循环冷却水加药及水质处理.docx

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循环冷却水加药及水质处理

循环冷却水加药及水质处理

一.总述

冷却水在循环系统中不断循环使用,由于水温升高,水流速度的变化,水的蒸发,各种有机物质及无机离子的浓缩,冷却塔及水池在室外受阳光的照射,风吹雨淋,灰尘杂物的进入,以及设备结构和材料的多种因素的综合作用,会产生比直流系统更为严重的沉积物的附着,设备腐蚀和微生物的大量滋生,以及由此带来的黏泥污垢堵塞管道等问题.这样的结果会危和破坏工厂的长周期的安全生产,甚至造成损失,所以必须多循环冷却水系统水质进行日常的有效的监控,使上述问题得到解决和改善.

冷却水控制指标：

Parameter

Unit

Value（Mini）

Value（Max）

Conductivity

电导率（s/cm）

μS/cm

2000

5000

pH

7.5-8.8

7.5-8.8

SuspendedSolids

悬浮物（ppm）

ppm（w/w）

--

10

Turbidity浊度

NTU

--

20

TotalHardness

（asCaCO3）

ppm（w/w）

500

1800

TotalAlkalinity

总碱度（asCaCO3）

ppm（w/w）

80

400

Calcium钙离子

（asCaCO3）

ppm（w/w）

300

1200

Chloride

氯离子（ppm）

ppm（w/w）

200

600

TotalZinc

总锌（ppm）

ppm（w/w）

0.5

2

SO42-

硫酸根（ppm）

ppm（w/w）

--

1000

Otho-phosphate

正磷（ppm）

ppm（w/w）

3.5

6.0

TotalIron

总铁（ppm）

ppm（w/w）

--

3

SiO2二氧化硅（ppm）

ppm（w/w）

--

150

Freehalogen

余卤（ppm）

ppm

0.2

0.5

Corrosiverate

腐蚀速率（mm/a）

mm/a

--

0.075

Slurry

粘泥量（ml/m3）

ml/M3

--

10

Microbiology

细菌总数

CFU/ml

--

105

药剂投加和控制方式

药剂

产品名称

无泄漏

加药点

备注

用量（ppm）

分散剂

N73202

25-30

回水集水槽

由Trasar自控仪控制投加

缓蚀剂

N7359

20-25

回水集水槽

由Trasar自控仪控制投加

氧化型杀菌剂

强氯精

0.1－0.5（回水余氯）

循环水塔池

间隙投加，连续控制

非氧化型杀菌剂

N7330

10

回水集水槽

连续投加

PH调节剂

H2SO4

控制pH

靠近补水管线

根据补水连续投加

基本概念及计算公式：

1.浓缩倍数：

补给水与排污水的浓度比

CR=（排污水电导/补给水电导+排污水钙硬/补给水钙硬）/2

CR=（2400/750+520/150）/2=（3.2+3.5）/2=3.3

CR=（2400/350+520/90）/2=（6.8+5.7）/2=6.28

原水电导分析结果：

冷却水电导分析结果:

2.循环水量：

系统内单位时间内参与循环的水量的总和。

RR=6800NM3/H

3.蒸发量:

冷却水经换热气返回到冷却塔中,通过蒸发进行换热冷却,在这个工程中损失的水量.

E=R*（T2-T1）/6.45*100（T/H）

E=6800（33.5-29）/6.45*100=47.5T/H

4.排污水量:

B=E/（CR-1）

B=47.5/（6-1）=9.5T/H

5.补给水量:

MU=E+B+DD:

风吹损失（此可不计）

或MU=E*（CR/CR-1）

a）MU=E+B+D

=47.5+9.5=57T/H

b）MU=E*（CR/CR-1）

=47.5*（6./6.-1）

=57T/H

（说明:

现在动力的补给水量稳定在55-58T/H之间,排污水量考虑到钙硬和浊度,及没有旁滤的原因,现在排污量以15T/H进行控制的）

腐蚀速率：

控制标准要求：

〈0.075mm/a

注:

NalcoTestCorrosionRateData:

碳钢挂片腐蚀速率（≤0.075mm/a）

Oct-06

0.025

Nov-06

0.029

Dec-06

0.032

Jan-07

0.021

Feb-07

0.024

Mar-07

0.018

Apr-07

0.016

May-07

0.021

开放式循环冷却水系统通常要关注的三个主要问题是:

结垢;腐蚀;和微生物及黏泥.

