工業(yè)循環(huán)冷卻水技術(shù)資料

工業(yè)循環(huán)水處理技術(shù)知識,目 錄,第一章 水及工業(yè)用水預(yù)處理 3-4 第二章 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)概況 5-12 第三章 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中產(chǎn)生的問題 13-36第四章 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的日常運行 37-44第五章 冷卻水系統(tǒng)中的現(xiàn)場監(jiān)測 45-49第六章 藥劑說明 50-56第七章 循環(huán)冷卻水中的水質(zhì)分析方法 57-71,第一章 水及工業(yè)用水預(yù)處理,一、水資源： 我國淡水資源比較豐富，但人均水資源量與世界許多國家相比相差很大。 山西是有名的“十年九旱”。最近年中，就有年出現(xiàn)過大旱和局部大旱。 山西的煤炭開采也損耗了大量的地下水。平均每開采一噸煤，要影響、破壞、漏失立方米的水資源。按照現(xiàn)在年開采量億噸計算，每年要損耗的水資源約在億立方米，相當(dāng)于全省地下水資源量的。 近年隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)用水量劇具增加，缺水現(xiàn)場尤為突出，節(jié)約用水勢在必行。,二、預(yù)處理： 地表天然水中混入的懸浮物、膠體物構(gòu)成水的濁度，不經(jīng)過處理不能作為工業(yè)冷卻水的補水使用。 地表水（湖水）中含有大量的懸浮物、微生物，濁度較高未經(jīng)過處理直接進(jìn)入循環(huán)水補水，在循環(huán)水中會有大量粘泥沉積、微生物粘泥沉積，導(dǎo)致系統(tǒng)會有粘泥下腐蝕的趨勢。湖水隨著季度的變化性很強，夏季湖水中的微生物繁殖旺盛，如未經(jīng)過處理直接進(jìn)入循環(huán)水中會導(dǎo)致系統(tǒng)中大量的微生物產(chǎn)生，加大殺菌藥劑的用量。 所以有必要對補水進(jìn)行預(yù)處理，根據(jù)目前補水狀況只需建一個混凝沉淀池便可。也可在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上加大旁濾的效果處理。,第二章 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)概況,在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，冷卻水用過后不是立即排放，而是收回循環(huán)再用。水的再冷卻是通過冷卻塔來進(jìn)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是會不斷被蒸發(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。為了維護各種礦物質(zhì)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）；并排出一定量的濃縮水（排污水）。其流程如圖所示 1-補充水（M）；2-冷卻塔；3-冷水池；4-循環(huán)水泵；5-滲漏水（F）；6-冷卻水；7-冷卻用換熱器8-熱水（R）；9-排污水（B）；10-蒸發(fā)損失（E）；11-風(fēng)吹損失（D）；12-空氣,常用術(shù)語介紹： 1、冷卻塔 敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中主要設(shè)備之一是冷卻塔，冷卻塔用來冷卻換熱器中排出的熱水。 在冷卻塔中，熱水從塔頂（冷卻塔內(nèi)部布有濺水裝置）向下噴淋成水滴或水膜狀，空氣則由下向上與水滴或水膜逆向流動，或水平方向交流流動，使水在填料表面上以薄膜形式與空氣接觸，在氣水接觸過程中，進(jìn)行熱交換，使水溫降低。 1-配水系統(tǒng)；2-填料；3-百葉窗；4-集水池；5-空氣分配區(qū)；6-風(fēng)機；7-風(fēng)筒；8-熱空氣和水蒸汽；9-冷水,2、濃縮倍數(shù)： 在敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，由于蒸發(fā)，系統(tǒng)中的水會愈來愈少，而水中各種礦物質(zhì)和離子含量就會愈來愈濃。通常在操作時，用濃縮倍數(shù)來控制水中含鹽的濃度。設(shè)以K表示濃縮倍數(shù)，則K的含意就是指循環(huán)水中某物質(zhì)的濃度與補充水中某物質(zhì)的濃度之比。 K=CR/CM 式中 CR-循環(huán)水中某物質(zhì)的濃度 CM-補充水中某物質(zhì)的濃度 用來計算濃縮倍數(shù)的物質(zhì)，要求它們的濃度除了隨濃縮過程而增加外，不受其他外界條件，如加熱、沉淀、投加藥劑等的干擾。通常選用的物質(zhì)有cl-、k+等物質(zhì)或電導(dǎo)率。