循环水处理方案.docx
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循环水处理方案
循环水系统水质处理方案
1前言
水是人类最宝贵的财富之一，地球上的淡水资源是有限的，可供人类利用的水资源就更少，节约水资源已刻不容缓。
为此近年来国家在宪法中又颁发了"水法"这些做法都促进并强迫我们重视节约使用水资源，减少水的污染，以利工农业进一步发展和人类自身的繁衍。
为了使循环冷却水系统正常运行，确保换热设备的长期使用，防止循环水在使用中所生产的腐蚀、结垢及微生物污垢的危害，提高热交换设备的冷却效率，确保生产的正常运行，必须对循环冷却水进行水质稳定化学处理，这不仅能提高冷却效率，延长设备的使用寿命，并且对节约能源（节水、节电），减少大修费用及工作量和保护环境都有非常积极的意义。
根据对循环水处理的经验，再综合系统的特点，建议对循环水系统进行水清洗、化学清洗预膜，然后进入正常运行阶段。
正常运行中投加氧化型杀菌剂和非氧化型杀菌灭藻剂来控制循环水系统的细菌、粘泥的大量滋生。
2系统参数及水质状况
2.1系统参数
项目
数值
单位
备注
循环水量
12000
立方米
温差
10℃
供水温度
28℃
回水温度
38℃
保有水量
2500
立方米
浓缩倍数
5
期望值
蒸发水量
200
立方米
排污水量
33
立方米
补充水量
232.5
立方米
系统材质
碳钢、不锈钢、铜
换热器形式
列管式、螺旋板式、板式
2.2水质状况
根据工厂的实际状况，采用软化水作为冷却塔的补水，补充水水质如下：
项目
单位
补充水
备注
PH
7.3
电导率
μs/cm
300
总硬度（以CaCO3计）
Mg/L
50
钙硬度（以CaCO3计）
Mg/L
20
氯离子CL-
Mg/L
20
总碱度（以CaCO3计）
Mg/L
300
水质趋势判定
饱和指数
-0.29
腐蚀
稳定指数
7.88
腐蚀
结垢指数
6.82
腐蚀
从上表可以看出，如果该补充水未经过浓缩，在40℃的情况下运行，可以看出在供、回水管道、冷却塔中都呈腐蚀性，只有在换热装置表面80℃的情况下，才略呈结垢的特性，所以在此情况下正常运行，只需要用杀菌、缓蚀的化学品。
在浓缩5倍40℃的情况下：
水质趋势判定
饱和指数
0．97
腐蚀
稳定指数
6．97
腐蚀
结垢指数
6．86
腐蚀
在浓缩倍数是5倍80℃的情况下：
水质趋势判定
饱和指数
1．52
结垢
稳定指数
5．76
结垢
结垢指数
5．5
结垢
通过以上分析，在5倍的浓缩倍数下运行，只需要进行杀菌灭藻。
3系统水冲洗
3.1清洗的目的
主要是冲洗在安装过程中进入地下管道和设备中的泥沙和焊渣，为化学清洗做准备。
3.2冲洗前应具备的条件
3.2.1为保证管道清洗效果，各使用循环水的车间，入户管阀门已经安装完毕，在入户阀前已经安装了旁路阀，避免管道中的泥沙和焊接的焊渣等进入到换热器中。
3.2.2循环水泵已经安装完毕，机械、电气具备启动条件，冷却塔已经安装完成，循环水的回水直接可以回到冷却水池，与上塔部分相连的管道已经拆开，避免堵塞冷却塔溅水装置和填料。
3.2.3冷却塔的补水管路安装完毕，并具备补水条件。
3.2.4每个循环回路上的所有使用循环冷却水的设备安装完毕。
3.3冲洗步骤
3.3.1冲洗水采取未经过软化的二次水，这些地下水已经蓄满水池，要冲洗的地下管路已经冲满水，其水位高度与冷却水池液位平齐。
3.3.2各用户的入户阀关闭，旁路阀开启。
3.3.3所启动的循环水泵与泵的带负荷试车同时进行，要有专门人员来监视泵的运行。
3.3.4启动时，利用泵出口阀控制管道压力，压力不超过0.5Mpa。
3.3.5某一回路清洗结束后，按照同样的方式进行下一回路的清洗。
3.3.6所有回路清洗结束后，对冷却水池进行排污，所有水要排净，冷却水池进行彻底的清理。
3.3.8冷却水池重新充水后，进行车间换热设备的清洗工作。
3.3.9开启各车间入户供、回水总阀，关闭该旁路阀。
