冷卻與循環(huán)水處理

1、第十一章第十一章 循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理第一節(jié)第一節(jié) 循環(huán)冷卻水水質(zhì)特點(diǎn)和處理要求循環(huán)冷卻水水質(zhì)特點(diǎn)和處理要求第二節(jié)第二節(jié) 循環(huán)冷卻水的積垢和腐蝕循環(huán)冷卻水的積垢和腐蝕第三節(jié)第三節(jié) 循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理第四節(jié)第四節(jié) 微生物與污垢的防止微生物與污垢的防止 第五節(jié)第五節(jié) 綜合處理綜合處理一、水質(zhì)特點(diǎn)水質(zhì)特點(diǎn)1.1.循環(huán)冷卻水的濃縮作用循環(huán)冷卻水的濃縮作用2.2.冷卻水中冷卻水中COCO2 2的散失和的散失和O O2 2的增加的增加3. 3. 循環(huán)冷卻水的水質(zhì)污染循環(huán)冷卻水的水質(zhì)污染 4.4.水溫變化水溫變化 第一節(jié)第一節(jié) 循環(huán)冷卻水水質(zhì)特點(diǎn)和處理要求循環(huán)冷卻水水質(zhì)特點(diǎn)

2、和處理要求二、循環(huán)冷卻冷卻水的處理要求二、循環(huán)冷卻冷卻水的處理要求敞開(kāi)式循環(huán)冷卻系統(tǒng)冷卻水主要水質(zhì)指標(biāo)敞開(kāi)式循環(huán)冷卻系統(tǒng)冷卻水主要水質(zhì)指標(biāo)項(xiàng)目項(xiàng)目要求條件要求條件允許值允許值濁濁度度（度）（度）1.1.年污垢熱阻年污垢熱阻 9.59.51010-5 -5 m m2 2hh0 0C/kJC/kJ2.2.有油類粘性污染物時(shí)有油類粘性污染物時(shí), ,年污垢熱阻年污垢熱阻1.41.41010- -4 4m m2 2h/kJh/kJ3.3.腐蝕率腐蝕率 0.125mm/a 0.125mm/a20201.1.年污垢熱阻年污垢熱阻 1.4 1.41010-4 -4 m m2 2hh0 0C/kJC/kJ2.

3、2. 腐蝕率腐蝕率 0.2mm/a 0.2mm/a50501.1.年污垢熱阻年污垢熱阻1.41.41010-4 -4 m m2 2hh0 0C/kJC/kJ2. 2. 腐蝕率腐蝕率0.2mm/a0.2mm/a100100電導(dǎo)率電導(dǎo)率（us/cmus/cm）采用緩蝕劑處理采用緩蝕劑處理30003000總堿度總堿度（mmol/Lmmol/L）采用緩蝕劑處理采用緩蝕劑處理 7 7pHpH值值6.5-9.06.5-9.01 1、基本概念、基本概念FtPP76. 8C：0L失重法測(cè)量方法腐蝕率腐蝕率腐蝕率腐蝕率: :金屬年平均腐蝕深度金屬年平均腐蝕深度,mm/a,mm/a點(diǎn)蝕系數(shù)點(diǎn)蝕系數(shù): :最大腐蝕深

4、度最大腐蝕深度/ /平均腐蝕深度平均腐蝕深度點(diǎn)蝕時(shí)，腐蝕可用點(diǎn)蝕系數(shù)反應(yīng)。點(diǎn)蝕系數(shù)越點(diǎn)蝕時(shí)，腐蝕可用點(diǎn)蝕系數(shù)反應(yīng)。點(diǎn)蝕系數(shù)越大，對(duì)金屬危害越大。大，對(duì)金屬危害越大。緩蝕率緩蝕率污垢熱阻。污垢熱阻。熱交換器傳熱面由于沉積物沉積使熱交換器傳熱面由于沉積物沉積使傳熱系數(shù)下降，從而使熱阻增加的量稱為污垢?jìng)鳠嵯禂?shù)下降，從而使熱阻增加的量稱為污垢熱阻。熱阻。2 2、循環(huán)冷卻水結(jié)垢控制指標(biāo)、循環(huán)冷卻水結(jié)垢控制指標(biāo)結(jié)垢結(jié)垢控制參數(shù)控制參數(shù)控制指標(biāo)控制指標(biāo)CaCOCaCO3 3pHpHs spHpH0 0pHpHs s+ +（0.5-2.50.5-2.5）CaSOCaSO4 4溶解度溶解度CaCa2+2+ SO

