設備冷卻水係統工廠應用案例

用水來冷卻工藝介質的係統，我們(men) 稱作冷卻水係統，通常可分為(wei) 以下兩(liang) 種類型：直流冷卻水係統和循環冷卻水係統。其中，循環冷卻水係統目前已被廣泛地應用於(yu) 各行各業(ye) 之中，比如，石油化工、電力、冶金、醫藥、紡織、機械、電子等等傳(chuan) 統工業(ye) 企業(ye) 中的工藝用循環冷卻水係統，及各樓宇的中央空調用循環冷卻水係統。

冷卻係統的循環 循環冷卻水係統 閉式循環冷卻水係統

工藝冷卻水係統 除鹽水循環冷卻係統 循環水冷卻設備 水冷卻設備 冷卻水處理設備

設備冷卻水係統工廠應用案例

設備冷卻水係統工廠應用案例

循環水的使用及水處理的重要性

用水來冷卻工藝介質的係統，我們(men) 稱作冷卻水係統，通常可分為(wei) 以下兩(liang) 種類型：直流冷卻水係統和循環冷卻水係統。其中，循環冷卻水係統目前已被廣泛地應用於(yu) 各行各業(ye) 之中，比如，石油化工、電力、冶金、醫藥、紡織、機械、電子等等傳(chuan) 統工業(ye) 企業(ye) 中的工藝用循環冷卻水係統，及各樓宇的中央空調用循環冷卻水係統。

zui早使用的是直流冷卻水係統，冷卻水僅(jin) 僅(jin) 通過換熱設備一次，用過後水就被排放掉。這種係統雖然投資少、操作簡便，但它的用水量卻很大，冷卻水的操作費用也大，不符合節約使用水資源的要求，目前基本都改成了循環冷卻水係統（除了海水中還在使用的直流冷卻水係統），即冷卻水用過後不立即排放掉，而是收回循環再用。從(cong) 直流水係統到循環水係統，水資源的節約非常可觀，例如：一個(ge) 年產(chan) 30萬(wan) 噸的合成氨工廠，如采用直流水係統，每小時用水量約25000T，而改成循環水係統，並以3倍的濃縮倍數運行，則每小時耗水量隻需約550T。

冷卻水循環後遇到什麽(me) 問題？

腐蝕：冷卻水在循環使用中，水在冷卻塔內(nei) 和空氣充分接觸，使水中的溶解氧得到補充,所以循環水中溶解氧總是飽和的,水中溶解氧是造成金屬電化學腐蝕的主要原因,這是冷卻水循環後易帶來的問題之一。

結垢:水在運行中蒸發（尤其是在冷卻塔的環境中），使循環水中含鹽量逐漸增加，加上水中二氧化碳在塔中解析逸散，使水中碳酸鈣或其它鹽類在傳(chuan) 熱麵上結垢析出的傾(qing) 向增加，這是問題之二。

生物汙垢：冷卻水和空氣接觸，吸收了空氣中大量的灰塵、泥沙、微生物及其孢子，使係統的汙泥增加；冷卻塔內(nei) 的光照、適宜的溫度、充足的氧和養(yang) 分都有利於(yu) 細菌和藻類的生長，從(cong) 而使係統粘泥增加，在換熱器內(nei) 沉積下來，造成了粘泥的危害，這是水循環使用後易帶來的問題之三。

冷卻水循環後，冷卻水補充水量可大幅度降低，節約了用水，這是我們(men) 所希望的。但水循環後突出的腐蝕、結垢和生物汙垢等問題如不解決(jue) ，生產(chan) 裝置的長周期、滿負荷、安全穩定運行是難以保證的，那麽(me) 采用循環水後所期望的經濟、技術效益不僅(jin) 不能充分發揮，而且將給企業(ye) 帶來許多危害——嚴(yan) 重的沉積物的附著、設備腐蝕和微生物的大量滋生，由此形成的黏泥汙垢堵塞管道或各種材料及設備嚴(yan) 重受損等問題，會(hui) 威脅和破壞工廠的安全生產(chan) ；而由於(yu) 各種沉積物使換熱設備的水流阻力加大，水泵及相關(guan) 設備的能耗大幅增加，傳(chuan) 熱效率降低，從(cong) 而降低產(chan) 品品質或生產(chan) 效率，這一切都可能造成極大的經濟損失，例如：電廠出現此類問題，必然使凝汽器凝結水的溫度升高、真空度下降，嚴(yan) 重影響汽輪機的出力和電廠的發電量，並且大幅增加能耗（有一個(ge) 經驗數值：發電機組真空度每下降1%，多耗燃料原油0.8%）。

