一. 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)概況

二. 問題概述

        循環(huán)冷卻水系統(tǒng)日常運行面臨的問題：

　　2.1 設(shè)備結(jié)垢，阻礙傳熱，增加能耗，降低生產(chǎn)負(fù)荷

　　結(jié)垢：是指水中溶解或懸浮的無機(jī)物，由于種種原因，而沉積在金屬表面。

　　冷卻水中富含碳酸氫鈣等不穩(wěn)定鹽類，在換熱管壁受熱，即轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓徕}等致密硬垢，規(guī)則沉積在管壁，其傳熱效率僅為碳鋼的1%左右，也就是在換熱管壁如果沉積0.5mm厚的硬垢，就相當(dāng)于換熱管壁厚增加了50mm，嚴(yán)重阻礙傳熱的正常進(jìn)行，能耗增加，從而對生產(chǎn)負(fù)荷構(gòu)成極大影響，甚至停車。

　　2.2 滋生粘泥軟垢，阻礙傳熱；加速設(shè)備腐蝕，特別是發(fā)生點蝕事故

　　阻礙傳熱：微生物繁殖、代謝產(chǎn)生的黏液（象膠水一樣具有很強(qiáng)黏性），與循環(huán)水中的懸浮物（補(bǔ)充水進(jìn)入、冷卻塔抽風(fēng)冷卻水洗滌空氣灰塵進(jìn)入）和微生物尸體等交織黏附在一起，隨水流黏附在設(shè)備壁面，不久就會形成一層滑膩的垢層，即所謂的表面疏松多孔的軟垢。附著在換熱管壁的軟垢，是熱的不良導(dǎo)體（導(dǎo)熱系數(shù)很小，只有不銹鋼材的百分之一），因此會造成換熱效果明顯下降，影響生產(chǎn)負(fù)荷。

　　發(fā)生點蝕：軟垢層疏松多孔，為氧氣的滲入形成良好通道，在循環(huán)水這個大的電導(dǎo)池中（富含鹽），形成無數(shù)個小濃差電池，每個小電池就是一個點發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而加速設(shè)備點蝕現(xiàn)象的發(fā)生，久之即發(fā)生縱深腐蝕穿孔事故。

　　2.3 設(shè)備腐蝕，縮短使用壽命

　　腐蝕：是指通過化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)使金屬被消耗破壞的現(xiàn)象。

　　在循環(huán)水系統(tǒng)中，主要以溶解氧化學(xué)或電化學(xué)腐蝕為主，這種腐蝕除了會造成系統(tǒng)的水冷設(shè)備損壞或使用壽命減少外，還會由于腐蝕造成水冷器穿孔，從而引起工藝介質(zhì)泄漏造成計劃外的停車事故等，另外由于腐蝕會產(chǎn)生銹鎦，會引起換熱效率下降或管線堵塞等危害。

三. 循環(huán)冷卻水處理技術(shù)要求

　　3.1 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

　　HG/T 20690-2000《化工企業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計技術(shù)規(guī)定》，《GB50050-95》

　　3.2 補(bǔ)充水預(yù)處理水質(zhì)要求

        3.3 循環(huán)水系統(tǒng)水處理效果指標(biāo)

        3.4補(bǔ)充水量與濃縮倍率、排污水量關(guān)系

　　3.4.1 補(bǔ)充水量 = 蒸發(fā)水量 + 排污水量 + 風(fēng)吹損失 + 滲漏

　　3.4.1.1 蒸發(fā)水量: E =⊿T×Q×4.184÷R（m3/h ）

　　式中：T—示進(jìn)出水溫差，℃；
　　Q—示循環(huán)水量，m3/h；
　　R—示蒸發(fā)潛熱，kJ/kg；（根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計溫度一般R值為2404.5 kJ/kg）
　　3.4.1.2 風(fēng)吹損失：一般為循環(huán)水量的0.1%，為0.5 m3/h；
　　3.4.1.3 排污水量：B排 = E÷（K-1）- D（風(fēng)吹）
　　式中：K—示濃縮倍數(shù)；
　　D—示風(fēng)吹損失，一般為循環(huán)水量的0.1%；

　　3.4.1.4 系統(tǒng)滲漏：系統(tǒng)滲漏一般設(shè)為0 m3/h

　　3.4.2 與水處理藥劑投入關(guān)系

　　系統(tǒng)水處理費用與補(bǔ)充水量成正比，因此提高濃縮倍率運行，是降低水處理費用的有效方法，但隨濃縮倍率提高一定倍數(shù)時，又會使循環(huán)水中有害物質(zhì)含量超標(biāo)，因此須同時采取一定的輔助措施，如pH調(diào)節(jié)/加大旁流過濾處理等方法，使系統(tǒng)處理綜合成本最低。

