水系統管路的清洗與預膜處理
1.為什么要對冷卻水系統進行水處理？
2.開式循環冷卻水系統的水質管理主要應做好哪幾個方面的工作？
3.水質檢測是保證循環冷卻水水質標準的關鍵，檢測包括哪些項目？
4.對開式循環水系統采用投加化學藥劑的水處理方法，主要是為了達到什么目的？
5.一般用于水處理的化學藥劑按主要用途可分為哪幾大類？
6.試述循環冷卻水中的微生物對水系統的危害。
7.目前常用冷卻水的物理處理方法有哪些？
8.閉式循環冷凍水系統日常處理的主要工作目標是什么？為什么與開式循環冷卻水系 統不同？
9.水系統在什么情況下要進行清洗？主要清洗什么？
水系統的清洗與預膜處理是減少腐蝕、提高熱交換效率、延長管道和設備使用壽命的有 效措施之一。因此，清洗與預膜處理是日常水處理不可缺少的重要環節，其過程為：水沖 洗→化學藥劑清洗→預膜→預膜水置換→投加水處理藥劑→常規運行。
一、水系統的清洗
水系統的清洗，對新系統來說，可以提高預膜效果，減少腐蝕和結垢的產生。對已投入 使用的系統來說，可以保證長期安全生產、降低操作費用、減少維修時間、節約能量、延長 設備使用壽命等，因此在水質處理過程中，必須給予足夠的重視。
中央空 調水系統的清洗。
冷卻塔冷卻水池
風機盤管
冷卻塔填料
冷卻水循環
冷凝器
蒸發器
冷凍水循環泵
冷凍水系統
冷卻水系統
中央空調水系統的清洗
1.水系統清洗的目的
對于新的循環冷卻水系統，在開車之前必須進行清洗。因為，設備和管道在安裝過程 中、難免會有一些焊接碎屑、切削物、潤滑油、建筑物碎片等遺留在系統管路中，這些雜物 如不清掃、沖洗干凈，將會影響預膜處理，即使不采用預膜方案，這些碎肩雜質也會促進 蝕，加速懸浮物的沉積。
對于已經投人生產使用的循環冷卻水系統，在使用較長一段時間后，當水質處理不夠理 想時，會使換熱器傳熱表面上沉積碳酸鹽、硅酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽等硬垢以及金屬氧化吶腐蝕產物和菌藻滋生的黏泥等。即使水質處理較好，循環冷卻水經過較長期的運轉后，濁度 也會大大提高，這是因為循環水濁度的變化受到補充水濁度和空氣灰塵等因素的影響，當濁 度達到足以產生大量的沉積物，影響換熱器傳熱效率時，就必須對水系統進行清洗。
2.水系統清洗的方法
對于水系統清洗的方法，國內外有很多種，一般可分物理清洗和化學清洗兩大類。
(1)物理清洗
利用物理機械方法將附著的沉積物除去，常用的有以下幾種方法。
①人工清洗這種方法對于陳舊系統的停機清洗是最常用也是最簡單的方法,一般用 棍棒、橡皮塞、鋼絲或尼龍刷等穿過換熱器管子，除去設備內的沉積物。這種方法費時間、 勞動強度大、效率低、如可能應盡量避免使用。
②高壓水沖洗法高壓水射流清洗,此方法可用于清洗管道等設備。在清洗換熱器時, 需將換熱器兩端頭拆下，用高壓水槍逐根清洗換熱管。對于管道，則可采用有撓性槍頭的高 壓水射流清洗。這種方法對新系統是經常采用的，但對陳舊系統有局限性，對較硬的水垢和 腐蝕產物或較重的沉積物是不容易沖洗掉的。
