循環水處理范文

導語：如何才能寫好一篇循環水處理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：循環水；水處理藥劑；防腐蝕；清洗預膜

中圖分類號：TU991 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）15-0061-02

1 概述

水是生命之源，是社會經濟發展的命脈。在石油化工工業用水中循環冷卻水用量約占60%～80%，是大多數工業企業進行生產不可缺少的必備條件。循環冷卻水的運行情況對整個企業工業用水、節水都有重大影響。如何更好地利用循環冷卻水使之在工業生產中發揮其更重要的作用呢？

工藝流程：過濾水進入吸水池經加藥處理，由循環水泵將水由吸水池吸入，加壓至0.40～0.45MPa后，經送至生產系統各裝置進行熱交換后，溫度較高的水經回水管線由涼水塔上部落入4臺逆流抽風式冷卻塔與空氣逆向接觸進行降溫，降溫后的水回到吸水池循環使用。為確保循環水濁度符合工藝要求，有約4%的循環水通過旁濾器濾去雜質和污泥后，回到吸水池。

為了保證沉淀膜效果，防止設備、管道腐蝕和結垢，通過加藥機自動向吸水池中連續投加緩蝕阻垢劑，并定期向吸水池中投入殺菌滅藻劑，控制菌藻的滋生，抑制生物粘泥的增加。由于蒸發和飛濺加損失一部分水，因此定期補充新鮮水。

循環冷卻水在使用過程中，水中的Ca+、Mg+、C1-等離子、溶解固體和懸浮物不斷增加，空氣中污染物如灰塵、雜物、可溶性氣體以及換熱器泄漏物料等均可進入循環冷卻水，導致水質惡化，加速循環冷卻水系統中的設備和管道的結垢、腐蝕現象。

2007年我廠循環水系統水質惡化，循環水COD指標達到100mg/L，總鐵離子含量接近3mg/L，循環水顏色變紅，2臺大型換熱器多處穿孔，換熱器內的物料進入循環水中形成絲狀聚合物，堵塞循環水濾網，循環水的pH值在6.2左右運行，影響生產裝置的正常運行，給安全生產帶來嚴重的隱患。要解決循環冷卻水系統中的這些問題，實現生產裝置安、穩、長、滿、優運行和節水的目標，必須進行綜合治理。

工廠與水處理廠家納爾科公司進行合作，以解決循環水存在的問題。納爾科公司針對裝置運行現狀，提供了一套循環水處理的方案，這套方案包括不停車清洗預膜方案和日常運行處理方案來改善循環水運行現狀。

2 不停車清洗預膜方案

不停車清洗預膜方案包括系統化學清洗步驟和預膜步驟。

2.1 化學清洗步驟

向循環水中加入納爾科公司提供的除油劑N7308、鈣鐵分散劑3DT120、粘泥剝離劑N73550清除系統中油脂、碳酸鈣等的沉淀物、附銹、生物粘泥及藻類等附著物，此步驟的創新處在于采用溫和的非強酸型的藥劑處理，對系統的腐蝕性極小，可以保障系統不受二次腐蝕。系統清洗時間控制在24小時，之后對循環水邊排邊補，在過程中要保證循環水液位不低于安全液位，因為此時裝置仍在生產中，邊排邊補到循環水的濁度指標

2.2 預膜步驟

因為本預膜形成的是磷酸鈣、磷酸鐵膜，首先要調節鈣離子，原水中鈣離子濃度在50mg/L左右，預膜時鈣離子至少要達到120mg/L才能形成膜，因此要向循環水中加入氯化鈣400公斤，提高鈣離子含量。

通過向循環水池中加入硫酸或碳酸鈉控制循環水pH值在6.5～7.5之間，pH值在此期間預膜效果最好。

向循環水中加入緩蝕阻垢劑0.5噸3DT129，0.2噸高效分散劑。保證循環水中緩蝕阻垢劑3DT129濃度控制在200mg/L左右，分散劑3DT190濃度控制在60mg/L左右運行3天（分散劑為了在所有換熱器及管道上形成的膜均勻，而不是在局部形成沉積），在預膜前要在循環水中預置3片碳鋼掛片檢驗預膜效果（該水場系統保有水量2500立方米、循環量5000立方米/小時）。

7天后通過現場察看掛片，掛片在陽光下發出類似電焊的光暈，說明本次預膜效果很好。

3 日常運行處理方案

方案包括：3D TRASAR緩蝕阻垢方案，殺菌滅藻處理技術方案。當循環水系統預膜后，為保證循環水的膜不被破壞需日常向循環水中加入藥劑保護和修補破壞的膜以保證不產生腐蝕。

3.1 3D TRASAR緩蝕阻垢方案

向循環水中加入緩蝕阻垢劑3DT129和分散劑3DT190。藥劑濃度由納爾科提供的3D TRASAR全自動智能在線檢測加藥機自動分析并自動控制加藥量。此方案在高濃縮倍數、長停留時間條件下能有效控制緩蝕、阻垢效果。

3.2 殺菌滅藻處理技術方案

采用連續投加氧化性殺菌劑固體氯和非氧化性殺菌劑N7330交替殺菌，每周加一個品種殺菌劑，下一周加另一品種殺菌劑，交替使用單一殺菌劑使菌藻產生抗藥性。每月投加一次粘泥剝離劑N73550，對系統的粘泥和沉積物進行剝離排放，以抑制生物粘泥在管壁上沉積。每單周加殺菌劑固體氯0.125噸，每雙周加0.1噸非氧化性殺菌劑N7330，兩種殺菌劑交替殺菌，以避免細菌產生抗藥性。

同時車間加強循環水場的管理，淘汰了過濾效果不好的纖維球旁濾器，引進了2臺全自動反洗砂濾器，提高了旁濾效果；通過加酸堿調整pH值在7～9之間；車間定期召開水質分析例會，邀請循環水使用裝置參加交流水質運行情況，發現漏點及時查漏堵漏。

我廠通過對先進循環水處理技術的引進、硬件設施的改造、管理方式的改進，經過2個月的調整和處理，循環水的濃縮倍數達到5以上，總鐵指標、濁度等指標完全達到了中油循環水場的控制指標，循環水水質攻關取得了成功。

參考文獻

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關鍵詞：電子水處理技術；防垢除垢；電廠循環水處理；經濟效益；環保效益 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM621 文章編號：1009-2374（2015）06-0070-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.0462電子水處理技術最早是由美國國家宇航局研制的于20世紀70年代之后發展起來的新型水處理技術，并被廣泛運用于工業及民用循環系統的供水處理中，有著良好的除垢防垢和殺菌防腐功效，在很大程度上起到較好的節能環保效果。本文就針對電子水處理技術的技術原理以及當前電廠循環水的主要問題進行分析，探討電子水處理技術在電廠循環水處理中的運用。

1 電廠循環水需要處理的主要問題

循環水作為電廠用水中的用水大項，是經過水泵送往冷卻系統，在換熱后重新送往冷卻塔進行冷卻，從而循環使用。在整個系統運行過程中，由于受到濃縮倍數的影響，循環水中的各種無機離子和有機物質濃縮、pH值以及懸浮物的數量增多，循環水處理中需要解決的問題主要表現在以下三個方面：

1.1 防垢

在電廠循環水系統中，碳酸氫鈉的濃度會隨著水熱力蒸發作用相應增加，在濃度達到飽和狀況之后或者傳熱表面水溫升高時，會產生碳酸鹽沉積，就是我們所說的水垢，造成設備導熱性能變差。系統運用過程中產生的大量水垢不僅大大降低了換熱器的傳熱功效，嚴重情況下還會造成換熱器的堵塞，給系統運行帶來一定的阻力，最終造成水泵和冷卻塔的工作效率大打折扣。

1.2 防腐

由于循環水系統中所使用的各項設備大多都是由金屬制造，其在長時間使用過程中，由于冷卻水中的溶解作用而產生化學腐蝕以及各種微生物引起的腐蝕等，會造成設備管壁腐蝕穿孔，形成滲漏。

1.3 微生物

循環水中的養分濃縮以及在水溫和日照作用下，各種細菌分泌的黏液較容易使水中漂浮的灰塵和化學沉淀物黏附在一起，從而形成積附在傳熱表面的黏泥或者軟垢，給微生物的滋生提供了條件。同時，黏泥在傳熱表面上的積附會造成腐蝕作用，導致水量減少、水處理效率變低，嚴重時還可能造成管道堵塞，需要進行停產以便對其進行清洗。

2 電子水處理技術的原理

在以往的電廠循環水處理當中，各種化學處理方法所帶來的藥劑投資較大，且容易使設備管道腐蝕以及造成環境二次污染問題。新型的循環水處理技術針對以上問題做出了相對的改進，具有投資小并且處理方法簡單、處理成果有效等優點，其物理處理原理和化學處理原理如下：

2.1 物理原理

電廠循環水在流經電子處理器時，在處理器產生的低壓微電流電廠作用力下，水中所溶解的離子及極性水分子會發生定向的移動，水分子中的電子被激發并由低能軌道轉移到高能軌道，從而損失其電能位，通過改變離子的相互聚集狀態和水合程度，最終達到阻垢作用。其阻垢機理主要有以下兩種：