　　3.5旁濾量設(shè)計要求

　　循環(huán)冷卻水在冷卻塔中與空氣接觸散熱時，空氣中的灰塵、粉塵、孢子等懸浮固體被帶入冷卻水中，另外補(bǔ)充水進(jìn)入循環(huán)水時也帶入一部份固體雜物，它們使循環(huán)水的懸浮物、菌藻含量及其它污染物超出允許值，因此須設(shè)旁濾設(shè)施，對循環(huán)冷卻水進(jìn)行旁流過濾處理，以保證循環(huán)冷卻水懸浮物含量指標(biāo)保持在規(guī)定范圍內(nèi)，保持換熱管壁干凈。

　　HG/T 20690-2000建議循環(huán)冷卻水旁流過濾量為循環(huán)量的2～5％。設(shè)計時其計算式中空氣含塵量以環(huán)保部門監(jiān)測為準(zhǔn)。

四. 處理辦法

　　 根據(jù)系統(tǒng)面臨問題，結(jié)合重慶維邦公司對各類循環(huán)水系統(tǒng)水處理工程的實際處理經(jīng)驗，推薦以下處理辦法，防止換熱器管壁結(jié)垢、生長粘泥軟垢、快速腐蝕等事故的發(fā)生，保證生產(chǎn)裝置安全、穩(wěn)定、長周期、滿負(fù)荷優(yōu)質(zhì)運行。

　　4.1 設(shè)備結(jié)垢的解決方法

　　4.1.1硬垢形成原因：冷卻水中富含碳酸氫鈣等不穩(wěn)定鹽類，在換熱管壁受熱分解，即轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓徕}等致密硬垢，規(guī)則沉積在換熱管壁、冷卻塔填料及系統(tǒng)管網(wǎng)等處。

　　4.1.2 硬垢控制：換熱器管壁硬垢沉積，是循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)備面臨的最大問題之一，它直接對生產(chǎn)負(fù)荷造成影響；向循環(huán)水中投加少量的，適應(yīng)系統(tǒng)水質(zhì)的阻垢分散劑，即能使硬垢沉積問題得到解決。水處理劑服務(wù)商，根據(jù)系統(tǒng)補(bǔ)充水質(zhì)及生產(chǎn)裝置工藝特點，通過實驗室模擬系統(tǒng)試驗，篩選出最適合阻垢緩蝕劑配方，并提供及時專業(yè)的技術(shù)服務(wù)，能使硬垢沉積問題得到很好解決。如維邦研發(fā)的WB-711/WB-712/WB-713等系列阻垢緩蝕劑，具有優(yōu)異的阻垢分散性能，循環(huán)水中Ca2+含量在2000mg/L（以CaCO3計）左右穩(wěn)定而不發(fā)生沉積。

　　4.2 滋生生物粘泥軟垢的解決方法

　　4.2.1粘泥軟垢形成原因：產(chǎn)粘液微生物代謝、懸浮物、一定的水流速度、換熱管壁粗糙度，四個條件形成粘泥軟垢。后面兩個條件是系統(tǒng)客觀存在，解決辦法只能從微生物和懸浮物著手解決。

　　4.2.2 微生物控制：篩選適合的殺菌滅藻劑，投入適當(dāng)?shù)乃幚須⒕M用，使循環(huán)水中微生物含量控制規(guī)定范圍內(nèi)，將微生物代謝粘液保持允許范圍，防止粘泥軟垢的形成。如維邦研發(fā)的復(fù)合型殺菌滅藻劑WB-115(氧化性)/WB-104（非氧化性），殺菌率達(dá)99%以上。

　　4.2.3 懸浮物控制：增設(shè)旁流過濾系統(tǒng)（系統(tǒng)濃縮倍率高/懸浮物高時輔助使用），濾除循環(huán)水中懸浮物，控制在規(guī)定范圍內(nèi)，避免懸浮物與微生物黏液相互作用，在系統(tǒng)內(nèi)累積而沉積換熱管內(nèi)，形成軟垢，阻止傳熱，同時形成電化學(xué)腐蝕。

　　4.3 設(shè)備腐蝕的解決方法

　　4.3.1腐蝕形成原因：腐蝕是指通過化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)使金屬被消耗破壞的現(xiàn)象。冷卻水中的溶解氧與設(shè)備接觸形成腐蝕電池，發(fā)生如下反應(yīng)，促使金屬不斷溶解而被腐蝕
。
        在陽極區(qū) Fe=Fe2++2e
        在陰極區(qū) ?O2+H2O+2e=2OH-
        在水中 Fe2++2OH-=Fe(OH)2 Fe(OH)2+ O2 = Fe(OH)3