,3、補充水量 M 水在循環(huán)過程中，除因蒸發(fā)損失和維持一定的濃度倍數(shù)而排掉一定的污水外，還由于空氣流由塔頂逸出時，帶走部分水滴，以及管道滲漏而失去部分水，因此補充水是下列各項損失之和。 （1）蒸發(fā)損失 E 冷卻塔中，循環(huán)冷卻水因蒸發(fā)而損失的水量E與氣候和冷卻幅度有關(guān)，通常以蒸發(fā)損失率a來表示，進(jìn)入冷卻塔的水量愈大，E也就愈多。 E=a(R-B ) a=e(t1-t2) 式中 a-蒸發(fā)損失率，； R-系統(tǒng)中循環(huán)水量，m3/h； B-系統(tǒng)中排污水量，m3/h； t1、t2 -循環(huán)冷卻水進(jìn)、出冷卻塔的溫度，； e -損失系數(shù)，與季節(jié)有關(guān)。,（2）風(fēng)吹損失（包括飛濺和霧沫夾帶） D 風(fēng)吹損失除與當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)速有關(guān)外，還與冷卻塔的型式和結(jié)構(gòu)有關(guān)。 若冷卻塔中裝有良好的收水器，其風(fēng)吹損失比不裝收水器的要小些。風(fēng)吹損失通常以占循環(huán)水量R的百分率來估計，其值約為 D=(0.2%0.5%) R （3）滲漏損失 F 良好的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，管道連接處，泵的進(jìn)、出口和水池等地方都不應(yīng)該有滲漏。但因管理不善，安裝不好，則滲漏就不可避免。因此在考慮補充水量時，應(yīng)視系統(tǒng)具體情況而定。,（4）排污水量 B 排污水量B的確定與冷卻塔的蒸發(fā)損失E和濃縮倍數(shù)K有關(guān)。關(guān)系為 B=E/(K-1) 因此循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運行時，只要知道了系統(tǒng)中循環(huán)水量R和濃縮倍數(shù)K，就可以估算出蒸發(fā)量E、排污水量B以及補充水量M等操作系數(shù)。 控制好這些參數(shù)，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的運行也就能正常運行。 綜述： M=E+D+B+F,第三章 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中產(chǎn)生的問題,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(fēng)吹雨淋、灰塵雜物的進(jìn)入，以及設(shè)備結(jié)構(gòu)和材料等多種因素的綜合作用，會產(chǎn)生嚴(yán)重的沉積物的附著、設(shè)備腐蝕和微生物的大量滋生，以及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等問題。我們把它們歸結(jié)為三類： 1、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物 2、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中金屬的腐蝕 3、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的微生物 這些問題不加以解決與控制，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，所以我們必須要選擇一種實用的循環(huán)冷卻水處理方案，是上述問題得以解決或改善。 我們下面對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中所產(chǎn)生的三類問題逐一進(jìn)行分析。,第一節(jié) 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物及其控制一、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運行的過程中，會有各種物質(zhì)沉積在換熱器的傳熱管表面。這些物質(zhì)統(tǒng)稱為沉積物。它們主要是由水垢、淤泥、腐蝕產(chǎn)物和生物沉積物構(gòu)成。通常，人們把淤泥、腐蝕產(chǎn)物和生物沉積物三者統(tǒng)稱為污垢。 所以我們可以把循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物分成兩類：一、水垢；二、污垢。 水垢 沉積物 污垢 我們將對這兩類做逐一介紹,1-1 污垢 污垢一般是由顆粒細(xì)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、特別是菌藻的尸體及其粘性分泌物等組成。 水處理控制不當(dāng)，補充水濁度過高，細(xì)微泥砂、膠狀物質(zhì)等帶入冷卻水系統(tǒng)，或者菌藻殺滅不及時，或腐蝕嚴(yán)重、腐蝕產(chǎn)物多等都會加劇污垢的形成。