淺談循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中存在的問題及解決方案

淺談循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中存在的問題及解決方案.摘要冷卻水在循環(huán)系統(tǒng)中不斷循環(huán)使用,由于水的溫度升高，水流速度的變化，水的蒸發(fā)，各種無機離子和有機物質(zhì)的濃縮，冷卻塔和冷水池在室外受到陽光照射、風吹雨淋、灰塵雜物的進入，以及設備結垢和材料等多種因素的綜合作用，會產(chǎn)生嚴重的沉積物的附著、設備腐蝕和微生物的大量滋生，以及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等問題，它們會威脅和破壞工廠長周期地安全生產(chǎn)，甚至造成經(jīng)濟損失.因此，不能掉以輕心.必須要選擇一種經(jīng)濟實用的循環(huán)冷卻水處理方案，使上述問題得到解決和改善。關鍵詞：循環(huán)冷卻水存在問題解決方案1.概述我廠的循環(huán)水冷卻處理系統(tǒng)是由以下幾部分組成:①生產(chǎn)過程中的熱交換器；②冷卻構筑物（冷卻塔）；③循環(huán)水泵及集水池。該系統(tǒng)是利用冷卻水進行降溫和水質(zhì)處理.冷卻水在冷卻生產(chǎn)設備或產(chǎn)品的過程中，水溫升高，雖然其物理性狀變化不大，但長期循環(huán)使用后，水中某些溶解物濃縮或消失、塵土積累、微生物滋長，造成設備、管道內(nèi)垢物沉積或?qū)饘僭O備管道腐蝕。因此，必須對其進行降溫和穩(wěn)定處理等解決方案，才能使循環(huán)水系統(tǒng)正常進行，使上述問題得到解決或改善。2.敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)存在的問題2.1循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物2。2。1沉積物的析出和附著一般天然水中都含有重碳酸鹽，這種鹽是冷卻水發(fā)生水垢附著的主要成分.在直流冷卻水系統(tǒng)中,重碳酸鹽的濃度較低。在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，重碳酸鹽的濃度隨著蒸發(fā)濃縮而增加，當其濃度達到過飽和狀態(tài)時,或者在經(jīng)過換熱器傳熱表面使水溫升高時，會發(fā)生下列反應Ca(HCO3）2=CaCO3↓+CO2↑+H2O冷卻水在經(jīng)過冷卻塔向下噴淋時，溶解在水中的CO2要逸出，這就促使上述反應向右進行。CaCO3沉積在換熱器傳熱表面，形成致密的碳酸鈣水垢，它的導熱性能很差。不同的水垢其導熱系數(shù)不同，但一般不超過1。16W/（m.K),而鋼材的導熱系數(shù)為46。4-52。2W/（m。K）,可見水垢形成，必然會影響換熱器的傳熱效率。水垢附著的危害,輕者是降低換熱器的傳熱效率，影響產(chǎn)量；嚴重時，則管道被堵。2。2設備腐蝕循環(huán)冷卻水系統(tǒng)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,長期使用循環(huán)冷卻水，會發(fā)生腐蝕穿孔，其腐蝕的原因是多種因素造成的。2。2.1冷卻水中溶解氧引起的電化學腐蝕敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，水與空氣能充分的接觸，因此水中溶解的氧氣可達飽和狀態(tài)。當碳鋼與溶有氧氣的冷卻水接觸時,由于金屬表面的不均一性和冷卻水的導電性，在碳鋼表面會形成許多腐蝕微電池，微電池的陽極區(qū)和陰極區(qū)分別會發(fā)生下列氧化反應和還原反應。在陽極區(qū)Fe=Fe2++2e在陰極區(qū)0。5O2+H2O+2e=2OH—在水中Fe2++2OH—=Fe(OH)2Fe（OH)2→Fe（OH)3這些反應，促使微電池中陽極區(qū)的金屬不斷溶解而被腐蝕。2。2。2有害離子引起的腐蝕循環(huán)冷卻水在濃縮過程中，除重碳酸鹽濃度隨濃縮倍數(shù)增加而增加外,其他的鹽類如氯化物、硫酸鹽的濃度也會增加。當CL—和SO42-濃度增高時，會加速碳鋼的腐蝕。CL-和SO42—會使金屬上保護膜的保護性能降低,尤其是CL—的半徑小，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，所以氯離子是引起點蝕的原因之一.對于不銹鋼制造的換熱器,Cl-是引起應力腐蝕的重要原因，因此冷卻水中Cl—的含量過高，常使設備上應力集中的部分，如換熱器花板上脹管的邊緣迅速遭到腐蝕破壞。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中如有不銹鋼制的換熱器時，一般要求Cl-的含量不超過300mg/L2.2.3微生物引起的腐蝕微生物的滋生也會使金屬發(fā)生腐蝕.