 有很好的溶解能力，但对锈垢的溶解能力却不强，所以常与甲酸混合使用，以达到对锈垢溶 解良好的效果。
c.碱洗剂。常用于中央空调循环水系统设备和管道碱洗的碱洗剂有氢氧化钠和碳酸钠,氢氧化钠(NaOH)。氢氧化钠又称烧碱、苛性钠，为白色固体，具有强烈吸水性， 它可以和油脂发生皂化反应生成可溶性盐类。
·碳酸钠(NaCOi)。碳酸钠又称纯碱，为白色粉末，它可以使油脂类物质硫松、乳 化或分散变为可溶性物质。在实际碱洗过程中，常将几种碱洗药剂配合在一起使用，以提高 碱洗效果。常用的碱洗配方为：氢氧化钠0.5%~2.5%，碳酸钠0.5%~2.5%，磷酸三钠0.5%~2.5%,表面活性剂0.05%~1%，
③化学清洗过程
停机化学清洗过程。停机化学清洗的一般过程为：水冲洗→杀菌灭藻清洗→碱洗→水冲洗→酸洗→水冲洗→中和钝化（或预膜）水冲洗。水冲洗的目的是冲洗掉水系统回路中的灰尘、泥沙、脱落的藻类以及腐蚀产 物等一些疏松的污垢。冲洗时水的流速以大于0.15m/s为宜，必要时可正、反向切换冲洗。
冲洗合格后，排尽回路中的冲洗水杀苗灭藻清洗。杀菌灭藻清洗的目的是杀灭水系统回路中的微生物，他设备和管道表 面附着的生物黏泥剥离脱落。在排尽冲洗水后，重新将回路注满水，并加入适当的杀生剂， 然后开泵循环清洗。在清洗过程中，必须定时测定水的浊度变化，以掌握清洗效果。一般浊 度是随着清洗时间的延长逐渐升高的，到最大值后，回路中的浊度即趋于不变，此时就可以结束清洗，排除清洗水。
·碱洗。碱洗的主要目的是除去回路中的油污，以保证酸洗均匀（一般是在水系统回路中有油污时才需要进行碱洗)一般来说，钢铁在碱液中不会被腐蚀，因此，碱洗一般不加缓蚀剂。但当系统中有铝和 镀锌设备时，则不宜用碱洗，因为这种两性金属不仅溶于酸，也溶于碱。在重新注满水的回 路中，加入适量的碱洗剂，并开泵循环清洗，当回路中的碱度和油含量基本趋于不变时即可 结束碱洗，排尽碱洗水。如果再加入适量的表面活性剂，则更增强了去污能力。另外，碱洗 也常与酸洗交替进行，以便清除那些较难除去的无水硫酸钙和硅酸盐等，水垢中SiO:含量 在80%以上时，可直接用15%左右的浓碱液溶解碱洗也常用于酸洗后的中和，这样可使系统中减至最少·碱洗后的水冲洗，碱洗后的水冲洗是为了除去中残留的碱洗液，并将部分杂质带出系统。在冲洗过程中，要经常测试排出的冲洗水pH值和浊度，当排出水呈中性或微碱性，且浊度降低到一定标准时，·酸洗。酸洗的目的是除去水垢和腐蚀产物。在水系统充满水后，将酸洗剂加入系统回 路中，然后开泵循环清洗。在可能的情况下，应切换循环流动方向。在清洗过程中，定期（一般每半小时一次）测试酸洗液中酸的浓度子(Fe2+,Fe3x、Cu2+)的浓度、pH值等，当金属离子浓度趋于不此时应排尽酸洗液。·酸洗后的水冲洗。酸洗后的水冲洗路中残留的酸洗液和脱落的固体颗粒。方法是用大量水对水系统进行开路冲洗，隔10min测试一次排出的冲洗液的pH值，当接近中性中和钝化。酸洗后，如不能及进行预膜处理。后露出的新鲜金属表面就很活泼，极易产生浮锈，影响预膜效果。洗，再进行钝化处理，目的是使洗净的金属表面保持干马上就投入使用，则可直接预膜而不需钝化钝化即金属经阳极氧化或化学方法化剂反应)处理后，由活泼态变为不活泼(钝态)的过程。钝化后的金属由于表面形成紧密的氧化物保护薄膜，因而不易腐蚀。常用的钝化剂有磷酸氢二钠(NaHPO)i)和磷酸二氢钠(NaH.PO:) b.不停机化学清洗。在中央空调系统需要清洗但又不能停止钝化1h即可不停机的化学清洗方法。因为不停机清洗不存在系统清洗后不使用成供暖时，就要采用钝化只需要预膜；另外使用中的中央空调水系统存在油以清洗后不需要理。中央空调水系统不停机化,因而不需要碱洗处洗的程序为：杀菌灭，杀菌灭的目的，要求结束后不一定要排水。独时，可从系统的排污时由冷却塔或胀水箱将新鱼酸洗、酸洗的同的是：在酸洗前要先向系统中加入适量的缓蚀剂，待不停机酸洗要在低pH值下进行，通常pH值在2.5后应向系统中补加新鲜水，同时从排污口排放酸洗废液，以降低系统中水的浊度和铁离子浓度。然后加入少量的碳酸钠中和残余的酸，为 下一步的预膜打好基础，预膜。预膜处理参见“预膜处理”部分的内容。预膜完后将高浓度的预膜水仍采用边 补水边排水的方式稀释，控制磷值为10mg/L左右即可。
④化学清洗的特点化学清洗的优点：
沉积物清洗彻底，清洗效果好；可以进行不停 机清洗，使中央空调系统正常供冷或供暖；清洗操作简单。