由于這種污垢體積較大、質(zhì)地疏松稀軟，故又稱為軟垢。 當(dāng)這樣的水質(zhì)流經(jīng)換熱器表面時，容易形成污垢沉積物，特別是當(dāng)水走殼層，流速較慢的部位污垢沉積物更多。大量的污垢沉積會引起垢下腐蝕，同時又是某些細(xì)菌（厭氧菌）生存和繁殖的溫床。,1-2、水垢 天然水中溶解有各種鹽類，其中又以溶解的重碳酸鹽如Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2為最多，也最不穩(wěn)定，容易分解生成碳酸鹽。 使用含重碳酸鹽較多的水作為冷卻水，當(dāng)它通過換熱器傳熱表面時，會受熱分解： 冷卻水通過冷卻塔相當(dāng)于一個曝氣過程，溶解在水中的CO2會逸出，因此，水的PH值會升高。此時，重碳酸鹽在堿性條件下會發(fā)生反應(yīng)： 當(dāng)水中溶有氯化鈣時，還會產(chǎn)生下列置換反應(yīng)： 如水中溶有適量的磷酸鹽時，磷酸根將與鈣離子生成磷酸鈣，其反應(yīng)為：,碳酸鈣和磷酸鈣均屬于微溶性鹽，它們的溶解度比氯化鈣和重碳酸鈣要小得多。此外，碳酸鈣和磷酸鈣的溶解度與一般的鹽類不同，它們不是隨著溫度的升高而升高，而是隨著溫度的升高而降低。因此，在換熱器的傳熱表面上，這些微溶性鹽很容易達(dá)到過飽和狀態(tài)而從水中結(jié)晶析出。當(dāng)水流速度比較小或傳熱面比較粗糙時，這些結(jié)晶沉積物就容易在傳熱表面上。 此外，水中溶解的硫酸鈣、硅酸鈣、硅酸鎂等，當(dāng)其陰、陽離子溶度的乘積超過其本身溶度積時，也會生成沉淀沉積在傳熱表面上。 以上所述的此類沉積物通稱為水垢。因這些水垢都是由無機鹽組成，故又稱為無機垢；由于這些水垢結(jié)晶致密，比較堅硬，故又稱為硬垢。它們通常牢固地附著在換熱表面上，不易被水沖洗掉。 大多數(shù)情況下，換熱器傳熱表面上形成的水垢是以碳酸垢為主的。,二、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中沉積物的控制 2-1 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)中最易生成的水垢是碳酸鈣垢，在此談沉積物控制主要是指如何防止碳酸鹽水垢的析出。 控制水垢析出的方法，大致有下圖中的幾類： 離子交換樹脂法 從冷卻水中除去成垢的鈣離子 石灰軟化法 控制 水垢 加酸或通CO2氣，降低PH，穩(wěn)定重碳酸鹽 加酸 析出 通CO2氣 投加阻垢劑,2-2 污垢的控制 污垢的形成主要是由塵土、雜物碎屑、菌藻尸體及其分泌物和細(xì)微水垢、腐蝕產(chǎn)物等構(gòu)成。因此，欲控制好污垢，必須做到下圖幾點： 降低補充水的濁度 控制 做好循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理 水垢 析出 投加分散劑 增加旁濾設(shè)備 在介紹藥劑的時候我們再詳細(xì)的對阻垢、分散劑進(jìn)行介紹。,第二節(jié) 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中金屬的腐蝕及其控制一、循環(huán)冷卻水中金屬腐蝕的機理 工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中大多數(shù)的換熱器是由碳鋼制造的，又因為種種原因，碳鋼的金屬表面并不是均勻的。當(dāng)他與冷卻水接觸時，會形成許多微小的腐蝕電池（微電池）。其中活潑的部位成為陽極，腐蝕學(xué)上稱為陽極區(qū)；而不活潑的部位則成為陰極，腐蝕學(xué)上稱為陰極區(qū)。 在陽極區(qū)，碳鋼氧化生成亞鐵離子進(jìn)入水中，并在碳鋼的金屬基體上留下兩個電子。與此同時，水中的溶解氧則在陰極區(qū)接受從陽極區(qū)流過來的兩個電子，還原為OH。兩個去可以表示為： 在陽極區(qū) Fe Fe 2+ +2e 在陰極區(qū) 02+H2O+2e 2OH- 當(dāng)亞鐵離子和氫氧根離子在水中相遇時，就會生成Fe(OH)2沉淀： Fe 2+ + 2OH- Fe(OH)2,二、冷卻水中金屬腐蝕的形態(tài) 在冷卻水系統(tǒng)的正常運行過程中以及化學(xué)清洗過程中，金屬常常會發(fā)生不同形態(tài)的腐蝕。 現(xiàn)將發(fā)生的金屬腐蝕形態(tài)歸納為以下幾種： 均勻腐蝕（全面腐蝕、普通腐蝕） 電偶腐蝕（雙金屬腐蝕、接觸腐蝕） 縫隙腐蝕（垢下腐蝕、沉積腐蝕、墊片腐蝕） 腐蝕形態(tài) 孔蝕（點蝕、坑蝕） 選擇性腐蝕（選擇性浸出） 磨損腐蝕（沖擊腐蝕、沖刷腐蝕、磨蝕） 應(yīng)力腐蝕破裂,三、循環(huán)冷卻水中金屬腐蝕的影響因素 冷卻水中金屬換熱設(shè)備腐蝕的影響因素很多，概括起來可以分為化學(xué)因素、物理因素和微生物因素。先僅討論其中的一些化學(xué)因素和物理因素，微生物方面待在談微生物時再詳細(xì)討論。 PH值 陰離子 絡(luò)合劑 硬度 影響 金屬離子 因素 溶解的氣體 濃度 懸浮固體 流速 電偶 溫度,四、循環(huán)冷卻水中金屬腐蝕的控制指標(biāo) 工業(yè)冷卻水系統(tǒng)中的金屬設(shè)備有各種換熱器（水冷器、冷凝器、凝汽器等）、泵、管道、閥門等。