循環(huán)冷卻水加藥及水質處理

1、循環(huán)冷卻水加藥及水質處理一.總述冷卻水在循環(huán)系統中不斷循環(huán)使用,由于水溫升高,水流速度的變化,水的蒸發(fā),各種有機物質及無機離子的濃縮,冷卻塔及水池在室外受陽光的照射,風吹雨淋,灰塵雜物的進入,以及設備結構和材料的多種因素的綜合作用,會產生比直流系統更為嚴重的沉積物的附著,設備腐蝕和微生物的大量滋生,以及由此帶來的黏泥污垢堵塞管道等問題.這樣的結果會危和破壞工廠的長周期的安全生產,甚至造成損失,所以必須多循環(huán)冷卻水系統水質進行日常的有效的監(jiān)控,使上述問題得到解決和改善.開放式循環(huán)冷卻水系統通常要關注的三個主要問題是:結垢;腐蝕;和微生物及黏泥.1 .沉積物的析出和附著一般天然水中都溶解有重碳酸鹽

2、,這種鹽是冷卻水系統發(fā)生水垢的主要成分.在直流冷卻水系統中,重碳酸鹽的濃度較低.但在循環(huán)冷卻水系統中,重碳酸鹽濃度隨著蒸發(fā)濃縮而增加,當其濃度達到過飽和狀態(tài)的時候.或者在經過換熱器傳熱表面使水溫升高時,就會發(fā)生如下的反映:Ca(HCO3)2=CaCO3；+CO2r+H2O冷卻水經過冷卻塔向下噴淋時，溶解在水中的CO臧會逸出，這就促使上述反映向右進行.CaCO3沉積在換熱器的表面上，形成致密的碳酸鈣水垢，它的導熱性很差.水垢附著的危害,輕者是換熱器的傳熱效率降低,影響產品質量和產量,嚴重的則堵塞管道.2設備腐蝕循環(huán)冷卻水系統中,大量的設備是金屬制造的換熱器.對于碳鋼制成的換熱器,長期使用冷卻水,

3、會發(fā)生腐蝕穿孔,其就是腐蝕造成的.a)冷卻水溶解氧的電化學腐蝕.結果就是微電池的陽極區(qū)的金屬不斷的溶解而被腐蝕.B) 有害離子引起的腐蝕.金屬的腐蝕速率與水中陰離子的種類有密切關系,水中的陰離子在增加水中金屬的腐蝕速度方面有如下的順序:NO3-<CH3COO-<SO42-<CL-<CLO4-C) 微生物引起的腐蝕循環(huán)冷卻水的微生物的滋生,也會引起金屬發(fā)生腐蝕.這是由于微生物排除的黏泥與無機垢和泥砂雜物等形成的沉積物附著在金屬表面,促使金屬腐蝕.此外,在金屬表面和沉積物之間缺乏氧,因此一些厭氧菌得以繁殖,當溫度在25-30時,其繁殖更快.對金屬的腐蝕創(chuàng)造了有利的條件。上述

4、因素對碳鋼的腐蝕通常使換熱器管壁穿孔,形成滲漏,損失物料,污染水體,影響產品質量.D)微生物的滋生和黏泥冷卻水中的微生物一般是指細菌和藻類.在新鮮水中,一般細菌和藻類都比較少,但在循環(huán)冷卻水中,由于養(yǎng)分的濃縮,水溫的升高和日光照射,給細菌和藻類繁殖創(chuàng)造了迅速繁殖的條件.大量的細菌分泌出的黏泥象黏合劑一樣,能使水中漂浮的灰塵雜質和化學沉淀物等黏附在一起,形成沉積物黏附在換熱器的傳熱表面上的,即是生物黏泥.黏泥積附在換熱器壁上,除會引起腐蝕外,還會使冷卻水的流量減少,從而降低換熱器的冷卻效率;嚴重的,這些捻泥會將管子堵死,迫使停車清洗.(我們的控制標準:異氧菌總數<1*105個,現在我們的系

5、統穩(wěn)定在300-1000個之間,主要依靠投加氧化性殺生劑強氯精結合非氧化性殺生劑來實現的。二.循環(huán)冷卻水系統中的沉積物沉積物包括：水垢(SCALE),淤泥(SLUDGE),腐蝕產物(CORROSIONPRODUCTS物沉積物(BIOLOGICALDEPOSITS)成.通常，我們把淤泥，腐蝕產物和生物沉積物三者統稱為污垢(FOULING).天然水中溶解的各種鹽類,如重碳酸鹽,硫酸鹽,氯化物,硅酸鹽等.其中以溶解度重碳酸鹽Ca(HCO3)2,Mg(HCO3)2為最多，也最不穩(wěn)定，容易分解生成碳酸鹽.(說明：冷卻水經過冷卻塔相當于一個暴氣過程，溶解的CO2逸出，因此水的PH值會升高.Ca(HCO3)