2.1.1 在常溫作用下，有效地增加了水的溶解能力，減少產生的結晶現象，并通過把離子和膠體顆粒等穩定在水溶液中，達到水質穩定的效果。

2.1.2 在高溫作用下對水中晶核進行處理，加速水中的各種積垢聚集，并使其沉于水底。對于已經形成的水垢來說，通過水中含有的大量電子，對水垢分子產生破壞作用，使其從設備器壁上脫落，直至溶解、

消失。

2.2 化學原理

電子水處理器陰陽兩極之間的低壓直流電場，會引發相對應的電極反應。陰極附近的pH值由于反應中所產生的OH-呈現上升趨勢，碳酸根離子會相應增加，而鈣鎂等離子在靜電引力的作用下，聚集在陰極區附近并與碳酸根離子和氫氧根離子發生相應的化學反應，從而生成沉淀物，對抑制水垢的形成，起到了較好的效果。在化學反應作用下析出的水垢能被高速水流帶走或者是通過相應的去除設施進行去除。

3 電子水處理技術在循環水處理中運用的技術方案和處理機理

3.1 處理技術方案

3.1.1 設備運行原理。電子水處理的主要處理設備由電子元件組成，電子元件產生的各種電信號在電極高頻電波的作用下，能改變水分子的排列方式，最終使其結構發生變化。同時，在高頻電場作用下，經過處理的水在濃縮受熱時所產生的碳酸鈣會失去結晶能力，不會在管壁表面產生積附或者形成絮狀沉淀，能起到良好的防垢目的。

3.1.2 設備安裝。水處理設備在安裝過程中應注意以下三個方面：首先，由于電子處理裝置所處理過的水體穩定性存在著一定的時效，所以在機組運行過程中應相應地保持電子水處理裝置的運行連續性；其次，在機組停止運轉之后，如果汽輪機后缸溫度較高，則應在循環水完全停止后，對凝汽器內的存水做出排放處理；最后，設備的使用初期，應采取電子水處理和化學處理同時進行的方式，確保對循環水的處理充分性，從而保證設備安全。除此之外，在任何情況下都應保證電子水處理裝置是在通水的情況下通電運行，避免電極損壞。

3.2 處理機理

3.2.1 阻垢除垢。電子水處理技術在電廠循環水處理中的阻垢除垢處理機理是通過常溫作用下的水溶解能力的增加和高溫作用下的晶核處理兩種，此種阻垢機理與高壓靜電阻垢技術和電磁阻垢技術在阻垢機理上具有一定的相似性。

3.2.2 殺菌滅菌。電子水處理技術的殺菌滅菌機理相對較為復雜，是在不同種物理原理、化學原理及生物原理等多種作用機制下共同形成的反應，其主要依靠活性氯作用、活性自由基作用、電極表面吸附作用等原理，達到殺菌效果。當水體中的藻類細胞在處于微電流作用下時，電場會在藻類細胞兩側產生穿透膜位差，在膜位差達到一定程度后，對其細胞膜結構以及其他大分子物質造成結構破壞，起到殺菌滅藻作用。

3.2.3 設備防腐。在電解作用下，電子水處理裝置處理后的水體具有大量的活性成分，能使積附在管壁表面的氧化鐵轉化為四氧化三鐵，作用后的四氧化三鐵膜具有較強的緊密性，可以達到良好的防腐效果。與此同時，微生物的滋長也得到了較為有效的控制。

4 存在的問題及改進方向

4.1 問題與不足

電子水處理技術在電場循環水處理中的應用雖然取得了一定的成效，但是其在運用過程中也暴露出來了一定的問題：

4.1.1 對于設備硬件的監測缺乏有效的手段，在對于凝汽器的檢查時，通常需要在其停止運行的情況下并打開人孔門進行，不利于設備機組的工作連續性。

4.1.2 由于電子水處理裝置在電路設計中存在的相應問題，致使在設備安裝現場和使用過程中較為容易產生灰塵及進水或者線路損壞的問題，最終可能會導致部分電子設備故障。

4.1.3 當前對于電子水處理設備水處理的理論尚不健全，大多數數據只是依靠模擬實驗得出。在運用過程中，沒有做出有針對性的設計試驗，同時也存在著一定的設備兼容性問題。

4.2 改進方向

4.2.1 加強對除垢機理以及殺菌滅藻機理的進一步研究，以便能更好地對實際水處理實踐運用進行相應的機理指導。

4.2.2 加速新型高效設備以及具有穩定性的金屬陽極的研制，從而降低能耗，減少水處理的成本。

4.2.3 在對電力水處理裝置的設計上，應對其供電方式、點參數的選擇以及反應器設置質量等進行綜合考慮。

參考文獻

[1] 郝培龍.電子水處理技術在電廠循環水處理中的應用[J].節能與環保，2009，（1）.

[2] 劉慧杰.電子水處理技術的應用研究進展[J].當代化工，2014，43（7）.

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循環冷卻水中的微生物來自兩個方面。一是冷卻塔在水的蒸發過程中需要引入大量的空氣，微生物也隨空氣帶入冷卻水中，二是冷卻水系統的補充水或多或少都會有微生物，這些微生物也隨補充水進入冷卻水系統中。藻類在日光的照射下，會與水中的二氧化碳、碳酸氫根等碳源起光合作用，吸收碳素作營養而放出氧，因此，當藻類大量繁殖時，會增加水中溶解氧含量，有利于氧的去極化作用，腐蝕過程因此而加速。微生物在循環水系統中的大量繁殖，會使循環水顏色變黑，發生惡臭，污染環境。因此，我們必須開發出合適的循環水處理工藝。

根據企業循環水系統的特點和工藝條件，結合當地的水質特點，選擇適合企業運行條件的循環水處理工藝，通過加藥等措施，控制循環水指標在一定范圍內運行，既保證生產設備的長周期運行，又提高了循環水利用率。循環水處理技術的利用，既能給企業帶來顯著的經濟效益，又能為社會帶來良好的社會效益。

二、當代的循環水處理工藝

1、有機阻垢劑。有機阻垢劑的應用大大提高了循環水容納微溶鹽類的能力，配合加酸處理，循環水的濃縮倍率達到2～4，配合石灰處理或離子交換軟化處理，循環水的濃縮倍率可以進一步提高到5～8?，F在市場上應用的有機阻垢劑品種十分豐富，一般根據其主要功能機團進行分類，主要有有機膦系列、聚羧酸系列、聚羧酸脂系列、含磺酸機團系列的產品，最近還有包含2種機團的新型阻垢劑研制成功。單一品種的有機阻垢劑的阻垢效果一般不如多種阻垢劑復合配方好，這種現象稱為阻垢劑的協同效應。復合配方的阻垢劑一般還含有緩蝕劑，具有阻垢性能好、使用方便等特點。

2、緩蝕劑。和以前的聚磷酸鹽相比，單一品種的有機阻垢劑特別是有機膦在使用中更容易產生腐蝕，在選擇阻垢劑品種時要特別注意。通常在采用有機阻垢劑時要加緩蝕劑，常見的有MBT、BTA、鋅鹽等。

3、殺菌滅藻劑。海水型次氯酸鈉發生器的研制成功使得沿海電廠的殺菌滅藻更經濟安全，運行操作更簡便。國內一些內地電廠采用了鹽水型的次氯酸鈉發生器，由于沒有氯氣的泄漏危險，安全性有了很大的提高，但是由于電解次氯酸鈉含鹽量高，對于濃縮倍率高的電廠存在加入大量鹽類帶來腐蝕的隱患。如果循環水中的有機物含量較高，可以選擇一些有機合成的殺生劑。一些生物繁殖較快的電廠可以采用多種殺菌劑交替使用來提高殺菌效果，例如季銨鹽類殺生劑不僅有較強的殺菌能力，而且對污泥有剝離作用。

氧化氯殺菌能力強，劑量小作用快，殺菌效果不受pH影響，不與大多數胺類反應，是有發展潛力的殺生劑。臭氧殺菌能力強，生產過程只需要空氣和電，沒有廢物排放，殺菌使用后不會出現有毒的污染物，應用前景廣闊。

濃縮倍率高的電廠存在加入大量鹽類帶來腐蝕的隱患。如果循環水中的有機物含量較高，可以選擇一些有機合成的殺生劑。一些生物繁殖較快的電廠可以采用多種殺菌劑交替使用來提高殺菌效果，例如季銨鹽類殺生劑不僅有較強的殺菌能力，而且對污泥有剝離作用。氧化氯殺菌能力強，劑量小作用快，殺菌效果不受pH影響，不與大多數胺類反應，是有發展潛力的殺生劑。臭氧殺菌能力強，生產過程只需要空氣和電，沒有廢物排放，殺菌使用后不會出現有毒的污染物，應用前景廣闊。

三、循環水處理工藝新進展

隨著節水要求的進一步提高，今后循環水處理技術將向濃縮倍率更高、處理效果更好、系統更經濟方面發展，技術進展主要有：

1、弱酸離子交換旁流軟化處理。旁流處理的主要特點是，弱酸樹脂所處理的水是經過冷卻塔濃縮過的水。因為旁流處理的水所含的堿度、硬度比補充水的大，可以充分發揮離子交換樹脂的交換能力，所以比補充水處理更經濟。但是旁流處理時，循環冷卻水中含有阻垢劑，殺菌滅藻時加氯，都可能對離子交換樹脂的性能有影響，國內還沒有旁流處理的使用經驗。

