1、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 (
2、s/cm)S/cm 2000 5000pH 7.5 - 8.8 7.5 - 8.8Suspended Solids悬浮物 (ppm)ppm(w/w) - 10Turbidity 浊度 NTU - 20Total Hardness(as CaCO3)ppm(w/w) 500 1800Total Alkalinity总碱度 (asCaCO 3)ppm(w/w) 80 400Calcium 钙离子(as CaCO3)ppm(w/w) 300 1200Chloride氯离子(ppm)ppm(w/w) 200 600Total Zinc总锌(ppm)ppm(w/w) 0.5 2SO42-硫酸根(ppm)
3、ppm(w/w) - 1000Otho- phosphate正磷(ppm)ppm(w/w) 3.5 6.0Total Iron总铁(ppm)ppm(w/w) - 3SiO2二氧化硅(ppm) ppm(w/w) - 150Free halogen余卤(ppm)ppm 0.2 0.5Corrosive rate腐蚀速率(mm/a)mm/a - 0.075Slurry粘泥量（ml/m3）ml/M3 - 10Microbiology细菌总数CFU /ml - 105药剂投加和控制方式无泄漏药剂 产品名称用量(ppm)加药点 备 注分散剂 N73202 25-30 回水集水槽 由 Trasar 自控仪控
4、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 0.10.5(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=3.3CR= (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.
5、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/H4.排污水量: B=E/(CR-1)B=47.5/(6-1)=9.5T/H5.补给水量: MU=E+B+D D: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
6、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:Nalco Test Corrosion Rate Data:碳钢挂片腐蚀速率(0.075mm/a)Oct-06 0.025Nov-06 0.029Dec-06 0.032Jan-07 0.021Feb-07 0.024Mar-07 0.018Apr-07 0.016May-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
7、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,
8、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-: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+2H CO 32- H CO32-=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
9、 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中析出碳酸钙等水垢的过程,就是微溶性盐从溶液中结晶沉淀的过程.按结晶动力学的观点,结晶的过程首先是生成晶核,形成少量的微晶粒,然后这种微小晶粒在溶液中由于热运动(布朗运动)不断的碰撞,与金属壁也不断的进行碰撞,碰撞的结果是提供了晶体生长的机会,使小晶体不断的变成了大晶体,也就是形成了覆盖传热面的垢层。所以,从碳酸钙的结晶过程看,通过投加一种药剂,破坏其结晶的增长,就可以达到控制水垢的形成的目的.这就是投加分散剂.我们采用的是丙烯酸聚合物分散剂
10、(N73202)。二.污垢的控制污垢的构成主要是尘土,杂物碎屑,菌藻尸体及其分泌物和细微水垢,腐蚀产物等构成.因此,欲控制好污垢,必须做到以下几点.(1)降低补充水浊度要求补充水浊度7 后,腐蚀速度一般容许的上限值(0.125mm/a).所以我们要根据分析结果,既要保证有一定的加氯量,又要保证余氯量在我们要求的范围之内:0.20.5ppm.以下是我们冷却水系统开车以来的余氯分析结果和我们与 NALCO 服务工程师一起测定的相关余氯控制数椐.从分析结果看,微生物数量基本稳定在 500 以下,杀生效果较好,但超出余氯控制指标的频次还是很多,虽然现在已经作到了每天根据实验室的分析结果来及时的调整加药