6、2=CaCO3+CO2r+H2O此時,重碳酸鹽在堿性條件下也會發(fā)生如下的反映Ca(HCO3)2+2OH-=CaCO：+C(32-T+2H2O在水中有CaCL231還會產生下列反映：CaCL2+CO2-=CaCO3；+2CL-在大多數情況下,換熱器表面上形成的水垢是以碳酸鈣為主的.這是因為硫酸鈣的溶解度遠遠大于碳酸鈣.而磷酸鹽相對較少,(我們控制的正磷是3-4PPM).因此，形成磷酸鈣水垢的機會也很少.污垢是由顆粒細小的泥砂,塵土,不溶性鹽類的泥狀物,膠狀氫氧化物，雜物碎屑，腐蝕產物，油污，特別是菌藻的尸體及其黏性分泌物等組成。水處理不當，細菌控制殺滅不及時，或腐蝕嚴重，水質濁度過高等，都會加劇

7、污垢形成，當這些雜質經過換熱面時，特別是水走殼程，流速緩慢的部位污垢沉積更多。三，水垢析出的判斷(1)碳酸鈣垢析出的判斷碳酸鈣在水中達到飽和狀態(tài)的時候，存在如下動平衡關系。Ca(HCO3)2=Ca2+J+2HC&-HCO32-=H+CO32-CaCO3=Ca2+C32O-根據上述平衡關系，朗格利爾提出了飽和PH和飽和指數的概念，以判斷碳酸鈣在水中是否析出水垢，并提出了用加酸或用加堿預處理的方法來控制水垢的析出。如果冷卻水系統中碳酸鈣呈飽和狀態(tài)，則反應式1，2和3處于平衡狀態(tài)，重碳酸鈣既不分解為碳酸鈣，碳酸鈣也不會繼續(xù)溶解。此時的PH稱為該水的飽和PH值，以PHSg示。朗格利爾推導出了計

8、算PHS勺公式，即PHS=(9.7+A+B)-(C+D)雷滋納根據此提出了穩(wěn)定指數分析判斷公式：2PHS-PH的差值來(PH水的實際PH值)判斷水垢的析出。此差值稱為飽和指數，以R。S。I=2PHS-PH與6進行比較。S。I=2PHS-PH6結垢R。S。I=2PHS-PH=6不結垢也不腐蝕R。S。I=2PHS-PH6腐蝕注：PHS=(9.7+A+B)-(C+D)A:總溶解固體系數B: 溫度系數C: 鈣硬系數D:M-ALK堿度系數如現在我們的冷卻水分析結果是:TDS:1000A=0.2水溫:35B=1.79鈣硬:520C=2.70M-ALK:100-110D=2.00則PHS=(9.7+A+B)

9、-(C+D)=(9.7+0.2+1.79)-(2.70+2.00)=6.99=2*6.99-8.0=5.98弋6結果較好四.循環(huán)冷卻水系統中沉積物的控制一,水垢的控制我們知道在循環(huán)冷卻水中最主要的的水垢是碳酸鈣垢.因此日常水垢的控制主要是指碳酸鈣水垢的控制.而磷酸鹽垢和硅酸鹽垢因在水中其成垢離子濃度一般都很少，是不容易析出的.附：冷卻水中正磷酸根控制指標為PO43_為3.5-6ppm,實際控制結果為大約4ppm),硅SiO2<150ppm實際控制結果為：5-9ppm)而對于碳酸鈣垢的控制我們采用的采用的是：1>加酸1 .加硫酸,因為了防止增加水中的CL-,不加鹽酸.加硝酸會帶入硝酸