所以，必須要選擇一種科學合理、全麵有效且經濟實用的循環冷卻水處理方案，使上述問題得到妥善解決(jue) 或改善，水處理就是通過水質處理的辦法來解決(jue) 以上問題。如能真正做好水處理，不但能保證保質保量、安全生產(chan) ，而且還能通過大幅降低能耗、節約材料、節約用水來降低生產(chan) 成本，直接創造可觀的經濟效益，例如在電廠，就可以提高汽輪機凝汽器的真空度，一般可提高7～8％，提高汽輪機的功率，提高電負荷5～6％，增加發電能力；如應用在低壓鍋爐爐內(nei) 處理，不但可將水處理運行費用從(cong) 僅(jin) 使用爐外處理方式時的0.5元/噸降到0.3元/噸左右，而且據統計，可使每台2t•h-1的鍋爐節煤約5%；現代工業(ye) 一般水冷換熱器在未進行水處理時的壽命為(wei) 2年左右，經水處理後的壽命可達7~8年，檢修費和檢修工作量可降低90%，一個(ge) 小型化工廠由此節約的檢修費即可達50萬(wan) 元。

科學合理且全麵完整的化學水處理方案

循環冷卻水的化學水處理就是通過在水中投加各種化學水處理藥劑而達到解決(jue) 或緩解沉積物附著、金屬設備腐蝕和微生物滋生這三個(ge) 問題，完整的技術過程應是針對循環水係統的水質、設備材質、工況條件選擇緩蝕劑、阻垢劑、分散劑、殺生劑正確匹配組成水處理配方，並提出工藝控製條件、提供相應的清洗、預膜方案等，其中將緩蝕劑、阻垢劑、分散劑等組成配方、確定適宜的工藝控製條件，指導開車，提供技術服務，這是冷卻水處理技術的主要內(nei) 容。

循環水係統中的沉積物主要是水垢和汙垢（淤泥、腐蝕產(chan) 物及生物沉積物），天然水中溶解的各種鹽類因受熱等各種原因從(cong) 水中析出，我們(men) 稱之為(wei) 水垢，有如：碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物、矽酸鹽等等，以鈣鹽為(wei) 多。在化學水處理中使用阻垢劑時，不同的藥劑對不同的垢起的作用差異很大；而水源不同（江河湖水、地下水、市政供水等等），水質差別也會(hui) 很大（同一水源，不同季節，水質也會(hui) 有差異），所以，必須先通過全麵的分析，確定水中鹽類的主要成分，即主要成垢物質，再選用合適的阻垢劑。

水中金屬的腐蝕主要是有氧的電化學腐蝕，而化學水處理方法就是通過在水中投加緩蝕劑（以鈍化膜、沉澱膜及吸附膜等等形式）覆蓋於(yu) 金屬表麵，起到減緩腐蝕的作用。所以，我們(men) 就得先了解係統中金屬的種類，結合水質條件及運行參數，選擇緩蝕劑，並確定處理方案。

在冷卻水中會(hui) 引起故障的微生物主要是細菌、真菌及藻類，如鐵細菌、硫酸鹽還原菌、硝化細菌及硫杆菌等等，它們(men) 有的會(hui) 直接腐蝕各種金屬或非金屬，有的則會(hui) 粘附其它雜質沉積附著，危害極大。得先確定係統中主要存在的微生物的種類及數量，結合水質的情況和運行的狀況，選擇針對性的殺菌滅藻劑，製定有效的殺菌滅藻實施方案。

總而言之，水處理在進入具體(ti) 實施之前，先得通過各項分析，全麵了解係統及水質的情況，有時對補充水可以用穩定指數、飽和指數等作腐蝕型或結垢型水質的預判，再通過實驗，針對性地選擇合適的緩蝕劑、阻垢劑及殺菌滅藻劑，並正確匹配組成高效的水處理配方。

在具體(ti) 的水處理應用過程中，對於(yu) 緩蝕、阻垢及殺菌需要作整體(ti) 考慮，而往往緩蝕及阻垢劑也是複配使用的，有時，是一種水處理藥劑兼具緩蝕及阻垢的功能，選擇複合緩蝕、阻垢劑及殺菌劑組成配方並製定處理方案時，要全麵考慮兼容性，突出“協同效應”，需要考慮以下的一些因素：

1)        是否適用於(yu) 該冷卻水係統運行的pH值範圍；

2)        能否使冷卻水的濃縮倍數達到設計要求；

3)        運行的費用和用戶的經濟條件，這裏不僅(jin) 要考慮水處理劑的費用，而且還要考慮原水預處理和排汙處理的費用以及對工藝生產(chan) 帶來的影響；