5、SO4 42-2-500000500000CaCa3 3（POPO4 4）2 2pHpHp ppHpH0 0pHpHP P+1.5+1.5MgSiOMgSiO2 2溶解度溶解度MgMg2+2+ SiOSiO2 22-2-35000 LSI0 結(jié)垢傾向結(jié)垢傾向LSI0 LSI0 腐蝕傾向腐蝕傾向I IR R= =4.0-5.0 4.0-5.0 嚴(yán)重結(jié)垢傾向嚴(yán)重結(jié)垢傾向5.0-6.0 5.0-6.0 輕微結(jié)垢傾向輕微結(jié)垢傾向6.0-7.0 6.0-7.0 基本穩(wěn)定基本穩(wěn)定7.0-7.5 7.0-7.5 顯著腐蝕顯著腐蝕7.5-9.0 7.5-9.0 嚴(yán)重腐蝕嚴(yán)重腐蝕五、循環(huán)冷卻水及沉積物成分分析五

6、、循環(huán)冷卻水及沉積物成分分析1.1.水質(zhì)監(jiān)測(cè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)2.2.設(shè)備監(jiān)測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)循環(huán)水運(yùn)行情況分析循環(huán)水運(yùn)行情況分析 某循環(huán)水系統(tǒng)某循環(huán)水系統(tǒng), ,運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在問(wèn)題系統(tǒng)存在問(wèn)題, ,就向系統(tǒng)水中投加了就向系統(tǒng)水中投加了硫酸硫酸 磷酸鹽和單寧磷酸鹽和單寧, ,進(jìn)行處理進(jìn)行處理. .試判斷該系統(tǒng)處理前后的情況試判斷該系統(tǒng)處理前后的情況循環(huán)水運(yùn)行情況分析循環(huán)水運(yùn)行情況分析項(xiàng)目項(xiàng)目補(bǔ)充水補(bǔ)充水未處理未處理循環(huán)水循環(huán)水處理后處理后循環(huán)水循環(huán)水 總硬度（總硬度（mg/Lmg/L） Ca Ca2+2+（mg/Lmg/L）20.020.028.028

7、.0154154 Mg Mg 2+2+（mg/Lmg/L）8.48.421.621.66565 酚酞堿度（酚酞堿度（mmol/Lmmol/L）0 00.50.50 0 總堿度（總堿度（mmol/Lmmol/L） SO SO4 42-2-（mg/Lmg/L）2525808015201520 Cl Cl- -（mg/Lmg/L）4040128128320320 pH pH 濃縮倍數(shù)濃縮倍數(shù)- -8.0第三節(jié)第三節(jié) 循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理控制：控制：1.腐蝕腐蝕 緩蝕緩蝕 2.結(jié)垢結(jié)垢 阻垢阻垢

8、3.微生物微生物 殺滅微生物殺滅微生物一、結(jié)垢控制一、結(jié)垢控制（1 1）控制循環(huán)水的濃縮倍數(shù)）控制循環(huán)水的濃縮倍數(shù)（2 2）處理補(bǔ)充水）處理補(bǔ)充水（3 3）提高水的極限碳酸鹽硬度）提高水的極限碳酸鹽硬度（4 4）投加阻垢劑）投加阻垢劑阻垢劑阻垢劑（1 1）與水中離子形成螯合物或絡(luò)合物）與水中離子形成螯合物或絡(luò)合物聚磷酸鹽聚磷酸鹽（2 2）陰離子或非離子型聚合物吸附于）陰離子或非離子型聚合物吸附于微晶粒表面微晶粒表面有機(jī)磷酸鹽有機(jī)磷酸鹽（3 3）高分子聚合物凝聚架橋作用，將膠）高分子聚合物凝聚架橋作用，將膠體顆粒結(jié)成微小絮體，懸浮在水中。體顆粒結(jié)成微小絮體，懸浮在水中。混凝劑類混凝劑類二、腐蝕控

9、制二、腐蝕控制（2 2）除去水中易產(chǎn)生腐蝕的雜質(zhì)）除去水中易產(chǎn)生腐蝕的雜質(zhì)（3 3）陽(yáng)極保護(hù)）陽(yáng)極保護(hù)（1 1）投加緩蝕劑）投加緩蝕劑（4 4）改進(jìn)設(shè)備材質(zhì)）改進(jìn)設(shè)備材質(zhì)緩蝕劑類型緩蝕劑類型1.1.氧化模型緩蝕劑氧化模型緩蝕劑 重金屬含氧酸鹽重金屬含氧酸鹽2.2.水中離子沉淀膜型緩蝕劑水中離子沉淀膜型緩蝕劑 磷酸鹽、鋅鹽磷酸鹽、鋅鹽3.3.金屬離子沉淀膜型緩蝕劑金屬離子沉淀膜型緩蝕劑 BMTBMT4.4.吸附膜型緩蝕劑吸附膜型緩蝕劑 有機(jī)物有機(jī)物緩蝕劑類型與緩蝕原理緩蝕劑類型與緩蝕原理（2 2）水中離子沉淀膜型緩蝕劑）水中離子沉淀膜型緩蝕劑（3 3）金屬離子沉淀膜型緩蝕劑）金屬離子沉淀膜型緩蝕

