循環水處理整體解決方案
一. 循環冷卻水系統概況
二. 問題概述
循環冷卻水系統日常運行面臨的問題：
2.1 設備結垢，阻礙傳熱，增加能耗，降低生產負荷。
結垢：是指水中溶解或懸浮的無機物，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定鹽類，在換熱管壁受熱，即轉變為碳酸鈣等致密硬垢，規則沉積在管壁，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，就相當于換熱管壁厚增加了50mm，嚴重阻礙傳熱的正常進行，能耗增加，從而對生產負荷構成極大影響，甚至停機。
2.2 滋生粘泥軟垢，阻礙傳熱；加速設備腐蝕，特別是發生點蝕事故阻礙傳熱：微生物繁殖、代謝產生的黏液（像膠水一樣具有很強黏性），與循環水中的懸浮物（補充水進入、冷卻塔抽風冷卻水洗滌空氣灰塵進入）和微生物尸體等交織黏附在一起，隨水流黏附在設備壁面，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，是熱的不良導體（導熱系數很小，只有不銹鋼材的百分之一），因此會造成換熱效果明顯下降，影響生產負荷。 發生點蝕：軟垢層疏松多孔，為氧氣的滲入形成良好通道，在循環水這個大的電導池中（富含鹽），形成無數個小濃差電池，每個小電池就是一個點發生電化學反應，從而加速設備點蝕現象的發生，久之即發生縱深腐蝕穿孔事故。 2.3 設備腐蝕，縮短使用壽命
腐蝕：是指通過化學或電化學反應使金屬被消耗破壞的現象。在循環水系統中，主要以溶解氧化學或電化學腐蝕為主，這種腐蝕除了會造成系統的水冷設備損壞或使用壽命減少外，還會由于腐蝕造成水冷器穿孔，從而引起工藝介質泄漏造成計劃外的停車事故等，另外由于腐蝕會產生銹鎦，會引起換熱效率下降或管線堵塞等危害。
三. 循環冷卻水處理技術要求
3.1 循環冷卻水系統設計標準hg/t 20690-2000《化工企業循環冷卻水處理設計技術規定》，《gb50050-95》
3.2 補充水預處理水質要求
3.3 循環水系統水處理效果指標
3.4補充水量與濃縮倍率、排污水量關系 3.4.1 補充水量 = 蒸發水量 + 排污水量 + 風吹損失 + 滲漏 3.4.1.1 蒸發水 量: e =⊿t×q×4.184÷r（m3/h ） 式中：t—示進出水溫差，℃； q—示循環水量，m3/h； r—示蒸發潛熱，kj/kg； （根據系統設計溫度一般r值為2404.5 kj/kg） 3.4.1.2 風吹損失：一般為循環水量的0.1%，為0.5 m3/h； 3.4.1.3 排污水量：b排 = e÷（k-1）- d（風吹） 式中：k—示濃縮倍數； d—示風吹損失，一般為循環水量的0.1%； 3.4.1.4 系統滲漏：系統滲漏一般設為0 m3/h 3.4.2 與水處理藥劑投入關系 系統水處理費用與補充水量成正比，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時，又會使循環水中有害物質含量超標，因此須同時采取一定的輔助措施，如ph調節/加大旁流過 濾處理等方法，使系統處理綜合成本低。 3.5旁濾量設計要求 循環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，另外補充水進入循環水時也帶入一部份固體雜物，它們使循環水的懸浮物、菌藻含量及其它污染物超出允許值，因此須設旁濾設施，對循環冷卻水進行 旁流過濾處理，以保證循環冷卻水懸浮物含量指標保持在規定范圍內，保持換熱管壁干凈。hg/t 20690-2000建議循環冷卻水旁流過濾量為循環量的2～5％。設計時其計算式中空氣含塵量以環保部門監測為準。