③空氣攪動法是將壓縮空氣輸入熱交換器,攪動正常的水流,使沉積物破碎松散。 只需壓縮空氣的壓力比冷卻水系統的壓力大0.18MPa左右即可。
④不停機機械清洗法有兩種類型的機械設備可裝在管線上用于熱交換器的清洗。
a.利用海綿橡膠球清洗、海綿橡膠球的直徑比需清理的傳熱管內徑略大，這些球送入 熱交換器管子的人口，并借水流的壓力，強制進入管內，在熱交換器出口過篩，并用螺旋式 輸送泵將球送回到人口，循環使用。這一過程常常需要反復進行。
b.使用型號為1~2in的刷子，固定放置在每根管子中，管子兩端設有小塑料網。刷子 在管中受到水的沖力，從一端沿著管子到另一端。管中的水也能反向流動，以達到清洗的 目的。
⑤旁濾法旁法是采取分流過濾的方法，降低循環水的濁度，使循環水的濁度始終 *保持在一個允許的范圍內，以減少沉積物的沉降概率。一般采用機械過濾的方法，過濾設備 通常有兩種：一種是旋流分離器，讓部分循環水通過分離器，在分離器中產生旋渦，水中懸 浮的固體顆粒則由于離心力撞向器壁，因重力作用而沉降到分離器錐形底部被除去；另一種 是比較經常采用的旁濾池，在池中堆放砂子或無煙煤等過濾介質，使部分循環水通過旁濾 池，除去水中懸浮固體，部分循環水經過旁濾后，其水濁度一般均可達到要求。
物理清洗的優點是：可以省去化學請物的何居食用：退免化學后清度地的處 理或排問題，差免造成環境染；不易引起被洗的設備和管道。其是：部分 洗方需要在中央空系統停點行后才能進行；作比較信工時，有些方會 成設備和管道內表面損傷。
(2)化學清洗
化學清洗是通過化學藥劑的作用、使被清洗設備中的沉積物溶酒、疏松、脫器或剝離的
一類方法、化學清洗也常和物理清洗配合使用。
①化學清洗的分類
a.按清洗方式分,中央空調水系統的化學清洗可分為循環法清洗和浸泡法清洗。 循環法是一種使用最為廣泛的化學清洗方法。利用臨時清洗槽等方法，使清洗設備形成
一個閉合回路，清洗液不斷循環，沉積層等不斷受到新鮮清洗液的化學作用和沖制作用面溶 解和脫落。
浸泡法適用于一些小型設備和被沉積物堵死而無法將清洗液進行循環的設備洗等。
b.按使用的清洗劑分，中央空調水系統的化學清洗可分為堿洗、酸洗、殺菌滅藻清
c.按清洗的對象分，中央空調水系統的化學清洗可分為單臺設備清洗和全系統清洗
d.按是否停機分，中央空調水系統的化學清洗可分為停機清洗和不停機清洗。
②化學清洗劑類型常用于中央空調水系統中設備和管道清洗的酸洗劑可以分為無機酸和有機酸兩大類。
a.無機酸類清洗劑，常用作清洗劑的無機酸有鹽酸、硫酸、硝酸和氫氟酸。無機酸能電離出大量氫離子(H*),因而能使水垢及金屬的腐蝕產物較快溶解。為了防止在酸洗過程中產生腐蝕，要在酸洗液中加入緩蝕劑，鹽酸(HC)。鹽酸用于化學清洗時的濃度為2%~7%·硫酸(H2SO4),硫酸用于化學清洗時的濃度一般不超過10%，加入緩蝕劑的配方為：硫酸為8%~10%，若丁為0.5%。硫酸不適用于有碳酸鈣垢層的設備和管道的清洗 否則會生成溶解度極低的二次沉淀物，給清洗造成困難。
·硝酸(HNO3)。硝酸用于化學清洗時的濃度一般不超過5%，加入緩蝕劑的配方為 8%~10%的硝酸加“蘭五”(“蘭五”的成分為烏洛托品0.3%，苯膠0.2%，硫氰化 鉀0.1%)。