11、量,但根据运行经验,余氯量的多少跟温度,天气,风速,排污量及药效等诸多因素有关,还需要继续努力做好这方面的控制工作.余氯测试结果:Free Chlorine Test00.20.40.60.811.28:0012:0013:0014:0015:0016:0020:00 4:0010:0012:0014:0016:00F) 微生物及黏泥微生物是对所有个体微小的单细胞和结构极为简单的多细胞以及没有细胞结构的低等生物的总称.微生物及危害在冷却水系统中,一些藻类和细菌在代谢中会产生一种胶状的,黏性的或黏泥状的,附着力很强的沉积物,并以这些微生物为主体,混有泥砂,无机物和尘土等.这些沉积物覆盖在金属表面
12、上,降低冷却水的冷却效果,阻止冷却水中的缓蚀剂,阻垢剂和杀生剂到达金属的表面发挥缓蚀阻垢和杀生作用,并使金属表面形成差异腐蚀电池而发生沉积物下腐蚀(垢下腐蚀).微生物黏泥引起的故障1. 黏泥附着在换热(冷却)部位的金属表面上,降低冷却水的 冷却效果.2. 大量的黏泥将堵塞换热器中冷却水的通道,从而使冷却水无法工作,少量的黏泥则减少冷却水的通道的截面积,从而降低冷却水的流量和冷却效果,增加泵压.3. 黏泥积集在冷却塔的填料表面或中间缝隙中,堵塞了冷却水的通过,降低冷却塔的冷却效果.4. 黏泥覆盖在换热器内金属表面,阻止缓蚀剂与阻垢剂到达金属表面发挥其缓蚀和阻垢作用,阻止杀生剂杀灭黏泥中和黏泥下的
13、微生物,降低这些药的功效.5. 黏泥附着在金属表面,形成差异腐蚀电池,引起这些金属设备的腐蚀.6. 大量的黏泥,尤其是藻类,存在于冷却水系统中的设备上,影响了冷却水系统的外观.影响微生物黏泥的因素主要有:1. 营养源(补充水,大气和设备泄露),判断标准:COD杀生剂:氧化性杀生剂和非氧化性杀生剂.氧化性杀生剂:氯,次氯酸盐等.反应式:CL2+H2OHCL+HCLOHCLOH+ +CLO-次氯酸是一种极强的氧化剂,它易于扩散通过微生物的细胞膜,破坏分解微生物.循环冷却水系统进行微生物控制的时候,水中游离的活性氯的浓度一般控制在 0.5-1Mg/L,这时水中绝大多数微生物的生长都将得到控制.次氯酸
14、盐.(次氯酸钠 NaCLO,次氯酸钙 Ca(CLO)2 ),其杀生机理也是它们在水中能生成次氯酸而具有杀生作用.(说明: 次氯酸盐即能杀生又对设备或管道上的黏泥具有一定的剥离作用.)非氧化性杀生剂(N7330),不定期的根据水质要求,为防止细菌产生耐药性而降低N2819SZ 强氯精的杀生力.因现在依靠强氯精的杀生效果已经很好,所以该药用了很少,目前只是出于防止微生物变异和有效剥离冷却水管线及换热器内表面中可能会存在的黏泥及污垢,我们现采用高浓度(150PPM)冲击投加的方式,来进一步对微生物进行控制.2阻垢缓蚀剂(N7359) (含磷复合药剂)该水处理剂是一种含锌型缓蚀剂,其中的锌离子能加速保
15、护膜的形成(Zn(OH)2),抑制腐蚀,直到金属表面生成一层致密和耐久的保护性薄膜为止.锌离子的加入,碳钢的腐蚀速度迅速降低,锌盐与聚磷酸盐之间有明显的协同作用,故该药剂的使用浓度可以降到很低.我们的系统现在控制指标是正磷酸根 Oth-PO43浓度为 3.5-6ppm_,在实际运行中,一般控制在 4ppm,(见 LAB 分析报告).一个目的是既保证缓蚀效果,防止过高浓度预防磷酸盐垢,又要考虑降低费用.该药剂和分散剂N73202 的加入都是依靠 Trasar 的在线控制实现的, Trasar 的探头(Sensor)通过与水中 N73202 所添加的感光物质的扫描来记录分散剂的浓度,同时在设定分散
16、剂浓度的基础上(22.51ppm)通过调节设定加药计量泵的行程来达到同步保证缓蚀剂浓度和分散剂浓度的目的.(注:目前两者的行程设置大致为 3:1,即两台分散剂加药泵(N73202)频率设置为 100%,行程设置为 60% ,药剂浓度设置 21.5-23.5 ppm 进行加药泵的开启和停止,以保证冷却水中分散剂药剂的浓度稳定在 21.5-23.5 ppm 之间.以确保分散效果,防止结垢.而两台缓蚀剂加药泵(N7359)频率设定为 100%,行程一台设定为 20%,另一台则根据实验室分析报告(正磷)来调整,一般在 15%-20%之间调整.(注:在巡检中不要随便调整).附泵设定照片:3) 丙烯酸聚合
17、物分散剂(N73202) 防止形成大的结晶颗粒,尽量使系统中存在小的固体悬浮物,特别于流速低的地方防止凝聚及形成沉积物.4)硫酸控制原理:PH 设定,根据钙硬,温度,总溶解固体和碱度,根据帕科拉兹结垢指数(P.S.L)=2PHS-PH =6 的总控制要求,计算出相应的碱度,根据 PH 和碱度的对应关系,进行 PH 控制仪的设定.(注:PH 的设定差值控制在 0.05PH),以达到调节加酸量从而调节碱度和水质的目的.说明:此设定值标注在在现场加药间内的 PH 分析仪的上面,巡检时只需确认在硫酸泵工作时是否在控制值内即可,同时对泵的行程设定,考虑到取样的滞后因素,我们设定在30%-40%之间适时调整,巡检人员严禁私自调整,这样也为了保证杜绝加酸量过多或过少而影响冷却水的水质).同时也根据每天的平均药剂豪量来间接的验证此系统的工作稳定性,并做到定期的 SENSOR 标定.对化学药剂的消耗总的控制标准是:少排污,控溢流,低浓度,勤标定,日计量,月稳定.附照片: 我们的目的是:冷却水不结垢冷却水腐蚀速度控制最低微生物黏泥数量控制最低化学药剂消耗量最优化Thank You !
