循環(huán)冷卻水系統(tǒng)及水質(zhì)控制指標介紹課件

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

及水質(zhì)控制指標介紹

2012.2.27目錄一、裝置概況及工藝流程介紹二、循環(huán)冷卻水取樣點說明三、循環(huán)水的監(jiān)測和控制四、制度及規(guī)范中對循環(huán)水水質(zhì)監(jiān)測的有關(guān)要求一、裝置概況及工藝流程介紹

用水來冷卻工藝介質(zhì)的系統(tǒng)的系統(tǒng)稱作冷卻水系統(tǒng)。其由換熱器.冷卻塔.水泵.管道等構(gòu)成。冷卻水系統(tǒng)通常有兩種：直流冷卻水系統(tǒng)和循環(huán)冷卻水系統(tǒng)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)又分為封閉式冷卻水系統(tǒng)和敞開式冷卻水系統(tǒng)由于敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水的再冷卻是通過冷卻塔來進行的，因此冷卻水在循環(huán)過程中要與空氣接觸，部分水在通過冷卻塔時還會不斷被蒸發(fā)損失掉，因而水中各種礦物質(zhì)和離子含量也不斷被濃縮增加。為了維持各種礦物質(zhì)在和離子含量穩(wěn)定在某一個定值上，必須對系統(tǒng)補充一定量的冷卻水(補充水）。并排出一定量的冷卻水（排污量）。根據(jù)公司各生產(chǎn)裝置循環(huán)冷卻水用水需求，循環(huán)水場設(shè)計規(guī)模為195000m3/h。按照分質(zhì)供水和分壓供水的原則，全廠循環(huán)水系統(tǒng)分為五個循環(huán)水場。五個循環(huán)水場的具體情況如下：第一循環(huán)水場設(shè)計規(guī)模為65000m3/h，供給乙烯、中間罐區(qū)、丁二烯、MTBE等裝置用水，裝置邊界處供水壓力為不小于0.45MPa（G），循環(huán)冷卻水溫度為32℃。第二循環(huán)水場設(shè)計規(guī)模為30000m3/h，供給高密、低密和聚丙烯等裝置用水，裝置邊界處供水壓力為不小于0.45MPa（G），循環(huán)冷水溫度為32℃。一、裝置概況及工藝流程介紹

第三循環(huán)水場設(shè)計規(guī)模為40000m3/h，供給丁辛醇、順丁橡膠、乙二醇等裝置用水，裝置邊界處供水壓力為不小于0.45MPa（G），循環(huán)冷水溫度為32℃。第四循環(huán)水場設(shè)計規(guī)模為30000m3/h，主要為自備電站提供循環(huán)用水，供水壓力為不小于0.3MPa（G），循環(huán)冷水溫度為32℃。第五循環(huán)水場設(shè)計規(guī)模為30000m3/h，供給常減壓、合成氣/制氫、芳烴抽提（乙烯部分）、硫磺回收、連續(xù)重整PX、凝結(jié)水站、空壓站、渣油加氫脫硫、蠟油加氫裂化、柴油加氫精制、PSA、重油催化裂化、氣體分餾、余熱回收等裝置用水，裝置邊界處供水壓力為不小于0.35MPa（G），循環(huán)冷水溫度為32℃。一、裝置概況及工藝流程介紹

