冷却水水处理方案.doc

冷却水水处理方案20140605.doc冷却循环水处理方案

在开放循环冷却水系统中, 循环冷却水会被溶解氧所饱和;由于循环冷却水在冷却塔中部分蒸发, 所以循环冷却水含有的各种溶解固体和离子的浓度要比补充水的高。如果不对循环冷却水系统进行科学合理地处理,在热负荷条件下,诸如腐蚀,结垢,生物粘泥等障碍就会发生。这些问题将会降低系统的使用效率、非计划性停产和缩短设备的使用寿命等问题,给贵司造成不必要的损失。
1、腐蚀
金属腐蚀是经由化学或电化学反应而导致金属毁坏的现象。最主要的腐蚀问题是由氧气所引起的,冷却水于冷却水塔中与空气密切接触,水中溶氧高达 8~10 mg/l 极易促成腐蚀。
碳钢材质与水中氧气作用而腐蚀,其反应如下:
图1 腐蚀电池示意图
当微生物繁殖时,其微生物体的分泌物与冷却水有机物、无机物聚积而形成的黏泥,沉积在系统中时,将造成沉积下腐蚀。沉积物上下界面因溶解氧浓度不同将会造成氧浓差电池于沉积物下发生严重腐蚀现象,如图2。
图2 碳钢挂片垢下腐蚀图
两种不同金属互相接触时,因金属间电位差造成电偶腐蚀, 例如热交换器铜管与碳钢端板,其接触部份的钢铁材质会因此加速腐蚀,如图3:
图3 电偶腐蚀
其他影响腐蚀的因素尚有pH、间隙、溶解盐类、温度、流速等。
2、结垢与沉积
沉积物主要分为两类,一是硬质的结晶型水垢如 CaCO3 、CaSO4或 MgSiO3等,另一种为软质的不定形杂物如淤泥、氧化铁、工艺泄漏物、微生物繁衍产生的黏泥等沉积物。沉积物发生的危害除堵塞管道,影响热交换,降低设备产能外,更可能因无预警停机造成损失(物料、设备更换、清洗费用),此外沉积物下方会因为氧气浓度与外界的不同而产生氧浓差电池造成垢下腐蚀。
结晶型水垢源自于在水中之 Ca2+﹑HCO3-、SO42-、Mg2+、SiO32-等离子经浓缩过饱和而结晶沉淀。上述离子浓度、 pH 及温度愈高则愈容易形成水垢。软质沉积物的产生则源自水中悬浮固体、有机物、油脂等物质( 即不溶解固体) 沉淀,一般容易发生于水流速较慢(流速低于 1m/s)的地方,如管壳式热交换器壳侧,热交换器出口管端及管板上。
下图为冷凝器结垢图:
图4 冷凝器结垢图
3、微生物
微生物一般可分为细菌类、真菌类、以及藻类三种。由于其散布在自然界各个角落,而冷却水温度及pH 常在微生物繁衍的范围内,若未能加以控制,则微生物会不断的繁殖生长,产生黏泥污塞热交换器,且在黏泥沉积物地方造成沉积物下方腐蚀,导致设备损坏。此外藻类之生长需要阳光,故常发生在冷却水塔曝光处及散水盘上,它除因光合作用产生氧气,造成系统腐蚀率增加外,并且会腐化木材影响散水效果,藻类有时掉落水中,细小者增加冷却水浊度,大者则可能堵塞管路。
图4 细菌危害图
在水处理中,腐蚀、结垢、沉积以及微生物几者之间的关系如图八所示:
图八腐蚀、结垢、沉积以及微生物关系图
由图可以看出,这些问题是相互影响的。水处理过程是一个动态平衡,所以,要解决好系统中出现的问题,必须在处理过程中综合考虑各种因素对水系统的影响,才能起到良好的处理效果。
二. 日常水处理方案
2-1. 水系统的水量平衡
根据贵公司的补水水质,系统按贵工厂浓缩倍数8倍来运行冷却水系统的水量平衡预测值如下:
表-5: 系统水量平衡
循环冷却水系统
循环水量※1
m3/h
5000
保有水量※1
m3
1000
温度差
℃
5
蒸发损失量※2
m3/h

强制排污量
m3/h

补水量※3
m3/h

浓缩倍数※4
倍
8
运转时间
h/年
8640
备注:
※1:参数由贵公司提供
※2:蒸发量=×循环水量(m3/h)×温度差(℃)
※3:补水量=蒸发损失量+强制排污量
※4:浓缩倍数是根据贵司的补水水质分析结果预计的,运行时,可以根据当地的补水水质进行调整。
3-
根据贵公司的补水水质,当我们推荐贵工厂循环冷却水系统按浓缩倍数8倍来运行时冷却水系统的补给水水质和预想的冷却水水质。
表-6: 补水和冷却水水质(N=6-8)
项目
自来水
循环系统
pH(25℃)


电导率(us/cm)
103
700
M-碱度(mg CaCO3/L)
20
140
钙硬度(mg CaCO3/L)
28
196
总硬度(mg CaCO3/L)
32
224
***离子(mg Cl-/L)
5
90
铁(mg Fe/L)



综合考虑补给水水质属于腐蚀性水质,装置的操作条件,冷却水质,排水要求等条件,特推荐如下化学处理方案。
4-1、