3.3.10车间根据已经商定的换热设备清洗顺序，开启各设备的循环水供、回水阀，该管路的循环回路的供水管径（不包括回水）要大于DN200，否则要几处并在一起进行冲洗，主要防止循环水泵憋压。
3.3.11此项工作应该在调度中心的统一指挥下进行，做到步调一致，保证设备的安全和正常的清洗效果。
3.4合格标准
各回路运行2小时后，对供水浊度和回水浊度进行取样分析，然后每两小时分析浊度一次，当相邻两次分析数值接近，并且供、回水浊度一致，其浊度数值不再上升时，停止循环，对冷却水池进行全部排污，并清理冷却水池。
预计时间在24小时左右。
4化学清洗
4.1化学清洗目的
一个新的循环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，难免有一些焊接碎屑、氧化物、油脂等杂物遗留下来，这些杂物如不清洗干净，将会影响预膜处理，从而影响正常运行处理。
4.2清洗配方
CZY-101强力清洗剂300mg/L；
CZY-702有机消泡剂50mg/L；
CZY-107有机清洗剂800mg/L；
CZY-502酸洗缓蚀剂100mg/L。
4.3清洗操作
4.3.1油脂清洗
凉水池补足清水，在泵吸入口一次性投加CZY-101强力清洗剂300mg/L、CZY-702有机消泡剂50mg/L，循环运行24小时，运行期间，循环水PH值、浊度、总铁每4~8小时测定一次，运行结束，排尽污水，补足清水。
4.3.2除锈处理
补足清水，在泵吸入口一次性投加CZY-107有机清洗剂800mg/L，CZY-502酸洗缓蚀剂100mg/L，循环运行24小时左右，运行期间，控制循环冷却水PH值3.0~5.0，用浓硫酸调节PH值，测试项目及频率为每4小时测定浊度、总铁一次，每2小时测定PH值一次。
4.3.3清洗过程中作好时间和总铁、时间和钙离子、时间和浊度曲线来确定清洗切换的最佳时间。
4.3.4清洗结束后期让循环水自然回升到PH值大于6.5。
4.3.5清洗结束，排尽污水，补足清水，转入预膜阶段。
5预膜
在循环冷却水系统中，使用大剂量药剂在活化的金属表面迅速形成一层完整的致密的保护膜。
由于日常运行时的药剂浓度仅能起到补膜作用，故预膜处理好坏对整个水处理效果关系密切。
5.1配方
CZY-105预膜剂760mg/l；
CZY-205分散剂200mg/l；
PH值6.0~7.0；
时间36~48小时。
5.2操作
5.2.1确定循环水浊度小于15mg/l，总铁小于1mg/l后，按系统保有水量在泵吸入口一次性投加CZY-105预膜剂500mg/l、CZY-205分散剂200mg/l。
（注意：
由于CZY-105预膜剂遇水易结块，投加时选择流速大的地方，并缓慢投加）其余CZY-105预膜剂适当补加。
5.2.2循环2小时后分析循环水中总磷含量，若循环水中总磷低于80mg/l，应补加CZY-105预膜剂，直至总磷大于80mg/l。
5.2.3分析项目及频率
总磷、浊度、总铁、钙离子每4-8小时测定一次；
PH值每1-2小时测定一次。
5.2.4若循环水PH值大于7.0时，用浓硫酸采用少量多次原则调节PH值至6.0-7.0；若PH值小于5.5时，立即补水或补加碳酸氢钠，使PH值恢复至6.0-7.0。
5.2.5预膜结束后，采用大排大补方式，置换至总磷小于10mg/l即可转入正常运行。
5.2.6监测挂片：
放置2-3片经处理后的试片分2-3点挂入水池。
（远离加酸地点）
6清洗、预膜效果评价
6.1清洗效果评价
清洗过程中：
碳钢（挂片）腐蚀速率＜4g/m2.h
不锈钢腐蚀速率＜1g/m2.h
铜腐蚀速率＜1g/m2.h
6.2预膜效果评价
在预膜同时采用挂片来检查预膜效果好坏是行之有效的方法，目前已被广泛采用。
6.2.1挂片试验：
采用I型50×25×2mm或II型72.4×11.5×2mm碳钢（A3）冷却水化学处理标准腐蚀挂片。
6.2.2试片处理可按中石化“冷却水分析和试验方法”中412-试件制备、处理和评价法进行。
6.2.3预膜及正常运行测试挂片应放在专用挂片架上或放置在冷却水送水管线上。