如果一個電廠的濃縮倍率要求較高，需要采用弱酸離子交換軟化水處理，補充水是地表水且碳酸鹽硬度不大于250 mg/L（CaCO3），那么旁流軟化處理就有明顯的技術經濟優勢。

2、零排污循環水處理。在一些地區節水要求高，排放要求嚴格，隨著干除灰和粉煤灰綜合利用技術的發展，今后有的電廠可能需要實現循環水零排污。零排污水處理系統投資較高，系統復雜，一般先要經過軟化處理，如石灰蘇打軟化或弱酸離子交換軟化，然后采用反滲透等進行脫鹽處理。零排污循環水處理若與全廠的水系統優化工作相結合，可以顯著提高系統的運行經濟性。

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【關鍵詞】循環水；濃縮倍率；阻垢劑；加酸 0.概述

循環冷卻水用水量占據了整個廠用水量的80%，在降低補充水用量的同時，要防止水質不結垢、不腐蝕，保證循環水系統的安全穩定運行。云河發電有限公司#5、#6機組為2×300MW循環流化床燃煤機組，循環水補充水為西江水，自從2011年投運后，電廠對補充水的需求量超過了1276m3/h的工程設計值。2012年特對#5、#6機組循環冷卻水控制指標進行優化試驗，確定了循環水最優運行工況下的加藥量及控制標準，并通過增設循環水處理加酸系統，從而做到既保證機組安全運行，又最大限度節約水資源的目的。

1.循環水系統介紹

云河發電有限公司#5、#6號機組循環冷卻水為西江補水，運行時經斜板沉淀池過濾后補入循環水系統，系統各項參數如下：

表1-1 循環水系統各項參數

凝汽器材質：凝汽器管板TP304+SA516Gr.70；主冷卻區TP304不銹鋼。

2.優化原理

對循環水阻垢劑進行加藥實驗，確定適合本廠原水水質的加藥量，并根據模擬現場循環冷卻水的動態試驗臺上對實驗確定循環阻垢劑加藥量進行動態模擬試驗。采用掛片法測定HSn701-A銅試片、TP304不銹鋼試片、碳鋼試片在所確定的循環水水質情況下的均勻腐蝕速率。確定在這種濃縮倍率下實際運行中的控制參數及指標。

3.試驗儀器及方法

3.1試驗儀器

動態模擬試驗臺主要是模擬循環冷卻水系統的運行工況，主要由集水箱、循環泵、流量計、腐蝕監視管、模擬冷卻器等，其簡要系統見圖4-1。

1-抽風裝置2-腐蝕監視管3-溫度計4-換熱管5-循環泵6-流量計

圖3-1 動態模擬試驗臺系統圖

3.2試驗方法

因本廠循環水處理系統沒有殺菌劑，故以氯離子濃度為判斷濃縮倍率的標準，通過極限碳酸鹽硬度確定目前所使用阻垢劑的加藥量。將腐蝕指示片裝入不同內徑的監視管內，調節排污量，保持濃縮倍率穩定在要求的范圍內，將試片掛入系統內，穩定運行一段時間后，判斷腐蝕情況。

4.數據分析

4.1補充水水質分析

對西江補充水進行水質分析，分析結果見4-1。

4.2阻垢劑性能實驗

對現使用的阻垢緩蝕劑進行極限試驗，試驗結果如下：

將補充水堿度調至1.20mmol/L，阻垢緩蝕劑加藥量為5mg/L和8mg/L時，濃縮倍率達不到5～6的工業應用要求；將補充水堿度調至1.0mmol/L時，均滿足工業應用要求。因此后續動態試驗將補充水堿度調至1.0mmol/L，阻垢緩蝕劑加藥量5mg/L來濃縮運行。

4.3動態模擬試驗

在補充水中加入阻垢緩蝕劑量為5mg/L，動態模擬試驗濃縮倍率達到5.5倍（以Cl-計），向監視管內掛入腐蝕掛片，系統開始排污。通過調整排污量使濃縮倍率穩定在5～6倍左右。

由圖4-3可以看出，動態運行A-B段時間內，循環水處于濃縮階段，此階段濃縮倍率逐漸上升。B-C期間，循環水進入穩定運行階段，濃縮倍率（以Cl-計）保持在5.01～6.04倍之間，ΔK≤0.2 循環水水質穩定，無結垢傾向。

4.4動態腐蝕掛片試驗

循環水動態模擬試驗濃縮倍率達到5.5倍后，向試驗系統監視管內掛入腐蝕試片，在循環水穩定運行過程中，觀察試片的變化。隨著運行時間的延長，不同管徑的腐蝕監視管內壁依舊干凈透明，碳鋼掛片上逐漸有少量棕褐色疏松狀粘泥附著。試驗結束后，取下監視管及掛片，所附著的粘泥容易沖洗，且沖洗后，對試片表面進行觀察，HSn701-A銅試片和TP304不銹鋼試片表面依舊光亮，碳鋼試片表面有腐蝕痕跡，腐蝕速率的測定結果見表4-4所示。

由表4-4的試驗結果看出，碳鋼試片腐蝕速率約為0.380mm/a～0.514mm/a，超過碳鋼設備傳熱面水側腐蝕速率應小于0.075mm/a的規定要求，說明循環水腐蝕性較強；HSn701-A銅試片和TP304不銹鋼試片在循環水中的腐蝕速率很小，在不同流速下均能夠滿足換熱管均勻腐蝕速率≤0.005mm/a的要求。

4.5循環水優化實驗結果及改進措施

（1）根據試驗結果看出，循環水中加入原阻垢緩蝕劑5mg/L，濃縮倍率可控制在5.01～6.04，Cl-含量大約在31.80mg/L～38.30mg/L之間。

（2）在動態模擬試驗過程中，循環水無結垢現象，HSn701-A銅試片、TP304不銹鋼在循環水中的腐蝕速率均滿足≤0.005mm/a的規定要求。

（3）碳鋼試片腐蝕速率約為超過標準，說明循環水腐蝕性較強。

（4）為了提高循環水濃縮倍率，降低循環水系統用水量，循環水增設加酸調節系統（裝置如圖5-5）。通過加酸調節pH值，可以將循環水的濃縮倍率提高至2.5～4.0，有效地降低循環水系統用水量。加酸量控制標準見表5-6

（5）根據實驗確定循環水運行時控制指標。見表4-7

5.結束語

通過本次對循環冷卻水的優化研究，調整了阻垢緩蝕劑的加藥量，在循環水加酸系統配合的調解下同時控制原水中的堿度，在增大循環水的濃縮倍率（由2.5上升至3.5）的同時，控制加酸后循環水的pH值，保證水質穩定。電廠新鮮水補水量由之前1200t/h降低到1000t/h。阻垢劑的用量也相應減少，經濟效益良好。

【參考文獻】

[1]夏雙輝.電廠循環水處理技術的發展[J].全面腐蝕控制，2006，（06）.

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一、引言

在工業用水中，工業循環冷卻用水占的比重很大，化學工業(如制藥、煉油等)中的冷卻裝置和火力發電機組中的蒸汽輪機的冷卻裝置，都是需要用到工業循環冷卻水，如果對其不加任何處理，將會對設備以及管道產生結垢、腐蝕等障礙，因此要重視對循環冷卻水的處理[1]。冷卻水的處理，是指針對循環水系統當中水質、設備材質、工況條件的不同來選擇水處理劑，緩蝕劑、阻垢劑等水處理劑正確匹配組成水處理配方，確定適宜的工藝控制條件，進行循環冷卻水的基礎處理和正常運行處理。

二、工業循環水處理的機理研究

1.阻垢機理

冷卻水系統中和其它受熱面上的結垢都有鹽類結晶的析出，以下三種晶體形成的步驟會影響垢的形成。①形成過飽和溶液；②生成晶核；③晶核成長，形成晶體。若三個條件中破壞其一，則垢形成的過程立即會被抑制或減緩，阻垢劑干擾晶體生長的基本物理化學過程是螯合反應和表面吸附[2]。

1.1阻垢效應

阻垢劑的分子結構在水體系中可能表現出螯合、吸附和分散作用，能夠將水處理劑的“劑多效”的功能充分發揮，即一種藥劑會具備阻垢、絮凝、緩蝕、分散、殺菌等性能中的兩種或兩種以上，體現出不同的阻垢效應。研究中會發現將多種阻垢劑按一定的比例混合使用的阻垢效果比其中一種藥劑單獨使用時的效果會更好[3]。

1.2凝聚與分散作用

對于聚羧酸鹽類的阻垢劑來說，在水中離解成含有羧酸根的游離狀態，當與碳酸鈣微晶體發生作用時，會產生吸附現象，在微晶體的表面形成了雙電層。聚羧酸鹽的鏈狀結構可以同時吸附多個具有相同電位的微晶，它們之間存在著靜電斥力，因此會阻止微晶之間的相互碰撞，進而避免了晶狀體的產生。

2.緩蝕機理

鉻系、鉬系、鎢系、磷系是在工業用水中比較常用的緩蝕劑，這幾種藥劑的緩蝕作用是差別得，但他們的機理都是在裝置的金屬表面形成不溶于水或難溶于水的一層保護膜，阻礙了金屬離子的水合反應或溶解氧的還原反應，已達到保護裝置的作用。鉻系緩蝕劑會在碳鋼表面形成致密且不溶性的Fe203氧化膜，并且與金屬之間接合密切，同時也不會影響熱交換器的工作效率，因此表現出較為良好的防腐效果，但是其對環境的污染嚴重，最終逐漸的被淘汰。