10、跟,有利于硝化細菌的繁殖.由于重碳酸鹽在水中常呈下列平衡:Ca(HCO3)2=Ca2+2HCG2-HCO32-=H+CO2-所以加酸帶入的H+,可使反應向左進行，使重碳酸鹽穩(wěn)定.但要注意的是，加酸后，水的PH值會降低，如不注意控制而加酸過多，則會加速設備的腐蝕.為防止硫酸腐蝕儲罐和低溫下不結晶，現夏季所用硫酸為:98%冬季:93%。2 >投加阻垢劑從水中析出碳酸鈣等水垢的過程,就是微溶性鹽從溶液中結晶沉淀的過程.按結晶動力學的觀點,結晶的過程首先是生成晶核,形成少量的微晶粒然后這種微小晶粒在溶液中由于熱運動(布朗運動)不斷的碰撞,與金屬壁也不斷的進行碰撞,碰撞的結果是提供了晶體生長的機會

11、,使小晶體不斷的變成了大晶體,也就是形成了覆蓋傳熱面的垢層。所以,從碳酸鈣的結晶過程看,通過投加一種藥劑,破壞其結晶的增長,就可以達到控制水垢的形成的目的.這就是投加阻垢劑。二.污垢的控制污垢的構成主要是塵土,雜物碎屑,菌藻尸體及其分泌物和細微水垢,腐蝕產物等構成.因此,欲控制好污垢,降低補充水濁度要求補充水濁度<5ppm,我們公司采用的補充水其法度1ppm,規(guī)范中規(guī)定,循環(huán)冷卻水中懸浮物濃度<20PPM，.同時此控制指標也可以由冷卻水的濁度直接反映出來。三循環(huán)冷卻水系統中金屬的腐蝕及控制冷卻水系統要解決的第二個問題就是冷卻水系統中的金屬設備的腐蝕.(1) 冷卻水中金屬腐蝕的機理我

12、們知道碳鋼金屬的表面并不是均勻的.當它與冷卻水接觸的時候,會形成許多微小的腐蝕電池(微電池).其中活撥的部位叫陽極,腐蝕學上叫陽極區(qū);而不活潑的部位叫陰極,腐蝕學上叫陰極區(qū).極反應式為:在陽極區(qū)：Fe-Fe2+2e在陰極區(qū)：？O2+H2O+2e2OH-由以上分析知道,金屬的腐蝕是金屬陽極區(qū)的陽極的溶解反應,金屬的腐蝕破壞僅出現在腐蝕電池的陽極區(qū).因此,在腐蝕控制中,只要我們控制好腐蝕過程中的陽極反應和陰極反應兩者中的任意一個電極反應的速度,則另一個電極反應的速度就會隨之而受到控制,從而使整個腐蝕過程受到控制.(投加緩蝕劑N7359).其腐蝕情況可以由冷卻水中的以下分析指標來判斷.冷卻水系統中金

13、屬的腐蝕的影響因素,概括起來有:化學因素,物理因素和微生物因素.a)PH值一般象如果該金屬的氧化物溶于酸性水溶液而不溶于堿性水溶液的,例如銀(NIE),鐵(Fe),鎂(Mg),等,則該金屬在低PH(直時就會腐蝕的快些,而在高PH直下，就會腐蝕的慢一些.如：Fe在PH>7后，腐蝕速度一般<0.25mm/a.b)陰離子其作用機理是會使金屬上保護膜的保護性能降低,離子半徑小,穿透性強,容易穿過膜層,置換氧原子形成氯化物,加速陽極過程的進行,使腐蝕加速，引起點蝕.對于不銹鋼換熱器，CL-是引起應力腐蝕的主要原因，因此，冷卻水中CL-過高，會在設備上金屬應力集中的地方如換熱器脹管的邊緣部分迅

14、速受到腐蝕破壞.目前要求的指標是<600PPMC) 硬度水中的鈣離子與一些陰離子如控制不好會引起垢下腐蝕.D) 金屬離子水中的銅等重金屬離子對冷卻水中鋼,鋁,鎂,鋅等這幾種金屬起有害作用,防止置換反應作用發(fā)生.鋅離子在冷卻水中對鋼有緩蝕作用,因此鋅在廣泛用作冷卻水的緩蝕劑的添加劑.一般在冷卻水中的含量在(0.51ppm)即可.分析說明0.2ppm的鋅即有對緩蝕劑明顯的增效作用.E) 余氯氯是控制冷卻水中微生物生長的最常用的殺生劑。我們公司采用的是投加強氯精(N2819SZ)的方法來分解產生游離氯而進行殺生處理的.氯進入水中后，水解生成鹽酸和次氯酸。CL2+H2O>HCL+HCLO其