·氫氟酸(HF)。氫氨酸是硅的有效溶劑，所以常用它來清洗含有二氧化硅(SiO) 的水垢等沉積物、而且它還是很好的銅類清洗劑，一般用于化學清洗時的濃度在2%以下
b.有機酸類清洗劑。常用于酸洗的有機酸有氨基磺酸和羥基乙酸。
·氨基磺酸。利用氨基磺酸水溶液進行清洗時，溫度要控制在65℃以下（防止氨基磺 酸分解)，濃度不超過10%。
·經基乙酸。羥基乙酸易溶于水，腐蝕性低，無臭，毒性低，生物分解能力強，對水垢 有很好的溶解能力，但對銹垢的溶解能力卻不強，所以常與甲酸混合使用，以達到對銹垢溶 解良好的效果。
c.堿洗劑。常用于中央空調循環水系統設備和管道堿洗的堿洗劑有氫氧化鈉和碳酸鈉,氫氧化鈉(NaOH)。氫氧化鈉又稱燒堿、苛性鈉，為白色固體，具有強烈吸水性， 它可以和油脂發生皂化反應生成可溶性鹽類。
·碳酸鈉(NaCOi)。碳酸鈉又稱純堿，為白色粉末，它可以使油脂類物質硫松、乳 化或分散變為可溶性物質。在實際堿洗過程中，常將幾種堿洗藥劑配合在一起使用，以提高 堿洗效果。常用的堿洗配方為：氫氧化鈉0.5%~2.5%，碳酸鈉0.5%~2.5%，磷酸三鈉0.5%~2.5%,表面活性劑0.05%~1%，
③化學清洗過程
停機化學清洗過程。停機化學清洗的一般過程為：水沖洗→殺菌滅藻清洗→堿洗→水沖洗→酸洗→水沖洗→中和鈍化（或預膜）水沖洗。水沖洗的目的是沖洗掉水系統回路中的灰塵、泥沙、脫落的藻類以及腐蝕產 物等一些疏松的污垢。沖洗時水的流速以大于0.15m/s為宜，必要時可正、反向切換沖洗。
沖洗合格后，排盡回路中的沖洗水殺苗滅藻清洗。殺菌滅藻清洗的目的是殺滅水系統回路中的微生物，他設備和管道表 面附著的生物黏泥剝離脫落。在排盡沖洗水后，重新將回路注滿水，并加入適當的殺生劑， 然后開泵循環清洗。在清洗過程中，必須定時測定水的濁度變化，以掌握清洗效果。一般濁 度是隨著清洗時間的延長逐漸升高的，到最大值后，回路中的濁度即趨于不變，此時就可以結束清洗，排除清洗水。
·堿洗。堿洗的主要目的是除去回路中的油污，以保證酸洗均勻（一般是在水系統回路中有油污時才需要進行堿洗)一般來說，鋼鐵在堿液中不會被腐蝕，因此，堿洗一般不加緩蝕劑。但當系統中有鋁和 鍍鋅設備時，則不宜用堿洗，因為這種兩性金屬不僅溶于酸，也溶于堿。在重新注滿水的回 路中，加入適量的堿洗劑，并開泵循環清洗，當回路中的堿度和油含量基本趨于不變時即可 結束堿洗，排盡堿洗水。如果再加入適量的表面活性劑，則更增強了去污能力。另外，堿洗 也常與酸洗交替進行，以便清除那些較難除去的無水硫酸鈣和硅酸鹽等，水垢中SiO:含量 在80%以上時，可直接用15%左右的濃堿液溶解堿洗也常用于酸洗后的中和，這樣可使系統中減至最少·堿洗后的水沖洗，堿洗后的水沖洗是為了除去中殘留的堿洗液，并將部分雜質帶出系統。在沖洗過程中，要經常測試排出的沖洗水pH值和濁度，當排出水呈中性或微堿性，且濁度降低到一定標準時，·酸洗。酸洗的目的是除去水垢和腐蝕產物。在水系統充滿水后，將酸洗劑加入系統回 路中，然后開泵循環清洗。在可能的情況下，應切換循環流動方向。