1、工藝流程：循環(huán)水場冷卻水經(jīng)循環(huán)水泵送到用水裝置，經(jīng)換熱升溫后帶壓回到回水管網(wǎng)，除4%的水量去旁濾外，其于水量全部上塔，經(jīng)冷卻塔冷卻后進入冷卻塔塔底水池，從連通槽流出，經(jīng)格柵過濾后，流入吸水池，由循環(huán)水泵再次送往用水裝置。2、循環(huán)水旁濾：將4%的循環(huán)水量通過旁濾過濾，是為了降低循環(huán)水中的懸浮物含量，以保證循環(huán)水系統(tǒng)的濁度低于20mg/L，旁濾后的循環(huán)水進入冷卻塔塔底水池。其中，第一、四、五循采用雙閥過濾器進行旁濾過濾，第二、三循采用AGF-40過濾器進行旁濾。3、補水說明：為節(jié)約用水，除一循補水為直補水單水源補水外，其余循環(huán)水場均采用回用水和直補水雙水源補水，回用水補水量占總補水量的70%左右。三、監(jiān)測與控制通過長期的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗可知，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的腐蝕、結(jié)垢和微生物生長與冷卻水的水質(zhì)——水的化學組成和物理化學性質(zhì)有著密切的關(guān)系。例如，大多數(shù)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)正常運行時的PH在7~9.2之間。如果加酸過多，循環(huán)水的PH值降低到<4.5時，則冷卻水系統(tǒng)將發(fā)生嚴重的腐蝕。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在正常運行時使用的水處理劑是否能發(fā)揮其最佳的作用，也與冷卻水的水質(zhì)有著十分密切的關(guān)系。許多循環(huán)水系統(tǒng)的補充水是地面水，他們的組成往往隨季節(jié)而變化。夏季時由于雨量充沛，故水的含鹽量低；冬季時則由于地面降雨稀少，故水的含鹽量增加，有些地方甚至可以增加2~3倍。如果用相同的工藝條件和水處理方案，在夏天時可能效果很好，但冬天時可能會結(jié)垢。因此，在日常運行中需要對冷卻水系統(tǒng)的補充水和循環(huán)水的化學組成和物理化學性質(zhì)進行監(jiān)測和控制。1、PH

循環(huán)冷卻水運行的PH值通常被控制在7~9.2這一范圍內(nèi)。在25℃時，PH=7的水為中性，故PH=7~9.2的水大體上屬于中性或微堿性的范圍。一般地講，在上述的PH范圍內(nèi)，冷卻水的腐蝕性隨PH值的上升而下降。在循環(huán)冷卻水的運行過程中，如果不加入硫酸，則冷卻水的PH值會逐漸上升到其自然平衡PH值，因此，如果冷卻水需要在低于其自然平衡PH值的條件下運行，則該循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的PH值需要通過加酸來控制。2、 懸浮物濃度與濁度懸浮物是顆粒較大而懸浮在水中的一類雜質(zhì)的總稱。由于這類雜質(zhì)沒有統(tǒng)一的物理和化學性質(zhì)，所以很難確切地表示出它們的含量。一般采用通過孔徑為0.45μm的濾膜，截留在濾膜上并于103～105℃烘干至恒重的物質(zhì)。在水質(zhì)分析中，也常用濁度的測定值來近似表示懸浮物和膠體的含量。它的單位是mg/L。循環(huán)冷卻水中的懸浮物通常由砂子、塵埃、淤泥、黏土、腐蝕產(chǎn)物和微生物等組成。它們往往是由補充水帶入的，但也可以由空氣或風沙帶入，而有些則是在循環(huán)水系統(tǒng)運行過程中生成的。它們往往沉積在循環(huán)水流速較慢或流速突然降低的部位，例如冷卻塔集水池的底部、換熱器的水室和殼程一側(cè)的折流板的下部，形成淤泥，從而影響換熱器的冷卻效果和造成垢下腐蝕。