由于換熱器腐蝕后更換的費用較大，更重要的是由于換熱器管壁腐蝕穿孔和泄漏造成的經(jīng)濟損失更大，因此冷卻水系統(tǒng)中的腐蝕控制主要是各種換熱器或換熱設(shè)備的腐蝕控制。 （GB 50050-95）中對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中腐蝕控制指標(biāo)規(guī)定：碳鋼換熱器管壁的腐蝕速度宜小于0.125mm/a；銅、銅合金和不銹鋼換熱器管壁的腐蝕速度宜小于0.005mm/a. 由此可見，對冷卻水系統(tǒng)中金屬的腐蝕控制不是要求金屬絕對不發(fā)生（即腐蝕速度為零），而是要求把金屬的腐蝕速度控制在一定范圍，從而把換熱器的使用壽命控制在一定的范圍之內(nèi)。,五、循環(huán)冷卻水中金屬腐蝕的控制方法 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中金屬腐蝕的控制放法甚多。常用的主要有以下四種： 添加緩蝕劑 控制 提高冷卻水的PH值 方法 選用耐蝕材料的換熱器 用防腐涂料涂覆 在介紹藥劑的時候我們再詳細(xì)的對緩蝕劑進(jìn)行介紹。,第三節(jié) 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的微生物及其控制,在敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，人們經(jīng)?？梢钥吹轿⑸锎罅可L的情景。含有微生物的補充水不斷進(jìn)入循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，以此同時，冷卻塔中從上面噴淋下來的冷卻水又從逆流相遇的空氣中捕集了大量的微生物進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)。冷卻水系統(tǒng)中充沛的水量為這些進(jìn)入的微生物的生長提供了可靠的保障。冷卻水的水溫通常被設(shè)計在3242之間，這一溫度范圍又特別有利于某些微生物的生長。冷卻水在冷卻塔內(nèi)的噴淋曝氣過程中溶入了大量的氧氣，為好氧性微生物提供了必要的條件；而冷卻水懸浮物形成的淤泥又為厭氧性微生物提供了庇護所，冷卻水中的硫酸鹽則成為厭氧性微生物硫酸鹽還原菌所需能量的來源。因此，有些冷卻水系統(tǒng)成了一些微生物的一個巨大的捕集器和培養(yǎng)器。 微生物的生長對冷卻水系統(tǒng)的日常運行有沒有不良的影響？是不是所有的微生物都會使冷卻水系統(tǒng)產(chǎn)生故障？如果會引起故障，那么有哪些方法可以控制它們？我們將在下面逐一討論,一、冷卻水系統(tǒng)中引起故障的微生物 冷卻水系統(tǒng)中并不是所有的微生物都會引起故障，但在工業(yè)冷卻水系統(tǒng)運行時，常會遇到一些引起故障的微生物。它們是細(xì)菌、真菌和藻類。先分別對它們作一扼要的介紹： 1-1 細(xì)菌 與藻類和霉菌相比，細(xì)菌顯得微小。除非有大的菌落存在，否則就需要借助顯微鏡才能察見或鑒別。 產(chǎn)粘泥細(xì)菌（粘液形成菌、粘液異養(yǎng)菌） （不直接引起腐蝕） 鐵細(xì)菌能在冷卻水系統(tǒng)中產(chǎn)生大量氧化鐵沉淀 鐵沉積細(xì)菌 是由于它們能把可溶于水中的亞鐵離子轉(zhuǎn)變?yōu)?細(xì)菌 不溶于水的三氧化二鐵的水合物。 產(chǎn)硫化物細(xì)菌 硫酸鹽還原菌是在無氧或缺氧狀態(tài)下用硫酸鹽 中的氧進(jìn)行氧化反應(yīng)而得到能量的細(xì)菌。 產(chǎn)酸細(xì)菌 硝化細(xì)菌 硫桿菌,1-2 真菌 冷卻水系統(tǒng)中的真菌包括霉菌和酵母兩類。 真菌破壞木材中的纖維素，使冷卻塔的木質(zhì)構(gòu)件朽蝕。 真菌對冷卻水系統(tǒng)中的金屬并沒有直接的腐蝕性，但它們產(chǎn)生的粘狀沉積物會在金屬表面建立差異腐蝕電池而引起金屬的腐蝕。粘狀沉積物覆蓋在金屬表面，使冷卻水中的緩蝕劑不能到那里去發(fā)揮它的防護作用。1-3 藻類 冷卻水中的藻類主要有藍(lán)藻、綠藻和硅藻。藻類的生長需要陽光，所以它們常常停留在陽光和水分充足的地方。 死亡的藻類團塊進(jìn)入換熱器中后，會堵塞換熱器中的管路，降低冷卻水的流量，從而降低其冷卻作用。 藻類本身并不直接引起腐蝕，但它們生成的沉積物所覆蓋的金屬表面則由于形成差異腐蝕電池而常會發(fā)生沉積物下腐蝕。,二、冷卻水系統(tǒng)中金屬的微生物腐蝕 冷卻水系統(tǒng)中金屬微生物腐蝕的形態(tài)可以是嚴(yán)重的均勻腐蝕，也可以是縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕破裂，但主要是點蝕。 鐵細(xì)菌可以將二價鐵氧化為三價鐵，使之以 鐵和低碳鋼 鞘的形式沉淀下來，同時還產(chǎn)生大量的粘液 構(gòu)成銹瘤。硫酸鹽還原菌能使碳鋼和低合金 鋼產(chǎn)生點蝕，生成黑色的硫化鐵沉積物。 