循環(huán)冷卻水加藥及水質(zhì)處理

1、循環(huán)冷卻水加藥及水質(zhì)處理一.總述冷卻水在循環(huán)系統(tǒng)中不斷循環(huán)使用,由于水溫上升,水流速度的變化,水的蒸發(fā),各種有機物質(zhì)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(shè)備結(jié)構(gòu)和材料的多種因素的綜合作用,會產(chǎn)生比直流系統(tǒng)更為嚴峻的沉積物的附著,設(shè)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(jié)果會危和破壞工廠的長周期的平安生產(chǎn),甚至造成損失,所以必需多循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水質(zhì)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(tǒng)通常要關(guān)注的三個主要問題是:結(jié)垢;腐蝕;和微生物及黏泥.1.沉積物的析出和附著 一般自然水中都溶解有重碳酸鹽

2、,這種鹽是冷卻水系統(tǒng)發(fā)生水垢的主要成分.在直流冷卻水系統(tǒng)中,重碳酸鹽的濃度較低.但在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)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(jīng)過換熱器傳熱表面使水溫上升時,就會發(fā)生如下的反映: Ca(HCO3)2=CaCO3+CO2+H2O 冷卻水經(jīng)過冷卻塔向下噴淋時,溶解在水中的CO2就會逸出,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(dǎo)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(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量,嚴峻的則堵塞管道.2設(shè)備腐蝕 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中,大量的設(shè)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

3、卻水,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(jié)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親密關(guān)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挨次: 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.這是由于微生物排解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.對金屬的腐蝕制造了有利

4、的條件。上述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(chǎn)品質(zhì)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.在新穎水中,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,水溫的上升和日光照射,給細菌和藻類繁殖制造了快速繁殖的條件.大量的細菌分泌出的黏泥象黏合劑一樣,能使水中漂移的灰塵雜質(zhì)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削減,從而降低換熱器的冷卻效率;嚴峻的,這些捻泥會將管子堵死,迫使停車清洗.(我們的把握標準:異氧菌總數(shù)<1*105個,

5、現(xiàn)在我們的系統(tǒng)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(jié)合非氧化性殺生劑來實現(xiàn)的。二.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物 沉積物包括:水垢(SCALE),淤泥(SLUDGE),腐蝕產(chǎn)物(CORROSION PRODUCTS)和生物沉積物(BIOLOGICAL DEPOSITS)構(gòu)成.通常,我們把淤泥,腐蝕產(chǎn)物和生物沉積物三者統(tǒng)稱為污垢(FOULING). 自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,簡潔分解生成碳酸鹽.(說明:冷卻水經(jīng)過冷卻塔相當于一個暴氣過程,溶解的CO2逸出,因此水的

6、PH值會上升. Ca(HCO3)2=CaCO3+CO2+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-=CaCO3+CO32-+2H2O在水中有CaCL2時,還會產(chǎn)生下列反映:CaCL2+ CO32-= CaCO3+2CL-在大多數(shù)狀況下,換熱器表面上形成的水垢是以碳酸鈣為主的.這是由于硫酸鈣的溶解度遠遠大于碳酸鈣.而磷酸鹽相對較少,(我們把握的正磷是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(chǎn)物，油污，特殊是菌藻的尸體及其黏性分泌物等組成。水處理不當，細菌把握殺滅不準時，或腐

7、蝕嚴峻，水質(zhì)濁度過高等，都會加劇污垢形成，當這些雜質(zhì)經(jīng)過換熱面時，特殊是水走殼程，流速緩慢的部位污垢沉積更多。三，水垢析出的推斷（1） 碳酸鈣垢析出的推斷 碳酸鈣在水中達到飽和狀態(tài)的時候，存在如下動平衡關(guān)系。 Ca(HCO3)2=Ca2+2H CO32- H CO32-=H+ CO32- CaCO3= Ca2+CO32- 依據(jù)上述平衡關(guān)系，朗格利爾提出了飽和PH和飽和指數(shù)的概念，以推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(yù)處理的方法來把握水垢的析出。假如冷卻水系統(tǒng)中碳酸鈣呈飽和狀態(tài)，則反應(yīng)式1，2和3處于平衡狀態(tài)，重碳酸鈣既不分解為碳酸鈣，碳酸鈣也不會連續(xù)溶解。此時的PH稱為該水的