三、工業循環冷卻水的處理方法分析

提高對工業循環水的利用率，降低環境污染已成為當今工業循環水處理的一大課題。目前在我國常用的循環冷卻水的處理方法分析如下。

1.化學方法

1.1緩蝕劑

相對而言，緩蝕劑種類較多，作為水處理用的緩蝕劑要具備以下條件：對于系統中各種金屬要有較好的緩蝕作用；經濟實用、符合環保要求[2]。

1.1.1鉬酸鹽：鉬酸鹽是陽極型或氧化膜型的緩蝕劑，在陽極上會產生一層具有保護作用的亞鐵―高鐵―鉬氧化物的鈍化膜。但是在使用鉬酸鹽作緩蝕劑時，劑量往往會比較大，因此成本相對較高。

1.1.2磷酸鹽：磷酸鹽是一種陽極緩蝕劑，價格便宜，無毒，但容易與水中的鈣離子生成磷酸鈣，導致垢的形成，因此常和對磷酸鈣垢有抑制作用的阻垢劑聯合使用，同時也會促進水中藻類的生長，對環境污染較為嚴重。

1.1.3聚磷酸鹽：目前使用最廣泛、最經濟的緩蝕劑是聚磷酸鹽，三聚酸鈉和六偏磷酸鈉是較為常用的。聚磷鹽成本低，緩蝕效果較好，同時兼有阻垢作用；易水解，無毒，水解后與Ca2+生成磷酸鈣垢，容易促進水中藻類生長。

1.2阻垢劑

在水處理中常用的阻垢劑有聚磷酸鹽、有機膦酸、機膦酸脂、聚羧酸等[2]。

1.2.1聚羧酸：聚羧酸類化合物用量極少，同時對碳酸鈣垢具有良好的阻垢作用。

1.2.2有機膦酸酯：有機膦酸酯對抑制硫酸鈣垢的效果比較好，但是在抑制碳酸鈣垢的的產生效果較差，但是易水解，毒性低。

1.2.3有機膦酸：常用的有EDTMP、HEDP，對碳酸鈣、水合氧化鐵和硫酸鈣的析出有較好的阻礙效果。

2.物理方法

2.1膜處理法

膜處理法是最近30年來發展起來的一種高新產業技術，在目前工業循環水處理的研究中最活躍的領域之一。膜處理法是利用某些特殊的薄膜對工業循環水中的特定成分進行選擇性透過的方法的總稱。主要有以下兩種分析方法[3]。

2.1.1反滲透處理法：反滲透是通過給工業循環水一定的壓力，以該壓力為動力，并利用反滲透膜的選擇透過性的原理―只能通過過水而不能通過溶質，進而從工業循環水中提取達到標準要求的水分離過程。反滲透膜是一種將工業循環誰深度凈化處理中的有效分離技術[3]。

2.1.2納濾處理法：是近些年來發展較快的一種膜處理工業循環水技術，且操作水壓力僅為0.5MPa左右即可達到要求標準，同時對Ca2+、Mg2+等二價正離子具有較高的剔除率。與反滲透膜進行對比，工業循環水在納濾膜中的滲透率得到大大的提高，當水中含有二價離子以及分子量在500~1000的物質時，選擇納濾工藝更為先進[3]。

2.2陰極保護

陰極保護是加入含有某種離子的保護介質，借助于直流電流，該介質流入到被保護金屬周圍，使被保護的金屬負電位移到指定的保護電位范圍內，從而使該電極免于腐蝕的一種金屬保護方法。在工業循環水中，陰極保護方法可以分為二大類：第一類是外加電流陰極保護，該保護方法是通過外加電流來實現；第二類是犧牲陽極陰極保護，該方法師通過與犧牲陰極偶聯來實現。

四、結束語

隨著人們對工業循環冷卻水系統中問題的日益重視，開發新型的阻垢劑、緩蝕劑、殺生劑及其復合配方、研究各種水處理的應用技術已成為十分重要的任務。近年來，我國這個領域的研究已有了長足的進步，隨著“可持續發展戰略”的實行以及國家《工業節水十五規劃》的推進，相信我們會在水處理方面的研究和應用有很大的推動作用[5]。

參考文獻：

[1]閆中燦,陳紹建,張廣文.工業循環冷卻水處理機理及方法分析[J].東北電力技術, 2003,24(6).

[2]王蓉. 工業循環水的化學處理[J].貴州化工, 2011,36(5).

[3]楊思軍.工業循環冷卻水處理物理方法[J]. 中國科技博覽, 2010(14).

篇6

關鍵詞：中央空調;冷凍水;采暖水;水處理技術應用;誤區

一、引言

中央空調冷凍水與采暖循環水為封閉式，直接經過中央空調主機系統與各房間的末端即風機盤管相連，冷凍水與采暖水多為同一系統，在夏季走冷凍水，在冬季走采暖水，二種循環水系統各有特點，冷凍水存在問題主要是系統管網的腐蝕，由于管道、設備的腐蝕，并且由腐蝕引起的水質的二次污染，造成系統中雜質不斷增多,使水的濁度、色度不斷升高（冷凍水呈黃色或黑色），當系統中配備的過濾等裝置不盡合理時,無法將懸浮態的鐵銹等雜質去除，隨著系統的運行,水中的雜質就會在水流速度較慢的風機盤管中沉積下來, 出現末端風機盤管堵塞，使風機盤管工作狀況惡化,由于管網腐蝕,還會縮短其使用壽命, 導致換熱效率降低，能量消耗增大，造成很大浪費。因此，冷凍水循環系統存在的主要問題就是管網腐蝕問題；采暖水系統存在的主要問題由于其水溫較夏季工況高,除了易出現管網的腐蝕，水質極易惡化，從而引起管道末端設備的沉積污垢，比夏季工況更易出現末端風機盤管污垢沉積堵塞現象，還因加熱設備在水升溫過程中，水中的鈣、鎂離子易析出，沉積在換熱器表面，影響換熱效率。因此對于單管雙用系統，冬季采暖工況主要存在腐蝕問題及換熱設備結垢問題。

二、 中央空調冷凍、采暖循環水處理技術應用中的誤區

1采用軟化水的技術 采用軟化水方式，即在補水系統安裝鈉離子交換器，采用將水中結垢性離子如Ca2+、Mg2+離子通過置換去除的方法，但實際上，去除鈣鎂離子后，打破了離子平衡，導致嚴重腐蝕性傾向，相對腐蝕而言，結垢性離子Ca2+、Mg2+、堿度為保護性離子，軟化水正是由于去除了這些離子，增加了Na+、Cl-等腐蝕性離子，從而加重了設備的腐蝕，所以說軟化水雖然避免了結垢問題，卻加重了腐蝕，在國內，大多管路采用的是鍍鋅管材，極易出現腐蝕泄漏現象。由于冷凍水運行溫度較低，不存在生成鈣、鎂硬度垢的問題，相反，它帶來的腐蝕卻很明顯，因此，采用軟化水作為冷凍水的水處理方案是一個誤區；對于采暖水，當采暖水溫升至50℃-60℃時,若仍采用軟化水的處理方案，則只能解決采暖水系統中的結垢問題，而無法解決腐蝕問題，并會加劇腐蝕，也是不妥的。

2電子類水處理器和過濾器的處理技術 目前，在國內廣泛采用的電子類水處理設備大至分為四種：一是磁處理器,包括永磁、電磁；第二為靜電水處理儀（包括離子棒）,第三為電子水處理儀-高頻電磁場；第四為物理場射頻式水處理設備。 實踐證明上述各種水處理器在防垢、阻垢方面有較明顯的效果，而在防腐上的作用并不顯著，難以做到除垢與防腐一致的效果，在封閉式冷凍循環水系統中，主要解決緩蝕及高精度的過濾問題,使水中的懸浮態雜質穩定在20mg/l以下,故在系統中安裝磁、靜電、電子類設備再配套Y式、容積式等普通過濾器的方式，無法滿足系統對水質的要求及對水質的控制，普通過濾器過濾精度低，而高精度過濾器阻力過大，長期運轉效果不顯著，對于采暖循環水系統中，同樣存在著無法控制采暖水的水質的問題，因而選擇這些方式仍是一種誤區。