10、劑（1 1）氧化膜型緩蝕劑）氧化膜型緩蝕劑（4 4）吸附膜型緩蝕劑）吸附膜型緩蝕劑三、除污垢與微生物控制三、除污垢與微生物控制2.2.旁濾旁濾1 1化學(xué)藥劑法化學(xué)藥劑法 1 1）氧化型殺菌劑）氧化型殺菌劑 2) 2) 非氧化型殺菌劑非氧化型殺菌劑 3 3）表面活性劑殺菌劑）表面活性劑殺菌劑四、綜合處理四、綜合處理- -復(fù)方穩(wěn)定復(fù)方穩(wěn)定復(fù)方緩蝕阻垢劑復(fù)方緩蝕阻垢劑五、設(shè)備預(yù)膜五、設(shè)備預(yù)膜1 1表面清洗表面清洗 化學(xué)清洗劑清洗3.3.預(yù)膜預(yù)膜2.2.沖洗沖洗概述概述循環(huán)冷卻水是工業(yè)用水中的用水大項(xiàng),在石油化工、電力、鋼鐵、冶金等行業(yè)，循環(huán)冷卻水的用量占企業(yè)用水總量的50-90%。由于原水中有不同的

11、含鹽量，循環(huán)冷卻水濃縮到一定倍數(shù)必須排出一定的濃水，并補(bǔ)充新水。一臺(tái)30萬(wàn)KW冷凝機(jī)組，循環(huán)冷卻水量要達(dá)到3.3萬(wàn)噸/時(shí)左右，假定原水中含鹽量為1000mg/L，濃縮倍數(shù)為3，那么循環(huán)冷卻水的濃水排放約在68左右，即198264m3/h，同時(shí)需補(bǔ)充的新水等于排水及蒸發(fā)損失等，補(bǔ)充水量大約為循環(huán)水量的22.6%，將為660860m3/h左右，水資源消耗與污水排放的數(shù)量是很大的。循環(huán)冷卻水由于受濃縮倍數(shù)的制約，在運(yùn)行中必須要排出一定量的濃水和補(bǔ)充一定量的新水。使冷卻水中的含鹽量、PH值、有機(jī)物濃度、懸浮物含量控制在一個(gè)合理的允許范圍。對(duì)這部分濃水排放進(jìn)行具體處理回用，具有重要的意義。它不但能提高水

12、的重復(fù)利用率，節(jié)約水資源，而且能極大的改善循環(huán)冷卻水的整體狀況。不同濃縮倍數(shù)下系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)不同濃縮倍數(shù)下系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù) 循環(huán)冷卻水現(xiàn)狀及存在問(wèn)題循環(huán)冷卻水現(xiàn)狀及存在問(wèn)題 二、循環(huán)冷卻水現(xiàn)狀及存在問(wèn)題循環(huán)冷卻水由泵送往冷卻系統(tǒng)中各用戶，經(jīng)換熱后溫度升高，被送往冷卻塔進(jìn)行冷卻。在冷卻塔中熱水從塔頂向下噴淋成水滴或水膜狀，空氣則逆向或水平交流流動(dòng)，在氣水接觸過(guò)程中，進(jìn)行熱交換。水溫降至符合冷卻水要求時(shí)，繼續(xù)循環(huán)使用?？諝庥伤斠绯鰰r(shí)帶走水蒸氣，使循環(huán)水中離子含量增加，因此必須補(bǔ)充新鮮水，排出濃縮水，以維持含鹽量在一定濃度，從而保證整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行。補(bǔ)充水的量應(yīng)彌補(bǔ)系統(tǒng)蒸發(fā)、風(fēng)吹（包括飛濺和霧沫夾帶）及