8、飽和PH值，以PHS表示。朗格利爾推導(dǎo)出了計算PHS的公式，即PHS=(9.7+A+B)-(C+D)雷滋納依據(jù)此提出了穩(wěn)定指數(shù)分析推斷公式：2PHS-PH 的差值來（PH水的實際PH值）推斷水垢的析出。此差值稱為飽和指數(shù)，以R。S。I=2PHS-PH與6進行比較。 R。S。I=2PHS-PH6 結(jié)垢R。S。I=2PHS-PH=6 不結(jié)垢也不腐蝕R。S。I=2PHS-PH6 腐蝕 注：PHS=(9.7+A+B）-(C+D) A:總?cè)芙夤腆w系數(shù) B:溫度系數(shù) C:鈣硬系數(shù) D:M-ALK 堿度系數(shù)如現(xiàn)在我們的冷卻水分析結(jié)果是:TDS: 1000 A=0.2 水溫:35 B=1.79 鈣硬:520

9、C=2.70 M-ALK:100-110 D=2.00則PHS=(9.7+A+B)-(C+D)=(9.7+0.2+1.79)-(2.70+2.00)=6.99R.S.L=2PHS-PH=2*6.99-8.0=5.986 結(jié)果較好四.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中沉積物的把握一,水垢的把握我們知道在循環(huán)冷卻水中最主要的的水垢是碳酸鈣垢.因此日常水垢的把握主要是指碳酸鈣水垢的把握. 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，是不簡潔析出的.附：冷卻水中正磷酸根把握指標為PO43_ 為3.5-6ppm ,實際把握結(jié)果為大約4ppm),硅SiO2<150ppm,實際把握結(jié)果為:5-9ppm)而對于

10、碳酸鈣垢的把握我們接受的接受的是：1 >加酸 1.加硫酸,由于了防止增加水中的CL-,不加鹽酸.加硝酸會帶入硝酸跟,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+2H CO32- H CO32-=H+ CO32- 所以加酸帶入的H+,可使反應(yīng)向左進行,使重碳酸鹽穩(wěn)定. 但要留意的是,加酸后,水的PH值會降低,如不留意把握而加酸過多,則會加速設(shè)備的腐蝕.為防止硫酸腐蝕儲罐和低溫下不結(jié)晶，現(xiàn)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(jié)晶沉淀的過程.按結(jié)晶動力學的觀點,結(jié)晶的過程首先是生成

11、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(jié)果是供應(yīng)了晶體生長的機會,使小晶體不斷的變成了大晶體,也就是形成了掩蓋傳熱面的垢層。所以,從碳酸鈣的結(jié)晶過程看,通過投加一種藥劑,破壞其結(jié)晶的增長,就可以達到把握水垢的形成的目的.這就是投加阻垢劑。二.污垢的把握污垢的構(gòu)成主要是塵土,雜物碎屑,菌藻尸體及其分泌物和微小水垢,腐蝕產(chǎn)物等構(gòu)成.因此,欲把握好污垢,降低補充水濁度要求補充水濁度<5 ppm,我們公司接受的補充水其浞度1ppm,規(guī)范中規(guī)定,循環(huán)冷卻水中懸浮物濃度<20PPM.，同時此把握指標也可以由冷卻水的濁度

12、直接反映出來。三 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中金屬的腐蝕及把握 冷卻水系統(tǒng)要解決的其次個問題就是冷卻水系統(tǒng)中的金屬設(shè)備的腐蝕.(1) 冷卻水中金屬腐蝕的機理我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,會形成很多微小的腐蝕電池(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(yīng)式為:在陽極區(qū): Fe Fe2+ + 2e在陰極區(qū): ½O2+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(yīng),金屬的腐蝕破壞僅消滅在腐蝕電池的陽極區(qū).因此,在腐蝕把握中,只要我們把握好腐蝕過程中的陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)兩者中的任意一個電極反