15、中，次氯酸是一種弱酸，在水中它可以電離：HCLO-H+CLO-,余氯是指與水中的金屬離子和有機化合物反應后余下的氯被稱為余氯,或叫活性氯.在冷卻水系統中,余氯的量的多少對碳鋼是有一定的腐蝕影響的.當水中的余氯濃度0.4ppm的時候，碳鋼的腐蝕速度很低；當水中的余氯濃度為0.5ppm的時候，碳鋼的腐蝕速度開始迅速上升；余氯濃度達到0.7ppm的時候,碳鋼的腐蝕速度開始超過設計規(guī)范容許的上限值(0.125mm/a).所以我們要根據分析結果,既要保證有一定的加氯量,又要保證余氯量在我們要求的范圍之內:0.20.5ppm.以下是我們冷卻水系統開車以來的余氯分析結果和我們與NALCO艮務工程師一起測定的

16、相關余氯控制數樨.微生物數量基本穩(wěn)定在500以下,殺生效果較好,但超出余氯控制指標的頻次還是很多,雖然現在已經作到了每天根據實驗室的分析結果來及時的調整加藥量,但根據運行經驗,余氯量的多少跟溫度,天氣,風速,排污量及藥效等諸多因素有關,還需要繼續(xù)努力做好這方面的控制工作。F) 微生物及黏泥微生物是對所有個體微小的單細胞和結構極為簡單的多細胞以及沒有細胞結構的低等生物的總稱.微生物及危害在冷卻水系統中,一些藻類和細菌在代謝中會產生一種膠狀的,黏性的或黏泥狀的,附著力很強的沉積物,并以這些微生物為主體,混有泥砂,無機物和塵土等.這些沉積物覆蓋在金屬表面上,降低冷卻水的冷卻效果,阻止冷卻水中的緩蝕劑

17、,阻垢劑和殺生劑到達金屬的表面發(fā)揮緩蝕阻垢和殺生作用,并使金屬表面形成差異腐蝕電池而發(fā)生沉積物下腐蝕（垢下腐蝕）.微生物黏泥引起的故障1. 黏泥附著在換熱（冷卻）部位的金屬表面上,降低冷卻水的冷卻效果.2. 大量的黏泥將堵塞換熱器中冷卻水的通道,從而使冷卻水無法工作少量的黏泥則減少冷卻水的通道的截面積,從而降低冷卻水的流量和冷卻效果,增加泵壓.3. 黏泥積集在冷卻塔的填料表面或中間縫隙中,堵塞了冷卻水的通過降低冷卻塔的冷卻效果.4. 黏泥覆蓋在換熱器內金屬表面,阻止緩蝕劑與阻垢劑到達金屬表面發(fā)揮其緩蝕和阻垢作用,阻止殺生劑殺滅黏泥中和黏泥下的微生物降低這些藥的功效.5. 黏泥附著在金屬表面,形

18、成差異腐蝕電池,引起這些金屬設備的腐蝕.6. 大量的黏泥,尤其是藻類,存在于冷卻水系統中的設備上,影響了冷卻水系統的外觀.影響微生物黏泥的因素主要有:1. 營養(yǎng)源（補充水,大氣和設備泄露）,判斷標準:COD<10Mg/L.2. 水溫,最佳溫度:30-403. PH直,一般冷卻水的PH直控制在7.0-9.2之間，該范圍正處在微生物繁殖的最佳PH范圍.4. 溶解氧5. 光.主要是藻類,其他微生物則不需要光能6. 細菌數量,一般認為,每毫升水中當細菌數在1000以下時,故障發(fā)生很少,當在10000個以上的時候,則黏泥故障容易發(fā)生.我們的控制指標是5*100000個.現在基本保持在500以下.7. 懸浮物.黏泥的形成與懸浮物密切相關,一般要求冷卻水中的懸浮物濃度不大與20Mg/L,我們的系統目前該指標控制在10Mg/L.8. 流速的影響.微生物的控制方法:1. 控制水質.主要控制冷卻水中的氧含量,PH值,懸浮物和微生物的養(yǎng)料.（油類）2. 清洗.（物理和化學清洗）,除去養(yǎng)料,以及對微生物的剝離去金屬表面.清洗還可以使清洗后剩下的微生物直接暴漏在外,從而為殺生劑直接達到微生物表面殺死它們創(chuàng)造了條件.3. 阻止陽光照射.4. 旁流過濾.（1%-5%循環(huán)水量經過旁濾裝置進行連續(xù)的過濾）我們公司沒有設置.5. 投加殺生劑（Biocide）,這是最有效和最