綜上所述，中央空調冷凍水、采暖水系統，存在的問題主要是腐蝕問題以及水質二次污染、惡化的問題,水垢只影響換熱器局部的換熱效率,而與系統管網無關，因此必須選用能夠達到除垢、防腐、殺菌方面都有明顯效果的水處理技術。目前，業界大多認識到水的軟化處理的弊端，不少軟化水裝置已停用。然而，電磁水處理器、靜電水處理器等具有安裝操作簡單、防垢除垢明顯、殺菌滅藻、不污染環境、運行費用低廉的特點，因而仍廣泛地應用于中、小型空調水處理系統，為了彌補其防腐功能弱的不足，應設置輔助處理方式，目前，有各種成功的應用方式，如對采用物理場射頻式水處理設備的，可以從根源上緩解系統腐蝕，通過電暈效應場，活性鐵質濾膜、機械變孔徑三位一體的復合過濾功能控制系統水質。使水質長期處在HG/T3729-2004標準范圍內。徹底解決由于水質問題引發的系列問題。 通常還可采用在系統中安裝"全程多功能水處理器"或者"防腐儀"與"黃銹水過濾器"的組合來完成處理。對于采暖水的處理，可以僅在換熱器被加熱媒入口安裝防垢專用設備"射頻除垢儀"等方法。實踐證明：通過不斷試驗與完善的化學處理方法，仍是目前中央空調水處理應用中最為普遍的一種方法，也是在工業水處理中應用面最廣、技術最成熟的一種方法。通過投加水質穩定劑，如緩蝕阻垢劑、分散劑、殺菌劑，使水中的結垢性離子穩定在水中，其原理是通過螯合、絡合和吸附分散作用，使鈣鎂離子穩定地通過螯合物絡合溶于水中，并對氧化鐵、二氧化硅等膠體有良好的分散作用。由于緩蝕劑在金屬表面形成不溶于水或難溶于水的保護膜，由于阻礙金屬離子的水合反應或溶解氧反應，而抑制腐蝕反應。

篇7

關鍵字：中水殺菌 氨氮致垢因素

中圖分類號：S482.2文獻標識碼： A

Abstract :reclaimed water contains more organic matter, nitrogen, phosphorus, alkalinity and chloride, sulfate, etc., so when used as make-up water of circulating cooling water for the operation of power plant,more problems will be produced.If organic matter, nitrogen and phosphorus nutrients that are needed by bacteria and algae are not controled strictly,more problems will be created because ofbacteria breeding and algae blooms,such as generating biological slime, dirt, accelerating the corrosion of circulating water pipes and condenser, and reducing the heat transfer efficiency of heat exchanger, etc. because calcium, magnesium, chloride, sulfate and basicity can cause system scaling, corrosion and other damage,so we should strengthen the control of the reclaimed water treatment and water index.

Key words: reclaimed water, sterilization, ammonia nitrogen, scale inhibition

概述

大唐七臺河發電有限責任公司自2000年投產以來一直使用七臺河桃山水庫水作為電廠循環冷卻水，但是2012年出現了歷史性水資源危機，從2012年7月份開始采用七臺河市污水處理廠處理后的城市中水作為機組循環冷卻水，從初期摻兌部分桃山水庫水，到后期全部使用城市中水作為機組循環冷卻水，完全滿足了電廠生產需求。

以下是2012年7月水庫水、城市中水及循環冷卻水水質分析對比表：

從表中可以看出，城市污水經過處理后的城市中水，基本能達到電廠循環冷卻水所需水質標準要求；再經過我廠的處理，則完全達到了電廠循環冷卻水所需水質標準要求。

二、城市中水作為循環水存在的問題及對策

中水與水庫水相比，中水中含有更多的有機物、氮、磷、堿度及氯化物、硫酸鹽等，所以在用作電廠循環冷卻水補充水時，會對循環冷卻水系統的運行產生更多的問題。其中有機物、氮和磷都是細菌、藻類所需要的營養物質，如不加以嚴格控制就會因細菌、藻類的大量繁殖、增生而產生更大的問題，如生成生物黏泥、污垢，加速循環水管道、凝汽器的腐蝕，降低換熱器傳熱效率等。而鈣、鎂、氯化物、硫酸鹽和堿度等又會造成系統結垢、腐蝕等危害。因此，應加強對城市中水的處理和出水指標的控制。

1、營養物質及細菌微生物

城市污水含有較高的有機物、氮和磷等菌藻所需的營養物，而冷卻水的溫度長期保持在25℃以上，在供氧充足的條件下，非常有利于冷卻水系統中微生物的滋生。若不加以控制，勢必會造成菌藻繁殖、生物粘泥和污垢增加，引起設備腐蝕和系統堵塞等問題，降低換熱器的傳熱效率。對此，一方面在凝汽器系統上加強膠球的機械清除效果，以防止細菌粘泥的沉積。另一方面應對所投加的殺菌劑加以控制，而殺菌劑的合理選擇以及殺菌工藝的確定，都將直接影響到經濟運行成本。

目前，在循環冷卻水中常用氯氣作為殺菌劑，但城市污水回用冷卻水的實踐證明二氧化氯殺菌效果較氯氣殺菌效果要好，因為氯是氧化性殺菌劑，會與還原性的氨發生化學反應，降低了氯的殺菌效果，并且回用水中氨氮濃度波動很大，難以確定氯氣的加藥量。而二氧化氯殺生能力是氯的20-25倍，具有用量少、效率高、速度快、藥效持續時間長、使用的PH范圍廣等優點，有實驗顯示2mg／L的二氧化氯作用30s后就能殺死近100％的微生物。最重要的一點，二氧化氯不與水中氨、有機胺類和酚類反應，消除了氨氮濃度變化對殺菌劑加入量的影響。二氧化氯由于不受回用水中氨濃度的影響，能有效地殺死回用水中的微生物，成為污水回用首選殺菌劑。

使用氧化型殺菌劑需要通過實驗來控制劑量。因為，城市中水中堿度和硬度都比較大，容易結垢，為了降低成本，減少排污，需要通過加入阻垢劑來提高循環水的濃縮倍率。氧化型殺菌劑對阻垢劑都有氧化作用，影響阻垢劑的效果。這就需要：一、控制使用劑量，作好殺菌和減少阻垢劑氧化的平衡。

二、在選擇阻垢劑配方時，盡量考慮使用耐氧化的藥劑。

2、氨氮

城市污水中氨氮的質量濃度一般為10mg／L，90％以上以氨的形式存在，這大大超過了冷卻水的回用標準(氨氮≤5mg／L)。 中水富含的氨氮，會對循環冷卻水系統產生多方面的影響。

首先，城市污水中的氨在潮濕空氣或含氧水中，對銅合金有嚴重的腐蝕作用，引起銅和銅合金應力腐蝕開裂，其原因是氨能和銅表面保護膜的銅離子和亞銅離子絡合，形成的銅氨絡離子具有良好的穩定性和可溶解性，使得銅表面的鍍膜很快被破壞，從而引起銅合金腐蝕。

其次，氨氮與次氯酸反應，降低氯的殺菌效果，同時增加的氯離子會引起不銹鋼晶間腐蝕，降低循環水PH值，加速磷系緩蝕阻垢劑的水解，消耗其有效濃度，增加正磷酸鹽濃度，加速磷酸鈣垢的生成。而氨是還原劑，會產生氧化還原反應，生成氨氮化合物，盡管這些化合物也具有殺菌作用，但其殺菌速度較慢，而且這些化合物在冷卻塔的吹脫作用下將會逸出，沒有起到有效的殺菌效果。

第三，氨氮還是微生物的營養物質，在冷卻系統內會滋生大量的微生物，使循環水系統產生生物粘泥、結垢增多，造成殺菌劑量的加大。

因此，城市污水處理用中控制氨氮的濃度尤其重要。

生產實踐發現，氨氮在循環冷卻水中不會發生積累，甚至會消失，對系統的影響并不是十分嚴重。其原因是由于氨在冷卻塔內發生了硝化反應，被解吸和降解，不會在循環水中積累，而氮硝化產生的硝酸，還能緩解磷酸鈣垢的沉積。

3、致垢因素

城市中水的堿度較高，比天然水含有更多的鈣、鎂和硫酸鹽，更易發生結垢，降低換熱器的換熱效率。為了防止結垢，就需要較大的排污量，增加了水量損失和殺菌劑、阻垢劑等化學藥品損失，提高了生產成本。為了合理利用資源，降低生產成本。一方面在中水處理方面需要采用完善的技術，提高中水水質。另一方面，在中水使用過程中，合理選用化學藥劑?，F在優質的阻垢劑可以保證循環水在硬度+堿度在≤1200mg／L甚至1500mg／L范圍內運行，充分利用水資源。

三、城市中水作為循環水的實踐

為了解決城市中水作為循環冷卻水普遍存在的問題，我廠采用加氯處理和投加專用阻垢劑將城市中水處理成適合電廠使用的循環冷卻水。加氯處理是安裝二氧化氯發生器成套設備，通過電解食鹽水，生產出以二氧化氯為主，伴有臭氧、氯氣、過氧化氫等多種強氧化劑同時起到殺菌效果的水溶液，定期投加入循環冷卻水中，同時起到殺滅細菌、有機物，分解氮類和調節PH值的作用，將循環冷卻水水質控制在PH值8.5-9.0、有機物小于60 mg/L；阻垢劑處理采用化學藥品A、B、C按照3:1:1比例自行配制的阻垢劑，連續投加入循環冷卻水中，將循環冷卻水水質控制總磷在2.0mg/L以上，濃縮倍率4.0左右。次氯酸鈉和阻垢劑加藥量通過循環冷卻水化驗數據進行動態調整。城市中水經過我們處理后，完全可以替代天然清水用作電廠循環冷卻水。