化学清洗的缺点：易对设备和管道产生腐蚀；产生的清洗废液易造成二次污染；清洗费 用相对较高。
二、预膜处理
预膜处理就是向循环水系统中添加化学药剂，使循环水接触的所有经清洗后的设备、管 道形成一层非常薄的能抗腐蚀、不影响热交换、不易脱落的均匀致密保护膜的过程。常用的 保护膜有两种类型，即氧化型膜和沉淀型膜。各种膜的特性见表7-4。
1.预膜方法与成膜控制条件
(1)预膜方法
预膜处理和酸洗后的钝化处理作用一样，也是使金属的腐蚀反应处于全部极化状态，消 除产生电化学腐蚀的阴、阳极的电位差，从而抑制腐蚀。
在系统已清洗干净并换入新水后，投加预膜剂，启动水泵水循环流动20~30h进行预 膜。预膜后如果系统暂不运行，则任由药水浸泡；如果预膜后立即转入正常运行，则于一周 后分别投加缓蚀阻垢剂和杀生剂。其过程为：杀菌灭藻清洗→酸洗一中和→预膜剂→循环 20~30h成膜。
经预膜处理后的系统，一般均能减轻腐蚀，延长设备和管道的使用寿命、保证连续安全 地运行，同时能缓冲循环水中pH值波动的影响
(2)成膜控制条件
预膜剂经常是采用与抑制剂大致相同体系的化学药剂，但不同的预膜剂有不同的成膜控制条件，保护膜的质量除与成膜速度和预膜剂有直接关系外，还受以下因素的影响：
①水温水温高有利分子的扩散，加速预膜剂的反应，成膜快，质地密实。当需维持 较高温度而实际做不到，只能维持常温，一般可通过加长预膜时间来弥补。
②水的pH值水的pH值过低会产生酸钙沉淀，会影响膜的致密性和金属表面的结合 力。如pH值低于5，则将引起金属的腐蚀。一般控制在5.5~6.5为宜。
③水中离子钙离子(Ca+)与锌离子(Zn2+)是预膜水中影响较大的两种离子。如 果预膜水中不含钙或钙含量较低，则不会产生密实有效的保护膜。规定预膜水中的钙的质量 浓度不能低于54mg/L。锌离子能促进成膜速度，在预膜过程中，锌离子与聚磷酸盐结合能 生成磷酸锌,从而牢固地附着在金属表面上,成为其有效的保护膜,所以在聚磷酸盐预膜剂中要加锌盐。
④预膜液流速在预膜过程中，要求预膜液流速要高一些（不低于1m/s)。流速大， 有利于预膜剂和水中溶解氧的扩散，因而成膜速度快，其所生成的膜也较均匀密实：但流速 过大（大于3m/s),又可能引起预膜液对金属的冲刷侵蚀：如流速太小，则成膜速度慢，保 护膜不够致密。
2.预膜效果检验
对于预膜处理的效果，目前尚无准确、简便、快速的方法进行现场检验。一般是在生产 系统进行预膜时，利用旁路挂片进行检测，观察挂片上成膜情况，使用的预膜剂不同，挂片 上成膜的色彩也不同。例如用六偏磷酸钠和硫酸锌预膜时，挂片上呈一层均匀的蓝的彩色 膜：如用阳极型缓蚀剂形成钝化膜时，挂片上仍保持发亮的金属光泽。通常用肉眼观察，膜 层均匀、颜色一致、无锈蚀即表示预良好：也有用配制的化学溶液，滴于挂片上进行检验的。
化学溶液的配制及检验方法如下：
(1)硫酸铜溶液法
称取15g氯化钠和5g硫酸铜溶于100mL水中，将配制好的硫酸铜溶液滴于预膜的和未 预膜的挂片上，同时测定两个挂片上出现红点所需的时间，二者的时差愈大，表示预效果 愈好。因为红点是硫酸铜与Fc反应后被置换出来的Cu所致，如膜形成均匀，孔率少，则 硫酸铜溶液不易与膜下的Fe起反应，因此，出现红点所需的时间就长，反之就短。
(2)亚铁氰化钾溶液法
称取15g氯化钠和5g亚铁氰化钾溶于100mL水中，将配制好的亚铁氰化钾溶液同时滴 在预膜和未预膜的挂片上，测定出现蓝点所需的时间，二者时差愈大，表示预膜效果愈好。
3.补膜与个别设备预膜处理
(1)补膜
补膜是当由于某些原因导致循环水系统的腐蚀速度突然增高、或在系统中发现带涂层的 薄膜脱落时，而进行补救处理的方法。补膜一般是增大起膜作用的抑制剂用量，使抑制剂的 投加量提高到常规运行时用量的2~3倍。其他控制条件与预膜处理时基本相同。
(2)个别设备预膜处理
个别设备预膜处理是指那些更换的新设备或个别检修过的设备在重新投入使用前的预膜 处理。这种预膜处理与对整个循环水系统进行的预膜处理基本相同，即将配制好的预膜液用 泵进行循环；也可以采用浸泡法，将待预膜处理的设备或管浸于配制好的预膜液中，经过一定时间后即可取出投入使用。这两种处理方法比在整个循环水系统中进行预膜处理容易，成膜质量也能保证。
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