13、排污損失的水量。循環(huán)水與補(bǔ)充水中含鹽量之比，即為該循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)。在一定的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，只要改變補(bǔ)充水的含鹽量，就可以改變循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)，而提高濃縮倍數(shù)是保證整個(gè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵。冷卻水在循環(huán)系統(tǒng)中不斷循環(huán)使用，由于水溫升高、流速變化、蒸發(fā)、各種無(wú)機(jī)離子和有機(jī)物質(zhì)的濃縮，冷卻塔和冷卻水池在室外受到陽(yáng)光照射、風(fēng)吹雨淋、灰塵雜物的進(jìn)入，以及設(shè)備的結(jié)構(gòu)和材料等多種因素的綜合作用，會(huì)產(chǎn)生很多問(wèn)題。1、水垢附著在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，碳酸氫鹽的濃度隨蒸發(fā)濃縮而增加。當(dāng)其濃度達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)，或經(jīng)過(guò)傳熱表面水溫升高時(shí)，會(huì)分解生成碳酸鹽沉積在傳熱表面，形成致密的微溶性鹽類水垢，其導(dǎo)熱性

14、能很差（1.16W/(m.K)，鋼材一般為45W/(m.K)）。因此，水垢附著，輕則降低換熱器傳熱效率，嚴(yán)重時(shí)，使換熱器堵塞，系統(tǒng)阻力增大，水泵和冷卻塔效率下降，生產(chǎn)能耗增加，產(chǎn)量下降，加快局部腐蝕，甚至造成非正常停產(chǎn)。2、設(shè)備腐蝕 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，大量設(shè)備是由金屬制造，長(zhǎng)期使用循環(huán)冷卻水，會(huì)發(fā)生腐蝕穿孔。這是由多種因素造成的，主要有：冷卻水中溶解氧引起的電化學(xué)腐蝕；有害離子（ Cl-和SO42-）引起的腐蝕；微生物（厭氧菌、鐵細(xì)菌）引起的腐蝕等。設(shè)備管壁腐蝕穿孔，會(huì)形成滲漏，或工藝介質(zhì)泄露入冷卻水中，損失物料，污染水體；或冷卻水滲入工藝介質(zhì)，影響產(chǎn)品質(zhì)量，造成經(jīng)濟(jì)損失，影響安全生產(chǎn)。3、微

15、生物的滋生與粘泥 在循環(huán)水中，由于養(yǎng)分的濃縮，水溫升高和日光照射，給細(xì)菌和藻類的迅速繁殖創(chuàng)造了條件。細(xì)菌分泌的黏液使水中漂浮的灰塵雜質(zhì)和化學(xué)沉淀物等黏附在一起，形成沉積物附著在傳熱表面，即生物粘泥或軟垢。粘泥附著會(huì)引起腐蝕，冷卻水流量減少，進(jìn)而降低冷卻效率；嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵死管道，迫使停產(chǎn)清洗。 三、循環(huán)冷卻水處理技術(shù)現(xiàn)狀1、水垢的控制循環(huán)水系統(tǒng)中最易生成的水垢是碳酸鈣垢，水垢控制即是防止碳酸鈣的析出 從補(bǔ)充冷卻水中除去成垢的鈣、鎂離子 一是離子交換樹(shù)脂法，該法適于補(bǔ)充水量小的循環(huán)水系統(tǒng)間或采用；二是石灰軟化法，即投加石灰，使Ca(HCO3)2反應(yīng)生成CaCO3沉淀提前析出。該方法成本低，適于原水（

16、尤其是暫時(shí)硬度大的結(jié)垢型原水）鈣含量高，補(bǔ)充水量較大的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。 加酸或通入CO2氣體，降低PH值，穩(wěn)定重碳酸鹽在循環(huán)水中加酸（通常為硫酸）或通入CO2氣體，降低PH值，使下列平衡左移，重碳酸鹽處于穩(wěn)定狀態(tài)。 加酸法目前仍有使用，關(guān)鍵是控制好加酸量，否則酸量過(guò)多會(huì)加速設(shè)備腐蝕。通CO2氣體同樣應(yīng)注意控制好PH值，否則循環(huán)水通過(guò)冷卻塔時(shí)，由于CO2的溢出，CaCO3在塔內(nèi)結(jié)晶，堵塞填料，形成鈣垢轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。該方法在某些化肥廠、化工廠及電廠等有CO2氣體源的企業(yè)仍有推廣使用的價(jià)值。 投加阻垢劑 在循環(huán)水中投加阻垢劑，破壞CaCO3的結(jié)晶增長(zhǎng)過(guò)程，以達(dá)到控制水垢形成的目的。目前常用的阻垢劑有聚磷