循環水檢測報告單

檢測日期：2013年4月23日

我們近一年的生產實踐表明，用城市中水用作電廠循環冷卻水，完全可以達到相同的冷卻、防腐、阻垢效果。

以下是我廠3月份#1機組和5月份#3機組檢修時，檢查凝汽器水側時的圖片及檢查結果：

圖片一： 2013年3月26日 #1機組凝汽器水側檢查圖片

#1機凝汽器水側檢查結果如下：

（1）A、B水側鋼管光滑，無垢，A、B側隔板呈灰白色光滑，無淤泥沉積。

（2）A 側出口管間金屬板表面稍有浮銹，B側出口管壁光滑，內壁光亮。

（3）A、B側水室有少量雜物，側壁無淤積物，呈黑色，有少量腐蝕。

圖片二： 2013年5月7日 #3機組凝汽器水側檢查圖片

#3機凝汽器水側檢查結果如下：

（1）A、B水側鋼管光滑，無垢，A側隔板呈灰白色光滑，無沉積。

（2）A、B側出口管壁光滑，內壁光亮。

（3）A、B側水室有少量雜物，側壁無淤積物，呈黑色，無腐蝕。

與天然清水相比，用城市中水用作電廠循環冷卻水，需要增加相應的水處理設備、投加殺菌劑和阻垢劑，處理起來更加復雜、監督、調整工作量更大、生產成本更高。但是，用城市中水用作電廠循環冷卻水，可以不僅節約天然清水的用量、還可以減輕城市廢水直接排放對環境的污染，具有較大的社會效益和環境效益。這也是我們大唐、七電公司必須承擔的社會責任。

我們用城市中水用作電廠循環冷卻水是使用時間還很短暫，對城市中水的處理的比較簡單、還不夠完善，今后還可以采用機械過濾、活性炭吸附、膜處理和反滲透等單獨或者聯合處理的方式來提高循環水水質，從而提高濃縮倍率，提供循環水的利用率，降低系統水耗。

作者簡介

篇8

關鍵詞：循環冷卻水；涼水塔；水處理；清洗預膜

中圖分類號：TV文獻標識碼： A

1引言

由于水具有很常見、比熱容大、流動性好等特點，被廣泛用為冷卻介質。隨著工業生產的發展，工業用水量越來越大，很多地區已經出現供水不足的現象，因此合理和節約用水已經成為發展工業生產中的一個重要問題。工業用水主要包括鍋爐用水、工藝用水、冷卻用水、廠區生活用水等，而其中用水量最大的是冷卻用水，所以加強循環冷卻水的技術應用及運行管理是非常有必要的。

2循環冷卻水系統

循環冷卻水系統，以水為冷卻介質，以冷卻設備、水泵和管道為主要組成，來實現生產設備的熱量轉移及工業用水的循環使用。循環冷卻水流經換熱器、冷凝器、反應器等生產設備后，溫度上升，后通過冷卻設備，水溫回降，再由機泵送回生產設備，如此往復運轉。其間，冷卻水在流經生產設備及管道時，會產生結垢、腐蝕、微生物滋生等問題；而冷卻設備在帶走熱量的同時也會帶走部分水分，造成水損失。解決這些問題，是循環水處理工作的目的。

2.1循環冷卻水系統分類

根據生產工藝要求、水冷卻方式和循環水的散熱形式，循環冷卻水系統又可分為密閉式循環冷卻水系統和敞開式循環冷卻水系統。

2.1.1密閉式循環冷卻水系統的水在移走換熱設備的熱量以后，密閉循環回用。

在此系統中，循環水不與大氣接觸，處于密閉循環狀態，循環水的損耗很少，如果選用密封性能很好的水泵，可以做到基本上不消耗水。但是，由于這種循環冷卻水系統所需費用較高，故一般只適用于被冷卻裝置散熱量較小、所要求的工作安全可靠度大或具有特殊要求的工業生產系統。

2.1.2敞開式循環冷卻水系統的水經由冷卻設備與空氣直接接觸冷卻后，再循環使用。

在敞開式循環冷卻水系統中，一方面循環水帶走物料、工藝介質、裝置或熱交換設備所散發的熱量;另一方面升溫后的循環水通過冷卻構筑物與空氣直接接觸，釋放熱量，然后再循環使用。

敞開式循環冷卻水系統是目前工業生產中應用最廣泛的一種冷卻水系統，根據與物料、換熱器等的接觸情況，可分為清循環（又稱間接循環）、污循環和集塵循環3種類型。其中清循環冷卻水系統在工業生產中最為常見。為此，本文后續內容均以清循環系統為介紹、研究的主體。

2.2清循環（間接循環）冷卻水系統

在這種系統中水通過冷卻器(熱交換設備)間接的與冷卻物料、工藝介質或裝置等接觸，因而又稱為間接循環冷卻水系統。由于采取間接冷卻方式，循環水除了水溫升高外，水質幾乎無污染，故不必另設凈水設備。但是，由于水在循環冷卻過程中不斷地蒸發，使其中的鹽類濃縮，因此需要排污和補充新水，以控制鹽量平衡和濃縮倍數，此系統的基本組成一般包括補充水的預處理、循環水的輸送泵、與工藝介質的熱交換、循環水的冷卻、藥劑的投加、冷卻水的旁濾、排污水的處理、控制檢測網絡和管道等設備，構筑物，裝置以及儀表等組成。如下圖（圖1）所示是一種常見的最簡單的清循環冷卻水系統。

3冷卻設施

在循環冷卻水系統中，用于降低水溫的設備或構筑物統稱為循環水冷卻設施。在敞開式循環冷卻水系統中，冷卻設施有冷卻塔、噴水池、冷卻池、河道冷卻、海灣冷卻設施，其中冷卻塔應用最為廣泛。

3.1冷卻塔的分類

具體內容如表1所示

表1冷卻塔分類

分類因素 類別

循環水是否與空氣直接接觸 密閉式冷卻塔

敞開式冷卻塔

通風方式 自然通風冷卻塔

機械通風冷卻塔

混合通風冷卻塔

用途 工業冷卻塔

民用冷卻塔

熱水和空氣的接觸方式 濕式冷卻塔

干式冷卻塔

干濕式冷卻塔

熱水和空氣的流動方式 逆流式冷卻塔

橫流式冷卻塔

混流式冷卻塔

噪聲級別 普通型冷卻塔

低噪型冷卻塔

超低噪型冷卻塔

超靜音型冷卻塔

其他 噴流式冷卻塔

無風機冷卻塔

雙曲線冷卻塔

其中濕塔因熱交換效率高而被廣泛應用，但是，在濕塔中水蒸發現象劇烈，水的蒸發帶來蒸發、風吹、排污損失，這些水的虧損必須有足夠的新水持續補充，因此，濕塔需要補給水。

3.2冷卻塔的工作原理

冷卻塔是利用水和空氣的接觸，主要通過蒸發散熱、接觸散熱兩種方式共同作用，來散去從換熱設備帶來的熱量的一種設備。其工作的基本原理是：干燥的空氣經過風機的抽動進入冷卻塔內，熱水自配水系統灑入塔內。當水滴和空氣接觸時，一方面加劇了水的蒸發現象，另一方面由于存在溫差，熱量由水傳向空氣，上升的空氣將熱量帶到大氣中，從而使得水溫降低。

兩種散熱方式所起的作用隨氣象條件而變化。在夏季氣溫較高，水與空氣的溫差較小，這時水的表面蒸發起主導作用，由于水有很大的汽化潛熱蒸發散熱量最高可占總散熱量的90%以上。在冬季，因氣溫低、蒸發量小，熱傳導的作用增強，一般可由夏季的10%一20%增至50%以上。

3.3冷卻塔的主要構件及作用

冷卻塔通常由塔體、配水系統、淋水裝置、通風設備、收水器和集水池(或水箱)等部分組成。

3.3.1塔體

塔體是冷卻塔的外殼，也是氣流通道，其形式和結構取決于冷卻塔的類型，有圓形、方形等。目前大中型冷卻塔多為鋼筋混凝土結構，小型冷卻塔多為玻璃鋼結構。

3.3.2配水系統

配水系統設于冷卻的作用是將需冷卻的循環水均勻地分配到下部的淋水裝置，以提高淋水裝置的冷卻效果。配水裝置通?？煞譃楣苁?、槽式和池盤式3種形式，此外還有噴水式配水裝置。

3.3.3淋水裝置

淋水裝置又稱填料，其作用是擴大需冷卻的循環水同空氣的接觸面積并延長水氣接觸時間，以增加水、氣間的熱濕交換，提高冷卻效率。填料是冷卻塔的重要組成部分。其所產生的溫降達整個塔溫降的60%一70%。填料按照塔內水冷卻的表面形式，一般可分為點滴式、薄膜式、點滴薄膜式三種類型。

3.3.4通風設備

自然通風冷卻塔的通風設備是高大的通風筒，機械通風冷卻塔的通風設備是風機，我國一般多采用置頂抽風式軸流風機。

3.3.5收水器

收水器通常用于機械式冷卻塔，用以減少風吹損失，構造恰當的收水器可以取得良好的節水效果。收水器一般由1一3層曲折波紋板構成。

3.3.6集水池

集水池用以收集、儲存冷卻的循環水并調節水量，它位于冷卻塔的塔底，通常也是積泥、排污、排空、補充新水、投加藥劑以及同循環水管線相連接的部位。如不考慮儲存或調節水量時，可設計成集水盤。目前中小型成品玻璃鋼冷卻塔常采用集水盤形式。集水池的容積多約為每小時循環水量的1/3~1/5。