不銹鋼 不銹鋼的微生物腐蝕形態(tài)主要是點蝕和晶間 腐蝕。金屬的 銅和銅合金 銅腐蝕后生成的銅離子或銅鹽對微生物具有微生物 一定的毒性，但也存在著耐銅離子的細(xì)菌。腐蝕 鎳和鎳合金 鎳合金耐微生物腐蝕的能力較強，但也能產(chǎn) 生嚴(yán)重的點蝕。 鈦和鈦合金 唯一已知有耐微生物腐蝕能力的合金。 非金屬材料 一些專門“食”烴類或有機涂料的微生物能破壞 有機涂層。,三、冷卻水系統(tǒng)中的微生物粘泥 微生物粘泥（簡稱粘泥）是指由于水中溶解的營養(yǎng)源而引起細(xì)菌、絲狀菌（霉菌）、藻類等微生物群的增殖，并以這些微生物為主體，混有泥砂、無機物和塵土等，形成附著的或堆積的軟泥性沉積物。 冷卻水系統(tǒng)中的微生物粘泥不僅會降低換熱器和冷卻塔的冷卻作用、惡化水質(zhì)，而且還會引起冷卻水系統(tǒng)中設(shè)備的腐蝕和降低水質(zhì)穩(wěn)定劑的緩蝕、阻垢和殺生作用。 微生物粘泥的組成：以微生物菌體及其粘結(jié)在一起的粘性物質(zhì)（多糖類、蛋白質(zhì)等）為主體組成,3-1 粘泥微生物的種類和特點 在決定粘泥的處理方法時，必須了解構(gòu)成粘泥的微生物種類、性質(zhì)和特點： 藍(lán)藻類 細(xì)胞內(nèi)含有葉綠素，利用光能，進(jìn)行 藻類 綠藻類 碳酸同化作用。在冷卻塔和熱水池、 硅藻類 冷水池等接觸光的場所最常見 產(chǎn)粘泥細(xì)菌 是塊狀瓊脂，細(xì)菌分散于其中 球衣細(xì)菌 在有機物污染的水系中呈棉絮狀集聚粘 鐵細(xì)菌 氧化水中的亞鐵離子，使之成為高鐵化泥 合物沉積在細(xì)胞周圍微 細(xì)菌類 硫細(xì)菌 一般在體內(nèi)含有硫磺顆粒，使水中的硫 生 化氫、硫代硫酸鹽、硫磺等氧化物 硝化細(xì)菌 將氨氧化成亞硝酸的細(xì)菌和使亞硝酸氧 化成硝酸的細(xì)菌 硫酸鹽還原菌 使硫酸鹽還原，生成硫化氫的厭氣性 細(xì)菌 真菌類 藻菌類 在菌絲中沒有隔膜，全部菌絲成為一個細(xì)胞 不完全菌類 在菌絲中有隔膜,3-2 微生物粘泥引起的故障 降低熱交換效率 堵塞熱交換器 泵壓上升、流量減少 加速腐蝕粘泥 降低冷卻塔的效率 填料變形、脫落 處理藥劑的吸附、浪費 外觀污染（環(huán)境公害）,粘泥和淤泥故障發(fā)生的部位,3-3 影響微生物和粘泥的環(huán)境因素 影響微生物和粘泥的環(huán)境因素很多，下表逐一列出： 微生物的營養(yǎng)源 營養(yǎng)源滲入冷卻水系統(tǒng)的途徑主要是：補充水、大氣 和設(shè)備泄漏。 水溫 影響微生物生長的繁殖的水溫，因微生物種類而異。 PH值 通常冷卻水的PH值宜控制在7.09.2的范 圍，該范圍正處 在微生物繁殖的最佳范圍。 溶解氧 敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷卻塔里的曝氣過程為微生物的生長 提供了充分的溶解氧，具備了微生物繁殖的最佳條件環(huán)境 光 生成的微生物中，藻類需要光能。因素 細(xì)菌數(shù) 細(xì)菌數(shù)103個/ml 以下，故障少；104個/ml以上，容易發(fā)生。 懸浮物 循環(huán)冷卻水的懸浮物不宜大于20NTU 。 粘泥量 粘泥量在10mL/m3以上的冷卻水系統(tǒng)中，粘泥故障發(fā)生率高。 粘泥附著度 粘泥附著度是衡量冷卻水粘泥附著性的有效指標(biāo)。 流速 凡冷卻水流經(jīng)殼層的換熱器以及立式換熱器等都是低流速部位， 粘泥或淤泥容易在那里堆積。,3-4 冷卻水系統(tǒng)中微生物的控制指標(biāo) 冷卻水系統(tǒng)中微生物的控制主要是通過對微生物生長的控制來實現(xiàn)的，即通過控制冷卻水中的微生物的數(shù)量來實現(xiàn)。 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中微生物控制的指標(biāo)及監(jiān)測頻率,3-5 冷卻水系統(tǒng)中微生物的控制方法 冷卻水系統(tǒng)中微生物引起的腐蝕、粘泥及其生長的控制方法主要有以下一些： 選用耐蝕材料 控制水質(zhì) 采用殺生涂料 陰極保護控制方法 清洗 防止陽光照射 旁流過濾 混凝沉淀 噬菌體法 添加殺生劑 在介紹藥劑的時候我們再詳細(xì)的對殺生劑進(jìn)行介紹。,循環(huán)冷卻水?dāng)?shù)據(jù)采集,冷卻塔參數(shù)水質(zhì)加藥系統(tǒng)補水及排污水收費情況，發(fā)電成本及電價 調(diào)查表,第四章 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的日常運行,一、運行過程中水質(zhì)的變化 循環(huán)冷卻水在其運行過程中，補充水不斷進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)。此時，補充水中的一部分水被蒸發(fā)進(jìn)入大氣，另一部分則留在冷卻水中而被濃縮，并發(fā)生以下一系列的變化。 二氧化碳含量降低 CO2大量逸出，使冷卻水的結(jié)垢傾向增大。 