四. 處理辦法 根據系統面臨問題，結合對各類循環水系統水處理工程的實際處理經驗，推薦以下處理辦法，防止換熱器管壁結垢、生長粘泥軟垢、快速腐蝕等事故的發生，保證生產裝置安全、穩定、長周期、滿負荷優質運行。 4.1 設備結垢的解決方法 4.1.1硬垢形成原因：冷卻水中富含碳酸氫鈣等不穩定鹽類，在換熱管壁受熱分解，即轉變為碳酸鈣等致密硬垢，規則沉 積在換熱管壁、冷卻塔填料及系統管網等處。 4.1.2 硬垢控制：換熱器管壁硬垢沉積，是循環冷卻水系統設備面臨的大問題之一，它直接對生產負荷造 成影響；向循環水中投加少量的，適應系統水質的阻垢分散劑，即能使硬垢沉積問題得到解決。水處理劑服務商，根據系統補充水質及生產裝置工藝特點，通過實驗室模擬系統試驗，篩選出適合阻垢緩蝕劑配方，并提供及時專業的技術服務，能使硬垢沉積問題得到很好解決。優異的阻垢分散性能，循環水中ca2+含量在2000mg/l（以caco3計）左右穩定而不發生沉積。 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，投入適當的水處理殺菌費用，使循環水中微生物含量控制規定范圍內，將微生物代謝粘液保持允許范圍，防止粘泥軟垢的形成。復合型殺菌滅藻劑），殺菌率達99%以上。 4.2.3 懸浮物控制：增設旁流過濾系統（系統濃縮倍率高/懸浮物高時輔助使用），濾除循環水中懸浮物，控制在規定范圍內，避免懸浮物與微生物黏液相互作用，在系統內累積而沉積換熱管內，形成軟垢，阻止傳熱，同時形成電化學腐蝕。 4.3 設備腐蝕的解決方法 4.3.1腐蝕形成原因：腐蝕是指通過化學或電化學反應使金屬被消耗破壞的現象。冷卻水中的溶解氧與設備接觸形成腐蝕電池，發生如下 反應，促使金屬不斷溶解而被腐蝕。在陽極區 fe=fe2++2e在陰極區 ?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：向循環水中投加較低量，適應系統水質的復合緩蝕劑，即能使設備腐蝕控制在標準規定范圍。對于碳鋼不銹鋼系統，優選阻垢緩蝕劑配方時，即已復配入配方中，能解決設備腐蝕問題，如果系統中有銅設備，則應另添加銅緩蝕劑。
五. 投入與產出 由于循環冷卻水系統在日常運行中，換熱設備會產生結垢、腐蝕和滋生生物粘泥，因此冷卻水系統須進行水質穩定處理，以解決上述問題，保證生產裝置安全、穩定、長周期、高負荷優質運行。相應投入的水處理藥劑費用是因為自身生產穩定需要。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環境保護需要。冷卻水系統進行水質穩定處理的經濟效益，計算方法主要從穩定生產負荷、減少停機處理次數、節約用水、保證設備使用壽命等方面進行評估。 5.1 穩定生產負荷：換熱器結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，對生產負荷構成明顯影響（熱電廠冷凝器明顯），我們按結垢使負荷隱形平均下降2％計算，如果進行科學水質 穩定處理，則負荷穩定，即視為產出2％。 5.2 減少停機處理次數：生產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進行檢修、清洗處理。而未進行水質穩定處理，設備產生結垢、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。停機造成損失，清洗需要藥劑，也需要時間，同時花費大量人力，造成經濟損失。 5.3 節約使用新鮮水30％左右：工廠是用水大戶，隨環保要求越來越高，水資源日趨緊張，新鮮水成本也越來越高，節約用水對工廠已非常重要，可節約較大一筆費用。嚴格按循江提供的水質穩定處理方案對系統運行管理，能確保系統高負荷穩定運行，同時節約用水約30％。但目前有的工廠單從節約用水考慮，冷卻水系統基本不排污，使循環水很多參數嚴重超標，導致系統短期結垢，不得不停機處理，造成停機損失，此法不可取。 5.4 保證設備使用壽命：未進行水質穩定處理或水處理劑緩蝕效果不好的系統，設備腐蝕率hg/t 20690-2000規定要求的五倍甚至十五倍以上，大大縮短設備使用壽命，有的設備甚至兩三年就得更換，使工廠損失慘重，可見科學的水質穩定對工廠效益非常重要。