13、應(yīng)的速度,則另一個電極反應(yīng)的速度就會隨之而受到把握,從而使整個腐蝕過程受到把握.(投加緩蝕劑N7359).其腐蝕狀況可以由冷卻水中的以下分析指標來推斷. 冷卻水系統(tǒng)中金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值一般象假如該金屬的氧化物溶于酸性水溶液而不溶于堿性水溶液的,例如鎳(NIE),鐵(Fe),鎂(Mg),等,則該金屬在低PH值時就會腐蝕的快些,而在高PH值下,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愛護膜的愛護性能降低,離子半徑小,穿透性強,簡潔穿過膜層,置換氧原子形成氯化

14、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(yīng)力腐蝕的主要緣由,因此,冷卻水中CL-過高,會在設(shè)備上金屬應(yīng)力集中的地方,如換熱器脹管的邊緣部分快速受到腐蝕破壞.目前要求的指標是<600PPMC) 硬度水中的鈣離子與一些陰離子如把握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(yīng)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) 余氯氯是把握冷卻水中微生物生長

15、的最常用的殺生劑。我們公司接受的是投加強氯精(N2819SZ) 的方法來分解產(chǎn)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+H2OHCL+HCLO 其中，次氯酸是一種弱酸，在水中它可以電離： HCLOH+ + CLO-， 余氯是指與水中的金屬離子和有機化合物反應(yīng)后余下的氯被稱為余氯,或叫活性氯.在冷卻水系統(tǒng)中,余氯的量的多少對碳鋼是有肯定的腐蝕影響的.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,碳鋼的腐蝕速度開頭快速上升;余氯濃度達到0.7ppm的時候,碳鋼的腐蝕速度開頭超過<<設(shè)計規(guī)范>>

16、;容許的上限值(0.125mm/a).所以我們要依據(jù)分析結(jié)果,既要保證有肯定的加氯量,又要保證余氯量在我們要求的范圍之內(nèi):0.20.5ppm.以下是我們冷卻水系統(tǒng)開車以來的余氯分析結(jié)果和我們與NALCO服務(wù)工程師一起測定的相關(guān)余氯把握數(shù)椐. 微生物數(shù)量基本穩(wěn)定在500以下,殺生效果較好,但超出余氯把握指標的頻次還是很多,雖然現(xiàn)在已經(jīng)作到了每天依據(jù)試驗室的分析結(jié)果來準時的調(diào)整加藥量,但依據(jù)運行閱歷,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(guān),還需要連續(xù)努力做好這方面的把握工作。F) 微生物及黏泥微生物是對全部個體微小的單細胞和結(jié)構(gòu)極為簡潔的多細胞以及沒有細胞結(jié)構(gòu)的低等生物的總稱.

17、微生物及危害在冷卻水系統(tǒng)中,一些藻類和細菌在代謝中會產(chǎn)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.這些沉積物掩蓋在金屬表面上,降低冷卻水的冷卻效果,阻擋冷卻水中的緩蝕劑,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,少量的黏泥則削減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

18、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. 黏泥掩蓋在換熱器內(nèi)金屬表面,阻擋緩蝕劑與阻垢劑到達金屬表面發(fā)揮其緩蝕和阻垢作用,阻擋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,形成差異腐蝕電池,引起這些金屬設(shè)備的腐蝕.6. 大量的黏泥,尤其是藻類,存在于冷卻水系統(tǒng)中的設(shè)備上,影響了冷卻水系統(tǒng)的外觀.影響微生物黏泥的因素主要有:1. 養(yǎng)分源(補充水,大氣和設(shè)備泄露),推斷標準:COD<10Mg/L.2. 水溫,最佳溫度:30-403. PH值,一般冷卻水的PH值把握在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(shù)量,一般認為,每毫升水中當細菌數(shù)在1000以下時,故障發(fā)生很少,當在10000個以上的時候,則黏泥故障簡潔發(fā)生.我們的把握指標是5*100000個.現(xiàn)在基本保持在500以下.7. 懸浮物.黏泥的形成與懸浮物親密相關(guān),一般要求冷卻水中的懸浮物濃度不大與20Mg/L,我們的系統(tǒng)目前該指標把握在<10 Mg/L.8. 流速的影響.微生物的把握方法:1.