堿度的增加 冷卻水被濃縮，堿度升高，使冷卻水的結(jié)垢傾向增大。 PH值的升高 CO2大量逸出，冷卻水的PH值逐漸升高，直到與大氣的 CO2達(dá)到平衡。冷卻水PH值通常在8.59.3之間。 濁度的增加 冷卻水被濃縮，懸浮物和濁度升高；冷卻塔又不斷與大 發(fā)生 控制于1015 NTU 氣接觸，洗滌塵埃，形成懸浮物；腐蝕產(chǎn)物等等。變化 溶解氧濃度的增大 冷卻塔噴淋，空氣中的氧大量進(jìn)入，增加了冷卻水的腐蝕。 含鹽量的升高 冷卻水被濃縮，無機鹽含量增加，增大結(jié)垢、腐蝕傾向。 有害氣體的進(jìn)入 冷卻塔內(nèi)與大氣接觸，大氣中的有害氣體進(jìn)入增大腐蝕。 工藝泄漏物的進(jìn)入 工藝泄漏可使水質(zhì)惡化或PH值變化，增加腐蝕、結(jié)垢或微 生物生長的傾向。 微生物的滋長 冷卻水大都條件都有利于微生物的生長。微生物生成粘泥覆蓋在 換熱器金屬表面，降低換熱效果，引起垢下腐蝕和微生物腐蝕。,二、日常運行過程中的水質(zhì)監(jiān)測與控制2-1、日常運行過程中的公司需要控制的指標(biāo),2-2、日常運行過程中的監(jiān)測與控制項目介紹 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(xué)組成和物理化學(xué)性質(zhì)有著密切的關(guān)系。 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在正常運行時使用的水處理藥劑是否能發(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。 因此，在日常運行過程中需要對冷卻水系統(tǒng)的補充水和循環(huán)水的化學(xué)組成和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測和控制。 下面結(jié)合恒清公司需要監(jiān)測和控制的一些項目進(jìn)行介紹： （一）PH 循環(huán)冷卻水運行時的PH值通常被控制在7.0-8.5范圍內(nèi)。大家知道，在25時PH=7.0的水為中性，故我們控制的范圍的水大體上屬于中性或偏堿性的范圍。在上述的控制范圍內(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，冷卻水的PH值會逐漸上升到自然平衡PH值，因此，有時循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的PH值需要通過加酸來控制。,（二）懸浮物與濁度 懸浮物是顆粒較大而懸浮在水中的一類雜質(zhì)的總稱。在水質(zhì)分析中，常用濁度測定值來近似表示懸浮物和膠體的含量。國際單位：NTU 循環(huán)水中的懸浮物通常由砂子、塵埃、淤泥、粘土、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(fēng)砂帶入，而有些則是在循環(huán)水系統(tǒng)運行過程中生成的。它們往往聚集在循環(huán)水流速較慢或流速突然降低的部位，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50NTU。 （三）含鹽量（電導(dǎo)率） 含鹽量是指水中溶解性鹽類的總濃度。含鹽量也可用電導(dǎo)率來表示。 含鹽量高的水中，cl-和SO42-的含量往往較高，因而水的腐蝕性較高。含鹽量高的水中如果Ca2+、Mg2+和HC03-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，水的腐蝕或結(jié)垢傾向?qū)⒃龃蟆?循環(huán)冷卻水的含鹽量一般不宜大于3500mg/L。,（四）鈣離子濃度 從腐蝕的角度來看，軟水雖不易結(jié)垢，但軟水的腐蝕性較強。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1000mg/L。（五）鎂離子濃度 鎂離子也是冷卻水中一種主要的成垢陽離子。 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+(mg/L) SiO2(mg/L)15000 鈣離子與鎂離子都以CaCO3計，鈣離子與鎂離子之和為總硬度。,（六）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)。 一般把循環(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)水中總鐵含量一般不宜大于1.0mg/L。（七）堿度 堿度是指水中能與強酸（HCl或H2SO4）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-。堿度的單位可用mg/L（CaCO3計）表示。 測定堿度時，根據(jù)所使用指示劑的不同，可將堿度分為酚酞堿度（P-堿度）和甲基橙堿度（M-堿度），后者又稱為總堿度。 總堿度是表征循環(huán)水中產(chǎn)生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)。 