17、酸鹽、有機(jī)多元膦酸、有機(jī)磷酸脂、聚丙烯酸鹽等，這也是目前應(yīng)用最廣的控制水垢的方法。 佛山市禪城區(qū)銳進(jìn)水處理添加劑廠是一家以生產(chǎn)開(kāi)發(fā)鍋爐阻垢劑、緩蝕阻垢劑、鍋爐給水除氧劑、丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、RJ-330EDTMPS乙二胺四甲叉瞵酸、RJ-329ATMP氨基三甲叉瞵酸、RJ-328羥基亞乙基二瞵酸、聚丙烯酸（鈉）、水解聚馬來(lái)酸酐、RJ-803型高效除垢劑、SNA殺菌滅藻劑、RJ-263閉路系統(tǒng)用緩蝕劑、RJ-264分散性緩蝕劑、低毒清洗劑、工業(yè)水處理、佛山工業(yè)清洗、鍋爐清洗、佛山水處理藥劑、佛山工業(yè)水處理、佛山水處理、殺菌滅藻劑、鍋爐專用藥劑、為主的企業(yè)，供應(yīng)RJB鍋爐阻垢劑、緩蝕阻垢劑 T

18、H-38、RJ鍋爐給水除氧劑、RJ-1型鍋爐阻垢劑、RJ-402丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、RJ-330EDTMPS乙二胺四甲叉瞵酸鈉、RJ-329ATMP氨基三甲叉瞵酸、RJ-328羥基亞乙基二瞵酸、RJ-327 PAA（S）聚丙烯酸（鈉）、RJ-326 HPMA 水解聚馬來(lái)酸酐、鍋爐阻垢劑、緩蝕阻垢劑、RJ-803型高效除垢劑、SNA殺菌滅藻劑、RJ-263閉路系統(tǒng)用緩蝕劑、RJ-264分散性緩蝕劑、低毒清洗劑、 RJ鍋爐給水除氧劑 2、污垢的控制 對(duì)補(bǔ)充水進(jìn)行預(yù)處理，降低濁度 做好循環(huán)水水質(zhì)處理 投加分散劑可將粘合在一起的泥團(tuán)雜質(zhì)等分散成微粒懸浮于水中，隨水流流動(dòng)而不沉積，從而減少污垢對(duì)傳熱

19、的影響，部分懸浮物還可隨排污排出。 增加旁濾設(shè)備3、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)金屬腐蝕的控制 添加緩蝕劑 緩蝕劑是一種用于腐蝕介質(zhì)中抑制金屬腐蝕的添加劑，它用量少，不會(huì)改變腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)，不需特殊投加設(shè)備，也不需對(duì)設(shè)備表面進(jìn)行處理。因此，使用緩蝕劑是一種經(jīng)濟(jì)效益較高且適應(yīng)性較強(qiáng)的金屬防護(hù)措施。在敞開(kāi)式循環(huán)水系統(tǒng)中，常用的緩蝕劑有硅酸鹽、鉬酸鹽、鋅鹽、磷酸鹽、聚磷酸鹽、有機(jī)多元膦酸、巰基苯并噻唑（MBT）、苯并三唑（BTA）和甲基苯并三唑（TTA）、硫酸亞鐵等，并且為了減輕環(huán)境富營(yíng)養(yǎng)化的壓力，目前更趨向于使用后面幾種有機(jī)膦酸鹽和低磷緩蝕劑。 提高循環(huán)水的pH值 提高循環(huán)水的PH值，使金屬表面生成氧化性保護(hù)膜的傾向增大，易于鈍化，從而有利于控制設(shè)備腐蝕。敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)通常通過(guò)在冷卻塔內(nèi)的曝氣提高PH值，當(dāng)水中和空氣中的CO2達(dá)到平衡時(shí)，水的PH為8.5左右。提高循環(huán)水的PH值后，不可避免的帶來(lái)一些問(wèn)題：循環(huán)水結(jié)垢傾向增大；設(shè)備腐蝕速度下降，但還不能滿足要求；某些常用緩蝕劑失效。目前可通過(guò)添加專門為堿性冷卻水處理開(kāi)發(fā)的復(fù)合緩蝕劑來(lái)解決，例如：聚磷酸鹽-鋅鹽-膦酸鹽-分散劑、聚磷酸鹽-正磷酸鹽-膦酸鹽-三元共聚物、有機(jī)多元膦酸-聚合物分散劑-唑類、多元醇磷酸酯-丙烯酸系聚合物、HEDP-PMA等。這些水處理劑的復(fù)合配方可發(fā)揮出除垢和防腐的綜合作用，由于協(xié)同或增