4)        複合水處理劑或其中各組成藥劑的供應來源；

5)        操作管理是否方便；

6)        當地環保部門的規定和對周圍環境的汙染；

7)        工藝生產(chan) 發生事故時，泄漏的物料對水處理劑作用的幹擾；

8)        水處理劑中的緩蝕劑、阻垢劑和配用的殺生劑的相容性；

9)        使用的換熱設備的結構、材質以及預膜、塗料的處理情況。

日常運行中，還得考慮根據各種變化作相應的調整。

水處理的具體(ti) 實施應按如下步驟進行：

如果需要，應該首*行冷卻用水的預處理；其次，是對係統的表麵處理（清洗、預膜）；zui後，再進行日常的緩蝕、阻垢及殺菌處理。

1．補充水的預處理

由於(yu) 地表天然水中混入的懸浮物、膠體(ti) 物構成水的濁度，濁度太高則不能直接供冷卻水使用。通常用混凝沉降、過濾等方法去除（離子交換也是預處理的一類）；有些地區的地下水含鐵量或水中的硬、堿度過高，也需要通過預處理手段先降下來一部分，否則，冷卻水使用過程中正常的水處理藥劑將達不到理想的效果。

2．係統的表麵處理

在進行日常緩蝕、阻垢及殺菌處理之前，先得對係統作表麵處理，目的是清除金屬表麵的沉積物，預膜保護後，再投加日常水處理藥劑。表麵處理過程需注意幾點：

1)        根據沉積物質的成份選擇合適的清洗藥劑，保證安全、高效；

2)        嚴(yan) 格按技術要求完成整個(ge) 操作流程，根據技術參數確定清洗終點（如：鐵離子含量曲線、濁度曲線、電導率曲線等等），保證有效、經濟；

3)        新係統投用之前，也需進行表麵處理。對於(yu) 新係統而言，正常投用前的衝(chong) 洗隻能清除安裝過程中遺留在係統內(nei) 的碎屑、雜物和塵土，但清除不了設備和管道在生產(chan) 及安裝中生成的表麵氧化皮和油汙，而這些會(hui) 影響預膜處理的效果，所以，要采取更為(wei) *的表麵處理。

4)        循環水係統的預膜是為(wei) 了提高緩蝕劑的成膜效果，常在循環水開車初期投加較高的緩蝕劑量，待成膜後，再降低藥劑濃度維持補膜，即所謂的正常處理。這種預膜處理，其目的是希望在金屬表麵上能很快地形成一層保護膜，提高緩蝕劑抑製腐蝕的效果。實踐也證明在同一個(ge) 係統中，經過預膜和未經預膜的設備，在用同樣的緩蝕劑情況下，其緩蝕效果卻相差很大。循環水係統除了在開車時必須要進行預膜外，在發生以下情況時也需進行重新預膜：

3．日常水質處理

經過預處理的水將直接作為(wei) 冷卻水的補充用水，在對係統進行了表麵處理後，則依據通過全麵分析及實驗篩選出的緩蝕、阻垢及殺菌處理的方案投加藥劑，進入了對水質的日常控製處理階段。

係統在日常的運行中，補充水的水質可能會(hui) 隨季節有所變化，係統的運行參數也有可能會(hui) 有調整，則需要隨時監控水質和處理效果，並根據運行參數、補充水質的變化作水處理方案的相應調整，以確保穩定的*化效果，調整方向包括，藥劑種類、投加濃度、組成配方的比例及投加方式等等。

而在監控水處理效果的方法中，水質分析一般隻作為(wei) 調整處理方案的依據，水處理的績效的檢測應采用更直觀、更準確的方法——腐蝕及熱交換效率的測試，即以掛片法或用在線腐蝕測試儀(yi) 測定循環水係統中各金屬的腐蝕速率或瞬間腐蝕速度；用汙垢熱阻在線測試儀(yi) 測定熱交換效率和監測換熱器等等。

國標或部標都相應對冷卻水係統中抑製材料腐蝕及沉積物附著有明確的規定，對作為(wei) 間接反映係統運行狀態的水質中各項數據也有明確的標準，如附1所示。

綜上所述，科學、合理和*性價(jia) 比的水處理工藝程序是根據您目標係統的運行參數、設備材質、工況條件、水質條件，通過分析及實驗來選擇zui合適的水處理單體(ti) 及確定單體(ti) 間的配比組成配方，並采取正確的操作流程和確定適宜的工藝控製條件。運行過程中還須隨時通過分析及實驗，調整藥劑單體(ti) 、配方比例及投加劑量，以適應由於(yu) 氣候、環境介質、補充水水質及運行參數等各方麵因素的變化引起的循環水質的變化，達到處理效果的*化，如附2圖