　　4.3.2 腐蝕控制：向循環(huán)水中投加較低量，適應(yīng)系統(tǒng)水質(zhì)的復(fù)合緩蝕劑，即能使設(shè)備腐蝕控制在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍。對于碳鋼不銹鋼系統(tǒng)，優(yōu)選阻垢緩蝕劑配方時，即已復(fù)配入配方中，能解決設(shè)備腐蝕問題，如果系統(tǒng)中有銅設(shè)備，則應(yīng)另添加銅緩蝕劑，如維邦WB-301系列。

五. 投入與產(chǎn)出

　　由于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在日常運行中，換熱設(shè)備會產(chǎn)生結(jié)垢、腐蝕和滋生生物粘泥，因此冷卻水系統(tǒng)須進(jìn)行水質(zhì)穩(wěn)定處理，以解決上述問題，保證生產(chǎn)裝置安全、穩(wěn)定、長周期、高負(fù)荷優(yōu)質(zhì)運行。相應(yīng)投入的水處理藥劑費用是因為自身生產(chǎn)穩(wěn)定需要。它與工廠污水處理藥劑費用投入不同，污水處理是為人類生產(chǎn)環(huán)境保護(hù)需要。

　　冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行水質(zhì)穩(wěn)定處理的經(jīng)濟(jì)效益，計算方法主要從穩(wěn)定生產(chǎn)負(fù)荷、減少停車處理次數(shù)、節(jié)約用水、保證設(shè)備使用壽命等方面進(jìn)行評估。

　　5.1 穩(wěn)定生產(chǎn)負(fù)荷：換熱器結(jié)垢剛開始是緩慢逐步沉積的，只要沉積薄薄的一層垢后，沉積速度即越來越快，使傳熱速率迅速下降，對生產(chǎn)負(fù)荷構(gòu)成明顯影響（熱電廠冷凝器最明顯），我們按結(jié)垢使負(fù)荷隱形平均下降2％計算，如果進(jìn)行科學(xué)水質(zhì)穩(wěn)定處理，則負(fù)荷穩(wěn)定，即視為產(chǎn)出2％。

　　5.2 減少停車處理次數(shù)：生產(chǎn)裝置大修周期一般為一年半、兩年、甚至兩年以上，大檢修期同時對冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行檢修、清洗處理。而未進(jìn)行水質(zhì)穩(wěn)定處理，設(shè)備產(chǎn)生結(jié)垢、腐蝕和滋生生物粘泥周期大大縮短，半年甚至三個月就要處理一次。停車造成停車損失，清洗需要藥劑，也需要時間，同時花費大量人力，造成經(jīng)濟(jì)損失。

　　5.3 節(jié)約使用新鮮水30％左右：工廠是用水大戶，隨環(huán)保要求越來越高，水資源日趨緊張，新鮮水成本也越來越高，節(jié)約用水對工廠已非常重要，可節(jié)約較大一筆費用。嚴(yán)格按維邦提供的水質(zhì)穩(wěn)定處理方案對系統(tǒng)運行管理，能確保系統(tǒng)高負(fù)荷穩(wěn)定運行，同時節(jié)約用水約30％。但目前有的工廠單從節(jié)約用水考慮，冷卻水系統(tǒng)基本不排污，使循環(huán)水很多參數(shù)嚴(yán)重超標(biāo)，導(dǎo)致系統(tǒng)短期結(jié)垢，不得不停車處理，造成停車損失，此法不可取。

　　5.4 保證設(shè)備使用壽命：未進(jìn)行水質(zhì)穩(wěn)定處理或水處理劑緩蝕效果不好的系統(tǒng)，設(shè)備腐蝕率是HG/T 20690-2000規(guī)定要求的五倍甚至十五倍以上，大大縮短設(shè)備使用壽命，有的設(shè)備甚至兩三年就得更換，使工廠損失慘重，可見科學(xué)的水質(zhì)穩(wěn)定對工廠效益非常重要。

附： 維邦循環(huán)水系統(tǒng)科學(xué)水質(zhì)穩(wěn)定處理技術(shù)

　　循環(huán)水系統(tǒng)零排放水質(zhì)穩(wěn)定處理技術(shù)，是集原水預(yù)處理、腐蝕、污垢、微生物控制和旁路過濾及除鹽綜合處理為一體，并配以計算機(jī)輔助控制的自動分析和加藥系統(tǒng)，使循環(huán)水系統(tǒng)實現(xiàn)長周期高負(fù)荷安全穩(wěn)定運行，最大限度節(jié)藥用水和降低水處理費用。

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