懸浮物還會吸附水中的鋅離子，降低鋅離子在水中的濃度。因此，對補充水和循環(huán)水的濁度應(yīng)該加以監(jiān)測和控制。在一般情況下，循環(huán)冷卻水的懸浮物濃度或濁度不應(yīng)大于20mg/L，當使用板式、翅片管式或螺旋管式換熱器時，懸浮物濃度或濁度不宜大于10mg/L。3、含鹽量含鹽量是指水中溶解性鹽類的總濃度。含鹽量是衡量水質(zhì)好壞的一項重要指標，其單位常用mg/L表示。含鹽量也可通過電導率來間接表示。水中溶解的絕大部分鹽類都是強電解質(zhì)，根據(jù)強電解質(zhì)理論，在低濃度時，它們在淡水中會全部電離成離子，所以可以利用離子的導電能力（電導率）的大小來了解水中含鹽量的多少。天然淡水的電導率通常在50~500us/cm。對于同一類天然淡水，以25℃時為標準，電導率與含鹽量大致成正比關(guān)系。其比值為1us/cm的電導率相當于0.55~0.9mg/L的含鹽量。含鹽量高的水中，氯離子和硫酸根離子的含量往往較高，因而水的腐蝕性較強。含鹽量高的水中，如果鈣離子、鎂離子和碳酸氫根的含量較高，則水的結(jié)垢傾向較大。因此，循環(huán)冷卻水中含鹽量高時，水的腐蝕傾向或結(jié)垢傾向?qū)⒃龃?。投加緩蝕劑、阻垢劑時，循環(huán)冷卻水的含鹽量一般不宜大于2500mg/L。4、鈣離子濃度從腐蝕的角度來看，軟水雖不易結(jié)垢，但其腐蝕性較強。因此，循環(huán)水中鈣離子濃度的低限不宜小于30mg/L。從結(jié)垢的角度來看，鈣離子是循環(huán)水中最主要的成垢陽離子。因此，循環(huán)水中鈣離子濃度也不宜過高。在投加阻垢分散劑的情況下，鈣離子濃度的高限不宜大于200mg/L。5、 鎂離子濃度鎂離子也是冷卻水一種主要的成垢陽離子。一般情況下，循環(huán)水中鎂離子濃度不宜大于60mg/L或2.5mmol/L。由于鎂離子易與循環(huán)水中的硅酸根生成類似于蛇紋石組成的不易用酸除去的硅酸鎂垢，故要求循環(huán)水中鎂離子濃度遵從以下關(guān)系式[Mg2+]*[sio2]<150007、 銅離子濃度循環(huán)水中的銅離子會引起鋼和鋁的局部腐蝕，因此，循環(huán)水中的銅離子濃度不宜大于0.1mg/L。投加銅緩蝕劑時，則應(yīng)按試驗數(shù)據(jù)確定。8、 總鐵（Fe2+、Fe3+）循環(huán)水中的鐵離子既可以是由補充水帶入的，也可以是由循環(huán)水系統(tǒng)中鋼設(shè)備腐蝕所產(chǎn)生的。它是循環(huán)水中的一種污垢生成物質(zhì)。根據(jù)經(jīng)驗，可把循環(huán)水中的總鐵濃度作為估計鋼鐵設(shè)備腐蝕情況的依據(jù)。循環(huán)水中的總鐵濃度為0.1~0.2mg/L時為正常；總鐵濃度為0.5~1mg/L時為過高；而總鐵濃度＞1mg/L時則為腐蝕的信號《設(shè)計規(guī)范》中要求，循環(huán)水中總鐵含量一般宜小于0.5mg/L。9、堿度堿度是指水中能與強酸發(fā)生中和作用的堿性物質(zhì)的含量。天然水中的堿性物質(zhì)主要是HCO3-，而循環(huán)冷卻水中的堿性物質(zhì)則主要是HCO3-和CO32-。堿度的單位可以用mmol/L（以H+計）或mg/L（以CaCO3計）。測定堿度時，根據(jù)所使用的指示劑的不同，可將堿度分為酚酞堿度和甲基橙堿度，后者又稱為總堿度。甲基橙堿度是表征循環(huán)水中產(chǎn)水碳酸鹽垢的成垢陰離子數(shù)量和結(jié)垢傾向的一個重要參數(shù)。因此，在一般情況下，冷卻水中若不投加阻垢分散劑，則堿度不宜大于3mmol/L，若投加阻垢分散劑，則應(yīng)根據(jù)所投加藥品的品種、配方及工況條件確定，一般不宜超過10mmol/L（以H+計）或500mg/L（以CaCO3計）