在投加阻垢分散劑的情況下，總堿度不宜大于400mg/L。,（八）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(xì)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)水中的鈣離子生成硫酸鈣垢，因此需要對它進(jìn)行監(jiān)測。 循環(huán)冷卻水中的硫酸根離子即可能是由補充水帶入的，也可能是在控制循環(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。（九）游離余氯濃度 在采用加氯方案控制循環(huán)水中的微生物生長時，通常要求有適量的剩余氯留在水中，以便能繼續(xù)控制循環(huán)水中的微生物生長。這種剩余的氯被稱為余氯、活性氯或游離余氯。 能有效控制循環(huán)水中微生物生長的余氯濃度隨循環(huán)冷卻水運行時的PH值而異。 我們要求，在回水管處，余氯濃度宜控制在0.2-0.5mg/L。,（十）磷酸鹽濃度 天然水中磷酸鹽的濃度很低，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、聚磷酸鹽和有機膦酸鹽三類。 循環(huán)冷卻水中的正磷酸鹽通常是有聚磷酸鹽水解或膦酸鹽降解后產(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。 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，且易與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(jìn)行監(jiān)測和控制。 我們要求控制正膦酸鹽在4.0-5.0mg/L。（根據(jù)公司藥劑來制定）（十一）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；還可以節(jié)約水處理藥劑的消耗量，降低處理成本。 根據(jù)具體進(jìn)水水質(zhì)等條件來制定。,第五章 冷卻水系統(tǒng)中的現(xiàn)場監(jiān)測,實驗室的模擬條件比較單純和穩(wěn)定，而現(xiàn)場生產(chǎn)中的條件則比較復(fù)雜和多變。因此，需要在冷卻水系統(tǒng)的日常運行期間對其中的腐蝕、沉積物和微生物的情況進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測。一、設(shè)計規(guī)范的要求 （GB50050-95）規(guī)定： （1）敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中換熱設(shè)備的碳鋼管壁的腐蝕速度宜小于0.125mm/a。 （2）敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中換熱設(shè)備的水側(cè)管壁的年污垢熱阻值宜為1.7210-43.44 10-4m2K/W。 （3）敞開式循環(huán)冷卻水中的異養(yǎng)菌數(shù)宜小于5105個/mL ，粘泥量宜小于4mL /m3。 本次我們僅對日常運行期間的腐蝕與微生物的現(xiàn)場監(jiān)測做介紹。,二、腐蝕的現(xiàn)場監(jiān)測 冷卻水系統(tǒng)中常用的腐蝕監(jiān)測方法有：試片法、旁路試驗管法、線性極化法和監(jiān)測換熱器法。其中以試片法使用最為廣泛，我們本次只對試片法做詳細(xì)的介紹。 2-1、試片法 試片法是冷卻水系統(tǒng)中最簡便、最經(jīng)濟、使用最廣泛和最經(jīng)典的腐蝕監(jiān)測方法。它可以測定腐蝕速度、蝕孔密度、蝕孔深度，并了解腐蝕形態(tài)。 2-1-1、試片的材質(zhì)和規(guī)格 腐蝕試片的材質(zhì)應(yīng)與所監(jiān)測的換熱器管子的材質(zhì)相同。 標(biāo)準(zhǔn)腐蝕試片有兩種：型和型。我們監(jiān)測時應(yīng)盡可能采用型，因其邊緣的影響較小。 使用時，可按以下步驟進(jìn)行操作：啟封后用不銹鋼鑷子把試片取出放在濾紙上；在盛有蒸餾水的小搪瓷盆中，用脫脂棉擦洗一遍，再用蒸餾水沖洗15秒鐘；立即置于盛有化學(xué)純無水乙醇的小搪瓷盆中，用脫脂棉擦洗兩遍；將試片放在干凈濾紙上，用冷風(fēng)吹干；用濾紙將試片包好，放在干燥器中，24小時后稱重待用。,2-1-2、試片的安裝 試片應(yīng)安裝在所監(jiān)測的換熱器的回水管線上。2-1-3、監(jiān)測時間 試片的監(jiān)測時間一般為3090天，也可將同一組試片分不同時間取出。長年觀察時，每次放12個或24個試片，每月取出1或2片，分別測定腐蝕速度。最后繪出腐蝕速度時間曲線。2-1-4、監(jiān)測內(nèi)容 試片法監(jiān)測的內(nèi)容包括：外觀檢查、腐蝕速度測定和對孔蝕的監(jiān)測。 外觀檢查-觀察并記錄腐蝕產(chǎn)物的顏色、形態(tài)、分布情況等。 