在清洗過程中，定期（一般每半小時一次）測試酸洗液中酸的濃度子(Fe2+,Fe3x、Cu2+)的濃度、pH值等，當金屬離子濃度趨于不此時應排盡酸洗液?！に嵯春蟮乃疀_洗。酸洗后的水沖洗路中殘留的酸洗液和脫落的固體顆粒。方法是用大量水對水系統進行開路沖洗，隔10min測試一次排出的沖洗液的pH值，當接近中性中和鈍化。酸洗后，如不能及進行預膜處理。后露出的新鮮金屬表面就很活潑，極易產生浮銹，影響預膜效果。洗，再進行鈍化處理，目的是使洗凈的金屬表面保持干馬上就投入使用，則可直接預膜而不需鈍化鈍化即金屬經陽極氧化或化學方法化劑反應)處理后，由活潑態變為不活潑(鈍態)的過程。鈍化后的金屬由于表面形成緊密的氧化物保護薄膜，因而不易腐蝕。常用的鈍化劑有磷酸氫二鈉(NaHPO)i)和磷酸二氫鈉(NaH.PO:) b.不停機化學清洗。在中央空調系統需要清洗但又不能停止鈍化1h即可不停機的化學清洗方法。因為不停機清洗不存在系統清洗后不使用成供暖時，就要采用鈍化只需要預膜；另外使用中的中央空調水系統存在油以清洗后不需要理。中央空調水系統不停機化,因而不需要堿洗處洗的程序為：殺菌滅，殺菌滅的目的，要求結束后不一定要排水。獨時，可從系統的排污時由冷卻塔或脹水箱將新魚酸洗、酸洗的同的是：在酸洗前要先向系統中加入適量的緩蝕劑，待不停機酸洗要在低pH值下進行，通常pH值在2.5后應向系統中補加新鮮水，同時從排污口排放酸洗廢液，以降低系統中水的濁度和鐵離子濃度。然后加入少量的碳酸鈉中和殘余的酸，為 下一步的預膜打好基礎，預膜。預膜處理參見“預膜處理”部分的內容。預膜完后將高濃度的預膜水仍采用邊 補水邊排水的方式稀釋，控制磷值為10mg/L左右即可。
④化學清洗的特點化學清洗的優點：
沉積物清洗徹底，清洗效果好；可以進行不停 機清洗，使中央空調系統正常供冷或供暖；清洗操作簡單。
化學清洗的缺點：易對設備和管道產生腐蝕；產生的清洗廢液易造成二次污染；清洗費 用相對較高。
二、預膜處理
預膜處理就是向循環水系統中添加化學藥劑，使循環水接觸的所有經清洗后的設備、管 道形成一層非常薄的能抗腐蝕、不影響熱交換、不易脫落的均勻致密保護膜的過程。常用的 保護膜有兩種類型，即氧化型膜和沉淀型膜。各種膜的特性見表7-4。
1.預膜方法與成膜控制條件
(1)預膜方法
預膜處理和酸洗后的鈍化處理作用一樣，也是使金屬的腐蝕反應處于全部極化狀態，消 除產生電化學腐蝕的陰、陽極的電位差，從而抑制腐蝕。
在系統已清洗干凈并換入新水后，投加預膜劑，啟動水泵水循環流動20~30h進行預 膜。預膜后如果系統暫不運行，則任由藥水浸泡；如果預膜后立即轉入正常運行，則于一周 后分別投加緩蝕阻垢劑和殺生劑。其過程為：殺菌滅藻清洗→酸洗一中和→預膜劑→循環 20~30h成膜。
經預膜處理后的系統，一般均能減輕腐蝕，延長設備和管道的使用壽命、保證連續安全 地運行，同時能緩沖循環水中pH值波動的影響
(2)成膜控制條件
預膜劑經常是采用與抑制劑大致相同體系的化學藥劑，但不同的預膜劑有不同的成膜控制條件，保護膜的質量除與成膜速度和預膜劑有直接關系外，還受以下因素的影響：