。11、硫酸根濃度硫酸根也是一種腐蝕性離子。硫酸根還是腐蝕性細菌——硫酸鹽還原菌生命活動中不可缺少的物質(zhì)。硫酸根還可能與循環(huán)水中的鈣離子生產(chǎn)硫酸鈣垢，因此需要對它進行監(jiān)測。循環(huán)冷卻水中的硫酸根離子既可能是由補充水帶入的，也可能是人們在控制循環(huán)冷卻水PH值時通過加濃硫酸而帶入的。循環(huán)冷卻水中投加阻垢劑時，對于碳鋼換熱設(shè)備，水中硫酸根和氯離子的濃度之和不宜大于1500mg/L。12、硅酸循環(huán)冷卻水中的硅酸鹽有一定的緩蝕作用，但硅酸鹽濃度高時會生成硅酸鎂垢。循環(huán)冷卻水質(zhì)硅酸鹽的濃度不宜大于175mg/L。為了防止生成硅酸鎂垢，循環(huán)水中的硅酸根應(yīng)控制在[g2+]*[sio2]<1500015、磷酸鹽濃度天然水中磷酸鹽的濃度是很低的。循環(huán)冷卻水中的磷酸鹽通常是作為水處理劑而被加入水中的。循環(huán)冷卻水中的磷酸鹽通常有正磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機磷酸鹽三類。在測定循環(huán)冷卻水中上述三類磷酸鹽濃度時，一般是通過分別測定正磷酸鹽濃度、總無機磷酸濃度和總磷酸鹽濃度后分別算出的。循環(huán)冷卻水中的正磷酸鹽通常是由聚磷酸鹽水解或磷酸鹽江姐后產(chǎn)生的，也可能是正磷酸鹽作為緩蝕劑而被直接加入水中的。正磷酸鹽有一定的緩蝕作用，但它易于與水中的鈣離子生成磷酸鈣垢，故需對其在水中的濃度進行監(jiān)測與控制。聚磷酸鹽是一類廣泛使用且較為有效的緩蝕劑和阻垢劑。聚磷酸鹽易于水解為正磷酸鹽，從而使其緩蝕能力降低，阻垢作用消失，且易于水中鈣離子生成磷酸鈣垢。因此，需要對其在循環(huán)冷卻水中的濃度進行監(jiān)測和控制。膦酸鹽是一類廣泛使用的阻垢緩蝕劑。它既有阻垢作用、又有緩蝕作用。膦酸鹽雖不易水解，但會被活性氯降解為正磷酸鹽。為了了解循環(huán)冷卻水中結(jié)垢控制的情況，需要對膦酸鹽在水中的濃度進行監(jiān)測和控制。上述三類磷酸鹽濃度的控制范圍隨各水處理方案的具體要求而定。16、濃縮倍數(shù)提高循環(huán)冷卻水的濃縮倍數(shù)可以降低補充水量以節(jié)約水資源，可以降低排污水量以減少廢水處理量。提高循環(huán)冷卻水的濃縮倍數(shù)還可以節(jié)約水處理藥劑的消耗量、降低水處理成本。因此，對濃縮倍數(shù)的監(jiān)測十分重要。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)日常運行時，人們通常根據(jù)循環(huán)冷卻水中，某一種組分的濃度或某一性質(zhì)與補充水中的某一組分的濃度或某一性質(zhì)之比計算循環(huán)冷卻水的濃縮倍數(shù)。16.1、濃縮倍數(shù)的測定對于用來測定濃縮倍數(shù)的組分濃度或性質(zhì)的要求是：它們只隨濃縮倍數(shù)的增加而成比例地增加，而不受運行中其他條件（加熱、曝氣、投加水處理劑、沉積或結(jié)垢等）的干擾。通常選用的組分濃度和性質(zhì)有：氯離子濃度、二氧化硅濃度、鉀離子濃度、鈣離子濃度、含鹽量和電導率。16.2、用氯離子測定濃縮倍數(shù)氯離子雖然既不揮發(fā)，也不沉淀，但是在循環(huán)冷卻水的日常運行中，通常要加氯、次氯酸鈉等含氯離子的藥劑去控制水中的微生物，此時，循環(huán)冷卻水中會引入額外的氯離子，從而使得測得的濃縮倍數(shù)偏高。16.3、用二氧化硅測定濃縮倍數(shù)使用二氧化硅濃度測定濃水倍數(shù)的問題：一般情況下不采用硅酸鹽作為水處理劑，因此用二氧化硅濃度計算濃水倍數(shù)受到的干擾較少。但要注意的是，鎂離子的濃度高時，循環(huán)水中會生成硅酸鎂沉淀，使結(jié)果偏低。此外，測定二氧化硅濃度的分析方法比測定氯離子濃度的要復(fù)雜一些。16.4、用鉀離子測定濃縮倍數(shù)大多數(shù)情況下采用鉀離子濃度測定濃縮倍數(shù)。只是鉀離子在補充水中濃度較低，且分析鉀離子常用火焰光度法，不便于現(xiàn)場監(jiān)測時使用。16.5、用鈣離子測定濃縮倍數(shù)鈣鹽很少作為循環(huán)冷卻水處理的藥劑，但是不少循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運行過程中容易結(jié)垢，尤其是在高硬度、高堿度、高PH值和高濃縮倍數(shù)時，用鈣離子濃度計算濃縮倍數(shù)時所得到的結(jié)果往往偏低。17、COD化學需氧量（COD），是在一定的條件下，采用一定的強氧化劑處理水樣時，所消耗的氧化劑量。它是表示水中還原性物質(zhì)多少的一個指標。水中的還原性物質(zhì)有各種有機物、亞硝酸鹽、硫化物