這是由于微生物排出的黏液與無機垢和泥沙雜物等形成的沉積物附著在金屬表面，形成氧的濃差電池，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（主要是硫酸鹽還原菌）得以繁殖，當溫度為25-30℃時，繁殖更快。它分解水中的硫酸鹽，產(chǎn)生硫化氫，引起碳鋼腐蝕，其反應如下：SO42-+8H++8e=S2-+4H2O+能量（細菌生存所需）Fe2++S2—=FeS↓鐵細菌是鋼鐵銹瘤產(chǎn)生的主要原因，它能使Fe2+氧化為Fe3+，釋放的能量供細菌生存需要。Fe2+細菌→Fe3++能量（細菌生存所需)上述各種因素對碳鋼引起的腐蝕常使換熱器管壁被腐蝕穿孔，形成滲漏，或工藝介質(zhì)泄漏入冷卻水,損失物料,污染水體；或冷卻水滲入工藝介質(zhì)中，使產(chǎn)品質(zhì)量受到影響。當被腐蝕穿孔的管子數(shù)目不多時，可采取臨時堵管的辦法，使換熱器在減少傳熱面的情況下繼續(xù)使用。當穿孔的管子過多時，換熱器傳熱面減少的太多，失去冷卻作用,此時只有停產(chǎn)更換.因此，腐蝕與水垢附著一樣，危害工廠安全生產(chǎn),造成經(jīng)濟損失。2。3微生物的滋生和粘泥冷卻水中的微生物一般是指細菌和藻類。在新鮮水中，一般來說細菌和藻類都較少。但在循環(huán)水中,由于養(yǎng)分的濃縮，水溫的升高和日光照射,給細菌和藻類創(chuàng)造了迅速繁殖的條件。大量細菌分泌出的黏液像粘合劑一樣，能使水中漂浮的灰塵雜質(zhì)和化學沉淀物等粘附在一起，形成黏糊糊的沉積物附著在換熱器的傳熱表面上。這種沉積物有人稱他為生物粘泥，也有人把它叫軟垢。粘泥積附在換熱器管壁上,除了會引起腐蝕外，還會使冷卻水的流量減少,從而降低換熱器的冷卻效率;嚴重時，這些生物粘泥會將管子堵死，迫使停產(chǎn)清洗.例如北京某廠因換熱器中菌藻大量繁殖，半月之內(nèi)就使熱負荷下降到50%，不得不經(jīng)常停產(chǎn)清洗,使產(chǎn)量減少。3．循環(huán)冷卻水系統(tǒng)存在問題之水處理方案3.1水垢的控制和污垢的控制3.3。1水垢的控制冷卻水中如無過量的PO43—或SiO2，則磷酸鈣垢和硅酸鹽垢是不容易生成的.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中最易生成的是碳酸鈣垢,因此水垢控制主要是防止碳酸鹽水垢的析出。其方法主要有以下幾類：1、從冷卻水中除去成垢的鈣離子（離子交換樹脂法和石灰軟化法）.2、加酸或通二氧化碳氣，降低pH值,穩(wěn)定重碳酸鹽。3、投加阻垢劑3.3。2污垢的控制1、降低補充水濁度；2、做好循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理；3、投加分散劑；4、增加旁濾設備；3.2循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中金屬腐蝕的控制?？刂平饘俑g的方法如下：1、添加緩蝕劑；2、提高冷卻水的pH值；3、選用耐蝕材料制造的換熱器；4、用防腐阻垢材料涂覆。3。3冷卻水中的微生物的控制方法1、選用耐蝕材料；2、控制水質(zhì)；3、采用殺生涂料；4、陰極保護；5、清洗6、防止陽光照射（水池上面加蓋和冷卻塔的進風口加裝百葉窗）；7、旁流過濾;8、混凝沉淀;9、噬菌體法；10、添加殺生劑；11、靜電水處理和電子水處理。需要指出的是：一個良好的微生物控制方案往往是將幾種方法聯(lián)合使用其效果要好的多.4。結束語結合本廠,由于普通旁濾設備的過濾精度非常低，一般在55um，只能去除樹葉等大顆粒物體.工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)的雜質(zhì)除了少數(shù)大顆粒雜質(zhì)外，主要由空氣中的塵沙、鐵銹、粘泥等細小的懸浮物組成,普通旁濾設備對這些懸浮物的過濾效率幾乎為零。普通旁濾設備不能解決系統(tǒng)污垢的問題；根據(jù)國家冷卻循環(huán)水設計規(guī)范規(guī)定，冷卻循環(huán)水需對菌藻、懸浮物、污垢、腐蝕、生物粘泥進行處理及控制,同時必須控制水質(zhì)的濃縮比，建議當補充自來水或總硬度在300mg/L（CaCO3）左右的地下水時，濃縮比控制在2。5倍左右。為控制濃縮比,采用直接排污的方式，將浪費大量的水資源。因此，采用這種水處理方式不能完全解決系統(tǒng)存在的問題。根據(jù)多方面的學習，我提出了兩個還不太成熟的解決方案,還望有關領導依此作為參考，提出寶貴意見。（1）（如果采用電子水處理器，也只能解決水垢問題，系統(tǒng)腐蝕、菌藻等問題也不能解決.因此這種水處理配置只能解決一部分問題,不能綜合解決問題；）這時可以在被冷卻設備前安裝防垢除垢設備，根據(jù)當?shù)氐乃|(zhì)情況，選擇特定的射頻參數(shù)來解決系統(tǒng)中的水垢問題；在系統(tǒng)中回水管安裝過濾