①水溫水溫高有利分子的擴散，加速預膜劑的反應，成膜快，質地密實。當需維持 較高溫度而實際做不到，只能維持常溫，一般可通過加長預膜時間來彌補。
②水的pH值水的pH值過低會產生酸鈣沉淀，會影響膜的致密性和金屬表面的結合 力。如pH值低于5，則將引起金屬的腐蝕。一般控制在5.5~6.5為宜。
③水中離子鈣離子(Ca+)與鋅離子(Zn2+)是預膜水中影響較大的兩種離子。如 果預膜水中不含鈣或鈣含量較低，則不會產生密實有效的保護膜。規定預膜水中的鈣的質量 濃度不能低于54mg/L。鋅離子能促進成膜速度，在預膜過程中，鋅離子與聚磷酸鹽結合能 生成磷酸鋅,從而牢固地附著在金屬表面上,成為其有效的保護膜,所以在聚磷酸鹽預膜劑中要加鋅鹽。
④預膜液流速在預膜過程中，要求預膜液流速要高一些（不低于1m/s)。流速大， 有利于預膜劑和水中溶解氧的擴散，因而成膜速度快，其所生成的膜也較均勻密實：但流速 過大（大于3m/s),又可能引起預膜液對金屬的沖刷侵蝕：如流速太小，則成膜速度慢，保 護膜不夠致密。
2.預膜效果檢驗
對于預膜處理的效果，目前尚無準確、簡便、快速的方法進行現場檢驗。一般是在生產 系統進行預膜時，利用旁路掛片進行檢測，觀察掛片上成膜情況，使用的預膜劑不同，掛片 上成膜的色彩也不同。例如用六偏磷酸鈉和硫酸鋅預膜時，掛片上呈一層均勻的藍的彩色 膜：如用陽極型緩蝕劑形成鈍化膜時，掛片上仍保持發亮的金屬光澤。通常用肉眼觀察，膜 層均勻、顏色一致、無銹蝕即表示預良好：也有用配制的化學溶液，滴于掛片上進行檢驗的。
化學溶液的配制及檢驗方法如下：
(1)硫酸銅溶液法
稱取15g氯化鈉和5g硫酸銅溶于100mL水中，將配制好的硫酸銅溶液滴于預膜的和未 預膜的掛片上，同時測定兩個掛片上出現紅點所需的時間，二者的時差愈大，表示預效果 愈好。因為紅點是硫酸銅與Fc反應后被置換出來的Cu所致，如膜形成均勻，孔率少，則 硫酸銅溶液不易與膜下的Fe起反應，因此，出現紅點所需的時間就長，反之就短。
(2)亞鐵氰化鉀溶液法
稱取15g氯化鈉和5g亞鐵氰化鉀溶于100mL水中，將配制好的亞鐵氰化鉀溶液同時滴 在預膜和未預膜的掛片上，測定出現藍點所需的時間，二者時差愈大，表示預膜效果愈好。
3.補膜與個別設備預膜處理
(1)補膜
補膜是當由于某些原因導致循環水系統的腐蝕速度突然增高、或在系統中發現帶涂層的 薄膜脫落時，而進行補救處理的方法。補膜一般是增大起膜作用的抑制劑用量，使抑制劑的 投加量提高到常規運行時用量的2~3倍。其他控制條件與預膜處理時基本相同。
(2)個別設備預膜處理
個別設備預膜處理是指那些更換的新設備或個別檢修過的設備在重新投入使用前的預膜 處理。這種預膜處理與對整個循環水系統進行的預膜處理基本相同，即將配制好的預膜液用 泵進行循環；也可以采用浸泡法，將待預膜處理的設備或管浸于配制好的預膜液中，經過一定時間后即可取出投入使用。這兩種處理方法比在整個循環水系統中進行預膜處理容易，成膜質量也能保證。
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