腐蝕速度測定- 腐蝕速度87.6W/(SPT) mm/a監(jiān)測 式中 W-試片的失重，mg內(nèi)容 S-試片的總表面積，cm2； P-金屬的密度，g/ cm3(碳鋼7.85、不銹鋼7.85、黃銅8.5等) 對孔蝕的監(jiān)測-蝕孔密度-單位面積上的蝕孔數(shù)。 蝕孔深度-通常以試片上出現(xiàn)的蝕孔最大深度為表示。,三、微生物的現(xiàn)場監(jiān)測 冷卻水系統(tǒng)中全面的微生物現(xiàn)場監(jiān)測對象應(yīng)包括：異養(yǎng)菌、真菌、硫酸鹽還原菌、鐵細(xì)菌、氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、藻類和粘泥量等。本次我們就其中最常用的監(jiān)測項目：粘泥量的測定。 3-1、粘泥量的測定 微生物粘泥會堵塞冷卻水的管道，降低冷卻塔和冷卻水的冷卻效果，降低水質(zhì)穩(wěn)定劑的作用，引起金屬設(shè)備的腐蝕。因此冷卻水中微生物粘泥量的多少，直接反映了冷卻水系統(tǒng)中微生物活動的情況和危害。測定微生物粘泥量是監(jiān)測冷卻水處理質(zhì)量和微生物生長情況的主要方法之一。 設(shè)計規(guī)范要求，敞開式循環(huán)冷卻水中的粘泥量宜小于4mL /m3。 微生物粘泥量的測定常采用生物過濾網(wǎng)法?，F(xiàn)將該法做扼要介紹：,3-1-1、概況 生物過濾網(wǎng)法是讓循環(huán)冷卻水以一定的流速流經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計后，再通過生物過濾網(wǎng)過濾；將過濾后的水導(dǎo)入水箱，測量水的體積，或由轉(zhuǎn)子流量計中的流速和通過水的時間來計算水的體積；然后將生物過濾網(wǎng)捕集的粘泥移入量筒，測定粘泥的體積，并以1m3冷卻水中含有的粘泥的體積（mL）表示粘泥量。3-1-2、測定的方法 （1）調(diào)解采集粘泥裝置中的閥門，是冷卻水的流速控制在0.8m/s左右，水量在1m3/h左右。然后關(guān)上浮游生物網(wǎng)的旋塞閥，過濾1m3水。 （2）關(guān)閉進(jìn)水閥門，取下浮游生物網(wǎng)。打開浮游生物網(wǎng)上的旋塞閥，將粘泥收集在一個500mL量筒內(nèi)，靜置30min使其沉淀后傾出上層清液。將剩余濁液轉(zhuǎn)移至25mL量筒內(nèi)，靜置30min，記錄沉淀出的粘泥體積（mL）。 （3）粘泥量V按下式計算 V=V2/V1 式中 V-循環(huán)冷卻水中的粘泥量， mL /m3； V1-通過浮游生物網(wǎng)過濾的循環(huán)水量， m3； V2-量筒中的粘泥體積， mL 。,第六章 藥劑說明,在前面的篇幅中我們主要介紹了循環(huán)冷卻水中會出現(xiàn)的危害。在此，我們將對控制危害所使用的藥劑進(jìn)行逐一的說明：一、阻垢分散劑 聚磷酸鹽 有機膦酸阻垢 膦羧酸分散劑 有機磷酸酯 聚羧酸 天然分散劑 我們重點介紹有機膦酸的阻垢、分散機理。,1-1、有機膦酸的阻垢、分散機理 有機膦酸阻垢機理比較復(fù)雜，說法也有多種，目前大致有以下兩種說法。 （1）晶格畸變論 碳酸鈣垢是結(jié)晶體，它的成長是按照嚴(yán)格順序，有帶正電荷的Ca2+與帶負(fù)電荷的CO32-相撞才能彼此結(jié)合，并按一定的方向成長。在水中加入有機膦酸時，它們會吸附到碳酸鈣晶體的活性增長點上與Ca2+螯合，抑制了晶格向一定的方向成長，因此使晶格歪曲，長不大，也就是說晶體被有機膦酸表面去活劑的分子所包圍而失去活性。這也是產(chǎn)生前述臨界值效應(yīng)的機理。同樣，這種效應(yīng)也可阻止其他晶體的沉淀。另外，部分吸附在晶體上的化合物，隨著晶體增長被卷入晶格中，使CaCO3晶格發(fā)生位錯，在垢層中形成一些空洞，分子與分子之間的相互作用減小，使垢變軟。 （2）增加成垢化合物的溶解度 有機膦酸在水中能離解出H+，本身成帶負(fù)電荷的陰離子，這些負(fù)離子能與Ca2+、 Mg2+等金屬離子形成穩(wěn)定絡(luò)合物，從而提高了CaCO3晶粒析出時的過飽和度，也就是說增加了CaCO3在水中的溶解度。,1-2、藥劑實例說明 阻垢分散劑 （1）特點 阻垢分散劑是含有羧基、膦酸基、無機磷等的水溶性共聚物，對Ca3(PO4)2、CaCO3垢具有卓越的阻垢能力，對鐵、鋅離子有良好的穩(wěn)定作用，對懸浮物的分散性能良好，其各項指標(biāo)達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平?？捎米餮h(huán)冷卻水和油田注水系統(tǒng)的防垢、分散作用。,二、阻垢緩蝕劑 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中控制金屬腐蝕的第一種方法是向冷卻水系統(tǒng)中添加阻垢緩蝕劑?？晒├鋮s水系統(tǒng)采用的緩蝕劑并不是很多，現(xiàn)將敞開式和密閉式冷卻水系統(tǒng)中幾種常用的阻垢緩蝕劑羅列如下。 鉻酸鹽 亞硝酸鹽 硅酸鹽 鉬酸鹽阻垢 鋅鹽緩蝕劑 磷酸鹽 聚磷酸鹽 有