6.2.4测定膜耐蚀性能检验方法
6.2.4.1将15gNaCl和5gCuSO4溶于100ml水中，将此溶液同时滴在经预膜处理和未作预膜处理的试片上，测定试片上出现红点所需时间，二者时间差越长，表示预膜效果越好，一般二者时间差大于6秒为良好。
6.2.4.2目测法：
经预膜后挂片用滤纸吸干，用肉眼观察试片表面应有明显五彩色晕。
7清洗、预膜期间分析项目及频率
阶段
浊度
PH
Ca2+
总铁
总磷
生物粘泥
油垢清洗处理
1次/4-8h
1次/4-8h
/
/
/
1次/4-8h
置换
（一）
1次/4-8h
/
/
/
/
1次/4-8h
除锈除垢处理
1次/2-4h
1次/1-2h
1次/1-2h
1次/2-4h
/
/
置换
（二）
1次/4-8h
1次/2-4h
1次/4-8h
1次/4-8h
/
/
预膜处理
1次/4-8h
1次/1-2h
1次/4-8h
1次/4-8h
1次/4-8h
/
置换（三）
1次/4-8h
1次/1-2h
1次/4-8h
1次/4-8h
1次/4-8h
/
8化学清洗、预膜时间进度表
油垢清洗24小时
置换
（一）48小时
除锈除垢处理24小时
置换
（二）36小时
预膜处理36-48小时
置换48~72小时
8A清洗预膜费用
作用
名称
数量（t）
价格（元/t）
金额（元）
油垢清洗剂
CZY-101
0.75
8500
6735
高效消泡剂
CZY-702
0.125
9500
1187.5
有机清洗剂
CZY-107
2
7800
15600
酸洗缓蚀剂
CZY-502
0.25
9800
2450
预膜剂
CZY-105
1.9
8500
16150
预膜分散剂
CZY-205
0.5
9500
4750
合计
5.525
46872.5
9正常运行处理
9.1正常运行配方
CZY-606剥泥剂80mg/L；
次氯酸钠杀菌剂20mg/L。
9.2投加方式
CZY-606高效杀菌剂按保有水量平均每月冲击性投加两次（冬季一次、夏季两次），投加浓度为80mg/L；次氯酸钠杀菌剂按保有水量每天投加一次，投加浓度为20mg/L。
具体投加频率视气候及水质情况而定。
9.3药剂投加速率计算
1、CZY-606非氧化型杀菌剂投加量G2（kg/次）按下式计算：
G2=（V.C）/1000
式中：
V—系统保有水量（t）；C—药剂投加浓度g/t
2、次氯酸钠氧化型杀菌剂投加量G3（kg/次）按下式计算：
G3=（V.C）/1000
式中：
V—系统保有水量（t）；C—药剂投加浓度g/t
9.4循环水水质管理和分析频率
项目
控制指标
分析频率
PH值
7.5-9.0
一次/天
电导率
<900μs/cm
一次/天
浊度
≤20NTU
一次/天
总硬度（以CaCO3计）
<100mg/L
一次/天
氯离子
<100mg/L
一次/天
总铁（增加量）
<3.0mg/L
一次/周
浓缩倍数K
5.0
一次/天
总碱度
<600mg/L
一次/天
细菌总数
10000个/L
一次/周
余溴（氯）
0.3-0.8mg/L
注：
现场控制指标可按实际情况做进一步调整完善。
9.5正常运行年运行费用
作用
名称
年用量（吨）
价格（元/吨）
金额（元）
非氧化型杀菌剂
CZY-606
3．6
9000
32400
氧化型杀菌剂
CZY-607
20
1800
36000
盐
300
450
125000
合计
193400
10安全注意事项
10.1水处理剂长期与皮肤接触会引起皮炎,并具有一定腐蚀性，故投加药剂时应戴好橡皮手套。
10.2处理浓硫酸时戴好手套、眼镜等防护用品，注意投加速度。
10.3为了确保循环水浓缩倍数及人身安全，严禁使用循环水冲洗设备、地坪、浇花及作生活用水，严格控制直流水排放。
11现场监测及药剂效果的评定
循环冷却水系统建立有效的监测手段，是保证系统良好运行的必不可少的方法，由于循环水系统水质恶劣、水量大、流程长，所以药剂在系统中停留时间较长，致使发生问题在短时间内表现不明显，建立必要的监测手段，就可以在发生问题之前，揭示问题所在，以便查找原因及时对药剂或水处理工艺参数作适当调整。