4循環冷卻水處理

4.1循環冷卻水系統的問題

循環冷卻水在不斷循環使用過程中，由于水的溫度升高、蒸發等原因，使得各種無機離子和有機物質不斷濃縮，而冷卻設施在經受風吹雨淋的同時，也把灰塵雜物等帶入循環冷卻水中，加之系統本身的設備結構和材料等多種因素的綜合因素，循環冷卻水系統會產生腐蝕、結垢、粘泥等各種嚴重的問題。

4.1.1腐蝕

所謂腐蝕，是指通過化學或電化學反應使金屬被消耗破壞的現象，在循環水系統中，主要以溶解氧腐蝕為主，這種腐蝕除了會造成系統的輸水管線、水冷設備損壞或使用壽命減少外，還會由于腐蝕造成水冷器泄漏而引起工藝介質的污染或計劃外的停車事故等，另外由于腐蝕產生銹瘤，會引起換熱效率下降或管線堵塞等危害。

4.1.2結垢

結垢是指水中溶解或懸浮的無機物，由于種種原因，而沉積在金屬表面。敞開式循環冷卻水系統的結垢的主要成分有碳酸鈣和腐蝕產物二種。系統結垢主要引起水冷設備換熱效率下降，管線的阻力增大，導致循環水量減少或細管的堵塞，多數情況下還伴有垢下腐蝕。

4.1.3粘泥

粘泥指金屬列管等內壁附著的粘質膜，生物粘泥主要由細菌及藻類等微生物的分泌產物粘附了水中懸浮雜質而形成，生物粘泥的產生主要會導致傳熱效率下降，列管堵塞，增加局部腐蝕等危害。

4.2循環冷卻水處理藥劑

為了解決上述問題，往往需要向循環水系統中加入水處理藥劑及水質穩定劑，來消除或減小循環冷卻水對設備的損害，保證循環水系統的經濟、正常、安全運行。循環水處理常用的有三類藥劑：阻垢分散劑、緩蝕劑、殺菌滅藻劑。

4.2.1阻垢分散劑

阻垢分散劑是含有羧基、羥基、硫磺酸、膦酸基等基團的共聚物，由于它的直鏈上和部分支鏈含有膦酸基，因此具有優異的防垢性能，并有一定的防腐效果。阻垢分散劑通過晶格畸變，增溶，分散的作用抑制垢質的形成，減弱垢質的硬度。

4.2.2緩蝕劑

將緩蝕劑添加到水溶液介質中能抑制或降低金屬和合金的腐蝕速度。它的用量很小(0.1%～1%)，但效果顯著。緩蝕過程復雜，緩蝕劑有多種多樣。概括起來講，緩蝕劑是通過電化學作用和物理化學作用（主要是成相膜、吸附膜作用），來減小金屬的腐蝕速率。

4.2.3殺菌滅藻劑

控制冷卻水系統中微生物生長的最有效和最常用方法為向冷卻水投加殺菌滅藻劑。殺菌滅藻劑種類繁多，一般都具備良好的殺生效果、黏泥和藻層的剝離能力、與其他水質穩定劑的相容性和寬廣的 pH 值適用范圍的特點。

殺菌滅藻劑可分為氧化性殺菌滅藻劑和非氧化性殺菌滅藻劑。

氧化性殺菌滅藻劑一般都是較強的氧化劑，能使微生物體內與新陳代謝有關的酶發生氧化反應而殺滅微生物，其也會對其他水處理藥劑產生氧化分解作用，從而影響緩蝕劑、阻垢劑的處理效果。非氧化性殺菌滅藻劑則是以毒性作用于微生物的酶，干擾破化其正常的新陳代謝的進行。

4.3循環冷卻水系統的運行管理

循環冷卻水系統運行的日常管理主要根據水質變化情況進行及時相應調整，化驗室每天定時進行分析并及時把數據回報有關部門和單位。以便及時對水質進行加藥、排污、補水等調節。常用的循環水水質指標有鈣硬度、總堿度、PH值、濃縮倍數、總磷、正磷、氯離子濃度、總鐵、粘泥量、異養菌、電導率、濁度、懸浮物等。

4.3.1鈣硬度、總堿度

總堿度是循環水操作控制中的一項指標，當濃縮倍數控制穩定，沒有其它外界干擾時，由總堿度的變化，可以看出系統的結垢趨勢。硬度指水中的鈣鎂離子濃度的總和，也是循環水操作控制中的一項重要指標。必須將循環水的鈣硬、總堿度控制在配方要求的范圍內，若水質條件發生變化，則必須相應調整水穩配方。

4.3.2pH值

隨著濃縮倍數的升高， pH值也不斷上升。當濃縮倍數一定時，循環水的pH值也趨于穩定。

4.3.3總磷、正磷及氯離子

測定循環水中總磷的目的是為了計算循環中有機膦的含量，緩蝕阻垢劑中含有有機膦酸鹽，在循環水的運行過程中，如果遇到強氧化劑（如殺菌滅藻用的氯氣、二氧化氯等）或高溫，則有機膦會部分分解為硫酸根，降低藥劑的有效成分。當循環水中的磷酸根含量過高時，還有生成磷酸鈣沉淀的可能，因而應檢測控制。氯離子濃度過高會加速設備的腐蝕，特別是不銹鋼設備，對氯離子特別敏感，因而在運行中應檢測控制。

4.3.4粘泥

循環水系統，溫度適宜、通風良好、光照充足，是微生物生長的理想環境。在循環冷卻水系統中，微生物的危害主要是生物粘泥帶來的危害，生物粘泥一旦形成，就必須進行殺菌清洗剝離。

4.4清洗預膜

為了除去系統中的垢和腐蝕產物，需要對系統進行定期清洗，并為系統預膜作準備。使藥劑在投加后穩定運行，減少系統內腐蝕產物及沉積物，當系統檢修后重新開車或裝置運行時間過長時，需要對循環水系統進行預處理。預處理包括化學清洗和預膜處理。

4.4.1化學清洗

化學清洗是針對整個系統進行的，其目的是為了清除因設備檢修后換熱設備和管道中的油污、電焊渣、腐蝕產物和沉積物等物質，使得投用緩蝕劑后能在設備表面形成一層致密、均勻的薄膜，以防止設備的腐蝕，同時提高換熱效率，滿足生產裝置工藝操作條件，保證長周期平穩運行，降低能耗和延長設備的使用壽命。

4.4.2預膜

預膜又稱基礎處理，循環水系統的預膜是為了提高緩蝕劑的成膜效果，常在循環水系統初期投加較高濃度的緩蝕劑量，待成膜后，再降低藥劑濃度維持補膜，即日常的正常處理。其目的是希望在金屬表面上能很快形成一層保護膜，提高緩蝕劑抑制腐蝕的效果。預膜時的藥劑可采用專用的預膜藥劑也可利用循環水系統的日常處理藥劑。

4.4.3清洗預膜實例

現已藍星化工新材料（天津）廠2014年循環水系統清洗預膜方案為例，介紹清洗預膜工作?；痉桨溉缦拢?/p>

(一)目前循環水系統各項水質數據（2014年5月平均數據）

濁度 鐵離子/ ppm PH值 鈣離子/ ppm 粘泥量/ ml

最大值 11.00 0.07 9.56 35.91 0.80

最小值 1.00 0.04 9.29 27.93 0.50

平均值 2.52 0.05 9.47 31.66 0.67

(二)所需藥劑

藥劑名稱 數量（Kg） 作用

PM105 1000 剝離粘泥（清洗）

PM109 5000 除銹除垢（清洗）

PM103 1125 緩蝕、阻垢劑（預膜）

CaCl2 根據水質分析數據投加控制Ca濃度在50PPM左右 補鈣劑

(三)操作步驟：

1.大修前清洗：

（1）制定清洗日期的安排，在此期間通知調度所有的使用循環水的管線、閥門必須全部打開不得向外排放和向循環水內串水。

（2）12日9點開始清洗,一次性投加PM105藥劑500kg（藥劑濃度按120～150ppm,循環水現有水量按2500 m³計）。4小時后,一次性投加PM109藥劑2500kg（藥劑濃度按300～500ppm,循環水現有水量按2500m³計）。循環水系統持續運行。

（3）循環水系統清洗時間計劃為24小時,運行過程中水質參數濁度、Ca2+、Fe2+離子濃度等應不斷增加,直至這些參數測定值不再增加時，清洗方結束。期間監測出水和回水的PH值、濁度，鈣、鐵離子濃度。

（4）循環水系統停車，排放循環水，清理循環水池。

2. 預膜前的清洗：

（1）大修后，6月24日開始清洗,計劃24小時完成。

（2）大量補水，同時投加PM105藥劑500kg,待循環水池達到正常液位后，循環水裝置開車。

（3）4小時后,投加PM109藥劑2500kg,循環水系統清洗時間計劃為24小時。期間監測水質變化，監測出水和回水的PH值、濁度，鈣、鐵離子濃度，其數據應逐漸升高，當出水、回水的參數數值達到基本一致，趨于平穩狀態時，清洗結束。

（4）循環水置換。排污,同時補充新鮮水,至濁度

注:在此期間通知調度,所有使用循環水的裝置管線閥門必須全部打開,清洗期間不得向外排水,補水。

3.預膜

投放預膜劑PM-103 1125kg,CaCL2 200kg,運行48小時,期間要求出水、回水的總磷指標在180～200ppm左右, Ca2+在50ppm左右,水溫要求在28℃度左右。根據循環水現場掛片預膜情況來決定是否需要延長預膜時間。預膜完成后，逐漸用清水置換預膜藥液（隨排隨補）,必要時添加日常藥劑，使各項水質參數達到指標要求后，循環水系統進入正常的運行工作狀態；