6.沉积物的析出和附着

一般天然水中都溶解有重碳酸盐,这种盐是冷却水系统发生水垢的主要成分.在直流冷却水系统中,重碳酸盐的浓度较低.但在循环冷却水系统中,重碳酸盐浓度随着蒸发浓缩而增加,当其浓度达到过饱和状态的时候.或者在经过换热器传热表面使水温升高时,就会发生如下的反映:

Ca（HCO3）2=CaCO3↓+CO2↑+H2O

冷却水经过冷却塔向下喷淋时,溶解在水中的CO2就会逸出,这就促使上述反映向右进行.CaCO3沉积在换热器的表面上,形成致密的碳酸钙水垢,它的导热性很差.水垢附着的危害,轻者是换热器的传热效率降低,影响产品质量和产量,严重的则堵塞管道.

7设备腐蚀

循环冷却水系统中,大量的设备是金属制造的换热器.对于碳钢制成的换热器,长期使用冷却水,会发生腐蚀穿孔,其就是腐蚀造成的.

a）冷却水溶解氧的电化学腐蚀.

结果就是微电池的阳极区的金属不断的溶解而被腐蚀.

B）有害离子引起的腐蚀.

金属的腐蚀速率与水中阴离子的种类有密切关系,水中的阴离子在增加水中金属的腐蚀速度方面有如下的顺序:

NO3-

C）微生物引起的腐蚀

循环冷却水的微生物的滋生,也会引起金属发生腐蚀.这是由于微生物排除的黏泥与无机垢和泥砂杂物等形成的沉积物附着在金属表面,促使金属腐蚀.此外,在金属表面和沉积物之间缺乏氧,因此一些厌氧菌得以繁殖,当温度在25-30℃时,其繁殖更快.对金属的腐蚀创造了有利的条件。

附：

水温和PH值对细菌繁殖的影响:

上述因素对碳钢的腐蚀通常使换热器管壁穿孔,形成渗漏,损失物料,污染水体,影响产品质量.

微生物的滋生和黏泥

冷却水中的微生物一般是指细菌和藻类.在新鲜水中,一般细菌和藻类都比较少,但在循环冷却水中,由于养分的浓缩,水温的升高和日光照射,给细菌和藻类繁殖创造了迅速繁殖的条件.大量的细菌分泌出的黏泥象黏合剂一样,能使水中漂浮的灰尘杂质和化学沉淀物等黏附在一起,形成沉积物黏附在换热器的传热表面上的,即是生物黏泥.

黏泥积附在换热器壁上,除会引起腐蚀外,还会使冷却水的流量减少,从而降低换热器的冷却效率;严重的,这些捻泥会将管子堵死,迫使停车清洗.

（我们的控制标准:

异氧菌总数<1*105个,现在我们的系统稳定在300-1000个之间,主要依靠投加N2819SE（氧化性杀生剂强氯精）结合N7330（非氧化性杀生剂）来实现的。

AnaerobicBacteriaSum：

二.循环冷却水系统中的沉积物

沉积物包括:

水垢（SCALE）,淤泥（SLUDGE）,腐蚀产物（CORROSIONPRODUCTS）和生物沉积物（BIOLOGICALDEPOSITS）构成.通常,我们把淤泥,腐蚀产物和生物沉积物三者统称为污垢（FOULING）.

天然水中溶解的各种盐类,如重碳酸盐,硫酸盐,氯化物,硅酸盐等.其中以溶解度重碳酸盐Ca（HCO3）2,Mg（HCO3）2为最多,也最不稳定,容易分解生成碳酸盐.（说明:

冷却水经过冷却塔相当于一个暴气过程,溶解的CO2逸出,因此水的PH值会升高.