11.1化学分析
水质分析是保证水处理取得良好效果的行之有效的方法，应严格按照本规程中规定的水质管理目标值操作，使其指标合格率达95%以上。
化学分析提供一个监测腐蚀、结垢的间接方法，通过测定补充水和循环水中总铁的含量，从中找出规律性的变化，同时与其他监测手段相结合，也就可以了解系统腐蚀情况。
结垢的监测，可以通过成垢离子或分子的化学分析（通过水冷器进出口循环水中Ca2+及HCO3－浓度的测定）来推测系统结垢趋势。
11.2挂片腐蚀试验
挂片腐蚀试验是循环冷却水系统腐蚀监测行之有效的方法之一，目前被国内外广泛应用。
试验用挂片可采用Ⅰ型或Ⅱ型，20#或A3钢制做的冷却水化学处理标准腐蚀试片，并符合HG5-1526冷却水化学处理标准腐蚀试片技术条件，试片处理可按中石化“冷却水分析和试验方法”中412-试件的制备处理和评价法进行。
腐蚀试验用挂片应安放在专用挂片架上，或放置在冷却水回水管线上，每隔1~2个月取出，试片平均腐蚀率（碳钢）≤0.125mm/a。
11.3监测换热器试验
此方法是用饱和蒸汽或冷凝液作为热媒，在流速、传热强度、冷却水出口温度、材质等方面基本接近装置中实际运行腐蚀或结垢某一方面条件最苛刻的水冷器，故具有相对代表性，是目前循环冷却水系统监测最好方法之一。
监测换热器的运行参数（外面保温处理）
11.3.1试管材质及尺寸：
20#钢φ18×2mm
L900~1100mm1~3根
外镀5丝硬铬或镀锌。
11.3.2热媒：
常压饱和蒸汽。
11.3.3冷却水流速：
1m/s。
11.3.4冷却水进出口温差：
6~8℃。
11.3.5试验周期:
1~2个月。
11.4现场水冷器的监测：
在现场使用条件苛刻的水冷器中，选择5~8台安装流量计及进出口水温度计等测量仪表，定期记录该水冷器水流量及水温度的变化，对了解装置内水冷器运行状况具有很好的参考价值。
11.5微生物监测：
由于微生物分泌产生的粘液与水中各种悬浮杂质，粘合在一起而形成的粘泥，是冷却水化学处理中三大危害之一，微生物控制好坏是水处理技术成败关键之一，对大量水走壳程的水冷器的数量尤为重要。
为了控制系统中粘泥，防止形成污垢及垢下腐蚀，为此要定期进行杀菌灭藻及生物粘泥剥离处理，其效果好坏，主要通过测定循环水中生物粘泥量及异养菌、硫酸盐还原菌、铁细菌的含量来判别，有关微生物的测试方法详见中石化“冷却水分析和试验方法”一书中第二章微生物试验方法。
12药剂效果评定
12.1现场监测数据的分析，见下表
项目
内容
测定方法
评价
腐蚀控制
0-10mdd
10-20mdd
20-25mdd
挂片失重法及
监测换热器法
很好
好
可以允许
结垢控制
0-2.0m2.h.℃/千卡
2.0-4.0m2.h℃/千卡
4.0-6.0m2.h.℃/千卡
监测换热器法
很好
好
可以允许
微生物控制
细菌
1-10万个/mL
10-50万个/mL
50-1000万个/mL
平板计数法
很好
好
可以允许
生物粘泥
1-15mcm
15-30mcm
30-40mcm
增重法
很好
好
可以允许
12.2现场水冷器的检测
为及时掌握循环水水处理效果，可选择2~3台有代表性水冷器并配齐冷却水进出口温度计及流量等测试手段，定期记录水温差及流量变化，并与设计值比较，此项工作应抓紧落实。
12.3大修期间现场检测及污垢样品分析
各装置所有水冷器应建立腐蚀档案卡片，记录水冷器位号、型号、形式、材质、工艺参数、传热面积、流速等情况，并在热端及冷端固定位置进行照相存档，记录每次检修拆验情况，并在传热面上取有代表性污垢样品进行分析。
根据以上几项检测结果，结合装置试验周期运行实际情况，综合评价后可得出：
良好、较好、较差、很差等四种等级，然后对该水处理方案实施效果得出正确的评价及改进意见。
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