4  结论 27

致  谢 29

参考文献 30

1  绪论

1.1  缓蚀阻垢剂背景

工业生产中需要大量的冷却水或冷却介质来冷却产品和换热设备。钢铁、冶金工业中需要用大量的水来冷却高炉、平炉、转炉、电炉等各种加热炉的炉体；炼油、化肥、化工等生产中需要大量的水来冷却半成品和产品；发电厂、热电站需要大量水来冷凝汽轮机回流水；纺织厂、化纤厂则需要大量来冷却空调系统和冷冻系统。

目前我国工业用水量约605亿m3/a，冷却用水量如果按75%计则为454亿m3/a。如果将冷却水直接排放，再补充相应的水量，是对水资源的极大浪费，会增加水资源紧缺矛盾和水危机，如果冷却水循环使用，则每年的仅补充水量小于13.26亿m3水，节省水资源约440.4亿m3/a。若以年产数万吨的化肥厂，每小时用水量为6000—10000m3。采用循环水回用后，每小时仅需补充新鲜水100—150m3。[1]

循环水比起直流水，除了节约新鲜水量、减少排水量之外，还可以防止热污染，因为1m3直流排放水每升高1℃就要带出4.18×106J（焦耳）的热量。循环水经化学处理后能控制换热器的污垢热阻而提高传热效果和生产效率。[2]

循环冷却水系统虽然能较大的降低水资源的浪费，但也存在着自身的问题：冷却水的原水中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+等阳离子，也有SO42-、CO32-、OH-、HCO3-、PO43-等成垢阴离子。由于水分的蒸发，温度、压力、杂质、pH、水流速度等条件的变化，冷却水会产生CaC03、Ca3（PO4）2等无机盐水垢，它们在管道和热交换器表面沉积，造成传热效率降低并引起垢下腐蚀，甚至可能引起安全事故。[3]另外，随着循环水的浓缩倍数的增大，对设备的腐蚀程度也随之增大，导致设备更换的时间缩短，增大了经济投入，也增大了安全隐患。因此针对循环水系统的腐蚀和结垢问题，通常的解决办法是向循环水系统中投加性能优良的缓蚀阻垢剂。

1.2 循环冷却水系统

1.2.1  提高循环冷却水浓缩倍数的原理

由于水在循环和冷却的过程中，水量不断的被蒸发，系统中的水不断被浓缩。

水量损失只考虑蒸发损失水量为b1/d和排污损失水量b2/d。设系统的供水量为a0/d，补充水的浓度为c0,循环冷却水的浓缩倍数为n 。

 图 1.1  循环冷却水损失水和补充水的动态平衡过程  

如图1.1所示，补充水a1是平衡蒸发损失的水量，补充水a2是平衡排污损失的水量，补充水的浓度为c0，循环系统中水的浓度为nc0 。

以每天的水量计算进入的补充水离子浓度与c0水的离子浓度应相等，得到式（1.1）：

                   （a1+ a2）c0= a2 nc0                     (1.1) 

a2 = a1                       (1.2)

     由式（1.2）可知，在蒸发水量不变的情况下，循环冷却水的浓缩倍数越大，排污损失水量降低的越快。例如，当浓缩倍数为2时，排污水量与蒸发水量相同；当浓缩倍数为20时，排污水量仅为蒸发水量的 ，大大减少了补充水量。因此，研究高硬度、高浓缩倍数条件下循环冷却水的缓蚀阻垢剂具有实际意义。