水處理綜述暨對水處理未來發展的展望

前麵討論了用化學水處理方式綜合解決(jue) 循環水係統中沉積物附著、設備腐蝕及微生物滋長等運行障礙的方案。在理論上和實踐過程中，除了化學水處理方式外，還可以運用其它的一些方法去抑製沉積物的析出、緩解金屬的腐蝕及控製微生物引起的腐蝕、黏泥及其生長，例舉(ju) 如下：

1.         控製水垢析出的方法，除了投加阻垢劑外，大致還有以下幾類：

1)        使用離子交換樹脂法或石灰軟化法等從(cong) 冷卻水中除去成垢的鈣離子的方法；

2)        加酸或通CO₂氣，降低pH值，穩定重碳酸鹽的方法；

3)        使用靜電阻垢儀(yi) 器或電子阻垢儀(yi) 器。

  2．汙垢的控製，除了投加分散劑外，還有以下幾種方法：

1)        通過預處理，降低補充水的濁度；

2)        增加旁濾設備。

 3．金屬腐蝕的控製方法，除了添加緩蝕劑外，還有以下三種：

1)        提高冷卻水的pH值；

2)        選用耐蝕材料；

3)        用防腐阻垢塗料塗覆。

4．微生物引起的腐蝕、黏泥及其生長的控製方法，除了投加殺生劑外，主要還有以下一些方法：

1)        選用耐細菌腐蝕的材料；

2)        控製冷卻水中的氧含量、pH值、懸浮物和微生物的養(yang) 料；

3)        采用殺生塗料；

4)        采用犧牲陽極的陰極保護；

5)        清洗；

6)        防止陽光照射；

7)        旁流過濾；

8)        混凝沉澱；

9)        噬菌體(ti) 法。

實踐證明，以上的各種方法作為(wei) 輔助手段，都能在防腐、阻垢或殺菌的某一方麵起一定程度的作用，但比較化學水處理方式，它們(men) 或者還不全麵，或者單一方式的處理效率還達不到要求，或者是不夠經濟。一個(ge) 良好的水處理控製方案往往是以化學水處理方法為(wei) 主，根據係統的特定情況，結合以上的一些輔助手段聯合使用。

雖然目前化學處理方式是zui行之有效的水處理方案，但隨著對環境保護的重視，對一些毒性較大，或本身雖屬於(yu) 無毒或低毒，但會(hui) 造成水體(ti) 的富營養(yang) 化而被列為(wei) 第二類汙染物的一些化學水處理藥劑的使用或排放已有很嚴(yan) 格的要求，如鉻酸鹽及其複合冷卻水緩蝕劑、磷酸鹽類的緩蝕劑和水處理劑等等，這就要求我們(men) 需要開發無毒或低毒、低磷和非磷的水處理劑；而操作簡便、管理方便及對環境沒有汙染的物理水處理方法及水處理在線檢測、監控技術也是今後大力發展的方向。

冷卻水處理是一門涉及許多學科的‘邊緣’科學，它需要專(zhuan) 門的知識和經驗。冷卻水處理方麵的專(zhuan) 家不多，而且作為(wei) 新興(xing) 行業(ye) ，很多單位的技術人員在冷卻水處理發生問題時由於(yu) 自身缺乏經驗，希望能及時得到全麵的專(zhuan) 家意見，所以，一種基於(yu) 知識的計算機程序係統，能模擬專(zhuan) 家領域的專(zhuan) 家求解問題的能力，對麵臨(lin) 的複雜問題，能做出專(zhuan) 家水平的結論的冷卻水處理谘詢用的計算機專(zhuan) 家係統也將是今後大力發展的方向。

我國是一個(ge) 人均淡水資源緊缺的國家，現階段能源也存在較大的缺口。而隨著我們(men) 國家現代化建設的高速發展，循環水裝置越來越廣泛地被應用於(yu) 工業(ye) 及民用的各個(ge) 領域，水處理的重要性也就日益凸現。我們(men) 希望從(cong) 業(ye) 者能遵循正確的水處理應用理念，規範行業(ye) 標準，共同提高我國工業(ye) 循環水處理的技術水平，可以為(wei) 我國現代化建設在節約水資源、節約能源及保證安全生產(chan) 等各方麵做出突出的貢獻。

附1

<<工業(ye) 循環冷卻水處理設計規範>>

對循環冷卻水係統中腐蝕速度、汙垢熱阻及水質的要求

Ø         腐蝕速度：

l           碳鋼小於(yu) 0.125 mm/a

l           銅、銅合金及不鏽鋼小於(yu) 0.005 mm/a

Ø         年汙垢熱阻：

l           敞開式冷卻水水側(ce) 管壁 1.72~3.44×104m2K/W

l           密閉式冷卻水水側(ce) 管壁 小於(yu) 0.86×104m 2K/W