注:在預膜期間要求分析人員每兩小時分析數據一次,趨于穩定后,每4小時分析數據一次。并做好記錄。

5、結語

總而言之，對于企業而言，循環水處理工作具有相當重要的經濟及社會效益。因此，企業只有進一步加強循環水處理技術的創新，制定科學合理的循環水管理體系，方可切實確保循環水處理系統運行過程的可靠性、高效性及其安全性，從而收到良好的水處理效果，推動企業的可持續發展。

參考文獻

【1】周本省《工業水處理技術》，化工出版社，2003 年 3 月

【2】祁魯梁、李永存、張莉《水處理藥劑及材料使用手冊》，中國石化出版社，2006 年 6 月

篇9

關鍵詞：循環冷卻水 水質穩定劑 緩蝕 阻垢

1 化肥循環水系統運行現狀

我公司化肥廠循環水系統原用水穩劑Z851是公司研究所于20世紀80年代初期針對當時化肥系統運行工況研制開發的一種鉬磷鋅系水穩劑。該水穩劑對當時化肥廠的水處理起到了一定的積極作用。但隨著時間的推移，化肥循環水系統的運行工況和水質狀況都起了一系列的變化，Z851在應用中日漸暴露其不足，其主要表現為：缺少對銅換熱器的緩蝕能力，碳鋼腐蝕嚴重，結垢現象也較為突出，部分高溫水冷器夏季有冷卻不下來的現象，現場監測數據超標嚴重。表1、表2分別是化肥廠使用Z851水穩劑條件下現場監測數據和水冷器垢樣分析結果。

從表2數據來看：銅和不銹鋼水冷器垢樣中的結垢因子（CaO+MgO+P2O2）都在40％以上，ZnO質量分數在20％以上，說明循環水系統中結垢和鋅鹽沉積都相當嚴重[1]；而碳鋼水冷器垢樣中的Fe2O3含量又反映出碳鋼的腐蝕也是不容忽視的，從表1數據又同時印證系統結垢腐蝕的嚴重性。這說明使用Z851水穩劑，其緩蝕阻垢性能都已遠不能滿足目前化肥循環冷卻水系統的運行狀況，為此研制開發新型水穩劑勢在必行。

2 新型水穩劑的實驗室研制

化肥廠循環冷卻水的補充水有兩種水源：水庫水和河道水，具體水質數據見表3，一般現場使用時是一種水源單獨補加，當某種水源供水不足時，再換用另一種水源，但兩種水都是超低硬度、低堿度的強腐蝕性水，經濃縮5－7倍后，仍有一定的腐蝕性，又呈現較強的結垢趨勢，這對開發新水穩劑提出了更高的要求，要求其不僅有優良的緩蝕性能，同時有很好的阻垢分散性能。

表1 化肥廠近兩年現場監測試管數據 年份 碳鋼試驗 銅試驗 腐蝕速率／

（mm·a-1） 粘附速率／

(mcm) 腐蝕速率／

（mm·a-1） 粘附速率／

(mcm) 1998 0.2268 18.22 1999 0.2473 29.17 0.2229 10.58 總公司標準

(550℃灼減) w

(950℃灼減) w

(酸不溶物) w

(CaO+MgO) w

(P2O5) w

(Fe2O3) w

(Al2O3) w

篇10

關鍵詞：油污清洗劑 循環冷卻 除油

1 前言

在煉化系統中，隨著冷換熱設備運行周期的不斷增長，冷換設備不斷老化，再加上物料腐蝕、操作波動等因素，導致冷換設備的物料泄漏成為煉油生產中常見的問題。泄漏的物料進入循環水系統后，致使循環水水質惡化，水處理難度加大，水體平衡被破壞，水處理藥劑對冷換設備的緩蝕阻垢性能降低，最終造成保護膜不能形成或形成的保護膜不完整而使管束產生局部腐蝕。另外泄漏的物料還會在金屬管壁上粘附，同時使原有浮在水中的微生物粘泥、灰塵、污垢等在管束內集起，形成沉積物，進而形成沉積物下腐蝕。因此，循環水中漏入介質后，循環水的水質處理成了循環水處理的棘手問題，油污清洗劑是解決這一問題的有效措施。

2 除油方法及作用機理

由于煉化系統中泄漏油品較為常見，因此，行內的專家對漏油后循環水處理技術推出的也較多，目前常用的方法主要有化學除油方法和生物除油方法兩種。

化學除油方法是利用除油劑將水中的油品均勻分散乳化而改性，或利用集油劑把水中的油品聚集成一層厚油漂浮水面，并通過漂油、收油等方法加以去除。生物除油方法則是利用生物酶制劑，通過氧化、脫氫、脫鹵、脫碳、水合等一系列的生物和化學作用，使粘性的油塊，變性成為松散的非粘性的物質，并可隨循環水的排污而帶出系統。

大慶煉化公司循環水除油采用的是化學方法，即將油污清洗劑加入水中，通過破乳將油不斷地聚集在水體表面，并通過收油設施實現油水分離。該油污清洗劑的作用機理是通過分子壁上帶有的正電荷破除O/W或W/O型乳化油，通過具有較強滲透能力的滲透劑直接作用于碳鏈來加速破乳，最終實現除油。

3 SY-102型油污清洗劑的主要性能

⑴ SY-102型油污清洗劑是一種有效的滲透劑、分散劑和微生物分散劑，該產品的獨特性主要來自于它同時具有疏水性和親水性，在抑制蠟油、石油和微生物等有機物造成沉淀方面尤其有效，當用作生物分散劑時，由于含有醛類殺生劑，因此，它能夠強化任何生物殺生劑的效力，它的存在使殺菌劑更好地滲入菌泥和大量藻類中，使殺生劑更直接作用于微生物細胞。

⑵ SY-102型油污清洗劑的疏水性使其能在金屬表面形成一層有機物保護膜，防止腐蝕，因此對系統不會產生腐蝕影響。

⑶ SY-102型油污清洗劑是一種陽離子型的高分子有機物，與常用的緩蝕阻垢劑的配伍性良好。

4 系統應用概況

大慶煉化公司共有四個循環水場。總供水能力為47000t/h，其中第三循環水場泄漏比較頻繁，因此，在該系統油污清洗劑使用量與使用頻次較多，使用效果也較為明顯。該系統總設計供水能力18000t/h，于1999年投產，主要擔負ARGG裝置，油廠的循環水供給，目前運行濃縮倍數平均在4倍以上。2003年，因ARGG裝置的3臺柴油換熱器交替泄漏，造成水質濁度、油含量嚴重超標。雖及時發現問題，并將泄露換熱器切出系統進行處理，但因泄露反復，不僅使水質惡劣，而且油污還在冷卻塔填料、噴頭、冷換熱設備表面等處粘結聚集，對此，在調查研究的基礎上，我們選用SY-102反向破乳油污清洗劑進行除油處理，取得了較好效果。

5 漏油后水質狀況及危害

煉油裝置泄露后對循環水系統及冷換設備都有較大的沖擊，主要表現在以下幾個方面：

⑴ 循環水濁度大幅度上升，在第三循環水場濁度最高達到964.15mg/L，為正常水平的近48倍；水中的生物粘泥大幅度上升，最高為11.2mL/L3，為正常水平的近4倍；水中溶油含量最高達到36.07g/L，為正常水平的近6倍。腐蝕率、粘附速度大幅度上升。

⑵ 泄漏的油經涼水塔噴淋冷卻后，黏附在冷水塔噴頭與鄰水填料表面，降低了淋水填料的散熱性能，影響冷卻塔的冷卻效果。同時由于循環水的沖刷，粘附的油緩慢釋放，使循環水水質無法在短期內恢復至原有水平。

⑶ 未經涼水塔隔離的油通過循環水泵再次進入系統循環，在低流速處沉積，引起垢下腐蝕，同時進入旁濾系統，造成濾料失效，且無法恢復。

⑷ 油膜沉積在換熱管束表面影響了傳熱效果，同時阻礙了藥劑緩蝕阻垢能力。

6 SY-102反向破乳油污清洗劑的除油過程

根據藥劑供應商提供的操作方案，現場使用時，為了達到既經濟又能起到較好除油效果，投加時采用從高濃度到低濃度分段投加。每個階段加入濃度分別為120mg/L 、80 mg/L、50 mg/L，每次加藥后封閉運行24～48h。

⑴ 油污清洗劑加入水中8～10h后，水中濁度開始下降，即清洗劑產生了分散作用。

⑵ 水中油含量變化。油含量從加藥前的5.35mg/L降低到0.91mg/L，減少了4.44mg/L，去除率達到97.2%。從含油的變化情況看，該藥劑以達到了破乳除油的效果。

⑶ 水體表面聚油增多，水中乳化油逐見減少，原有的小顆粒渣油逐漸聚集成大微粒懸浮在水表面，通過收油去除，水質逐漸澄清。

⑷ 水中生物粘泥量迅速減小，24h后水中的粘泥從11.2mL/m3下降到 4.0mL/m3。