Ca（HCO3）2=CaCO3↓+CO2↑+H2O

此时,重碳酸盐在碱性条件下也会发生如下的反映

Ca（HCO3）2+2OH-=CaCO3↓+CO32-↑+2H2O

在水中有CaCL2时,还会产生下列反映:

CaCL2+CO32-=CaCO3↓+2CL-

在大多数情况下,换热器表面上形成的水垢是以碳酸钙为主的.这是因为硫酸钙的溶解度远远大于碳酸钙.而磷酸盐相对较少,（我们控制的正磷是3-4PPM）.因此,形成磷酸钙水垢的机会也很少.

污垢是由颗粒细小的泥砂,尘土,不溶性盐类的泥状物,胶状氢氧化物，杂物碎屑，腐蚀产物，油污，特别是菌藻的尸体及其黏性分泌物等组成。

水处理不当，细菌控制杀灭不及时，或腐蚀严重，水质浊度过高等，都会加剧污垢形成，当这些杂质经过换热面时，特别是水走壳程，流速缓慢的部位污垢沉积更多。

三，水垢析出的判断

（1）碳酸钙垢析出的判断

碳酸钙在水中达到饱和状态的时候，存在如下动平衡关系。

Ca（HCO3）2=Ca2+↓+2HCO32-①

HCO32-=H++CO32-②

CaCO3=Ca2++CO32-③

根据上述平衡关系，朗格利尔提出了饱和PH和饱和指数的概念，以判断碳酸钙在水中是否析出水垢，并提出了用加酸或用加碱预处理的方法来控制水垢的析出。

如果冷却水系统中碳酸钙呈饱和状态，则反应式1，2和3处于平衡状态，重碳酸钙既不分解为碳酸钙，碳酸钙也不会继续溶解。

此时的PH称为该水的饱和PH值，以PHS表示。

朗格利尔推导出了计算PHS的公式，即PHS=（9.7+A+B）-（C+D）

雷滋纳根据此提出了稳定指数分析判断公式：

2PHS-PH的差值来（PH水的实际PH值）判断水垢的析出。

此差值称为饱和指数，以R。

S。

I=2PHS-PH与6进行比较。

R。

S。

I=2PHS-PH〈6结垢

R。

S。

I=2PHS-PH=6不结垢也不腐蚀

R。

S。

I=2PHS-PH〉6腐蚀

注：

PHS=（9.7+A+B）-（C+D）A:

总溶解固体系数

B:

温度系数

C:

钙硬系数

D:

M-ALK碱度系数

如现在我们的冷却水分析结果是:

TDS:

1000A=0.2

水温:

35℃B=1.79

钙硬:

520C=2.70

M-ALK:

100-110D=2.00

则PHS=（9.7+A+B）-（C+D）=（9.7+0.2+1.79）-（2.70+2.00）=6.99

R.S.L=2PHS-PH=2*6.99-8.0=5.98≈6结果较好

四.循环冷却水系统中沉积物的控制

一,水垢的控制

我们知道在循环冷却水中最主要的的水垢是碳酸钙垢.因此日常水垢的控制主要是指碳酸钙水垢的控制.而磷酸盐垢和硅酸盐垢因在水中其成垢离子浓度一般都很少，是不容易析出的.

附：

冷却水中正磷酸根控制指标为PO43_为3.5-6ppm,实际控制结果为大约4ppm）,

硅SiO2<150ppm,实际控制结果为:

5-9ppm）

附：

正磷分析结果：

附：

硅分析结果:

而对于碳酸钙垢的控制我们采用的采用的是：

1．>:

加酸

1.加硫酸,因为了防止增加水中的CL-,不加盐酸.加硝酸会带入硝酸跟,有利于硝化细菌的繁殖.由于重碳酸盐在水中常呈下列平衡:

Ca（HCO3）2=Ca2+↓++2HCO32-HCO32-=H++CO32-

所以加酸带入的H+,可使反应向左进行,使重碳酸盐稳定.

但要注意的是,加酸后,水的PH值会降低,如不注意控制而加酸过多,则会加速设备的腐蚀.

附：

PH分析结果

附：

ALK碱度分析结果：

附：

钙硬分析结果:

为防止硫酸腐蚀储罐和低温下不结晶，现夏季所用硫酸为:

98%冬季:

93%。

2>,投加阻垢剂分散剂

从水