公用工程循环水

循环水中沉积物的控制：


1、加酸: 通常加硫酸。加酸后，循环水的PH值会下降，如不注意控制而加酸过 多，也会加速设备的腐蚀，在操作中我们要分析循环水的PH值来控制 加酸的量，pH控制在7.8-8.8。加酸的目的是防止发生后沉淀和满足 后续系统对水质的要求。如果不加酸，则高pH值的水池出水中一些来 不及沉淀的物质会在后续系统结垢，以及高pH值的澄清出水进入循环 冷却水后发生新的沉淀反应，如： Ca(HCO3)2+2OH- = CaCO3 ↓+2H2O+CO322、加缓蚀阻垢剂 为了控制循环冷却水流经的管道和热交换设备的腐蚀、结垢，必须向 循环冷却水投加缓蚀阻垢剂。另外，在系统正常运行之前，必须先投 加预膜剂，使金属表面形成一层完好的缓蚀阻垢保护膜。
公用工程-循环水
循环水运行与控制
2015年3月9日
系统简介



循环冷却水系统：指以水作为冷却介质，由换热设备、水 泵、管道以及其他有关设备组成，并循环使用的一种给水 系统。 循环水的任务：负责向各个生产装置区输送合格的循环水。 来满足各界区的工艺要求。再将各界区内的循环冷却水回 收经冷却塔冷却，汇集于塔低吸水池，经循环水泵重新加 压输送，循环重复利用；并负责循环冷却水的水质稳定处 理。 循环冷却水处理的任务：循环冷却水的水质比补充水的水 质差，表现为腐蚀和结垢倾向增强。由于循环水水温特别 适宜细菌繁殖，微生物引起的腐蚀和粘泥现象尤为突出， 因此，循环冷却水处理的任务是阻垢、防腐和杀生。
敞开式冷却塔示意图
循环水常用名词、术语：



循环水冷却系统：指以水作为冷却介质，由换热设备、水泵、管道 以及其他有关设备组成，并循环使用的一种给水系统。 冷却塔：用来冷却换热系统中排除的热水的设备。 保有水量：循环水系统内所有水容积的总和，等于水池容积及管道 和水冷设备内水的容积总和，以V表示，单位t。 补充水量：循环水在运行中补充的所损失的水量。以M表示，单位 t/h。 补充水量=蒸发损失+风吹损失+排污损失+渗漏损失。以E表示， 单位t/h。 排污水量：根据循环水的浓缩倍率所排出的循环水量。以B表示， 单位t/h。 旁滤量：从循环冷却水系统中分流出来的部分水量，按要求进行处 理后，再返回到系统中。以F表示，单位t/h。

2 结垢问题
结垢是指在水中溶解或悬浮的无机物，由于种种原因，而 沉积在金属表面，循环冷却水系统的结垢主要成分有 CaCO3和腐蚀产物二种，由于缓蚀剂使用使腐蚀产物大大 减少，而以CaCO3垢、Ca3(PO4) 2垢、Zn垢等为主要成份。 由于垢的产生会引起水冷设备换热效率下降，管线的阻力 增大，导致循环水量减少或列管的堵塞等，循环冷却水系 统中影响结垢的主要因素是冷却水pH、总碱度、水温、流 速及金属表面状况等。






浓缩倍数：循环水中含盐量浓度与补水中含盐量浓度的比 值。（由于循环水蒸发、排污、风吹以及渗漏损失而使系 统中循环水量不断减少，而各种矿物和离子浓度就会越来 越浓，为了使水中含盐量维持在一定的浓度，必须补充新 鲜水，排出一定量的浓水。） 浓缩倍数的计算 浓缩倍数是循环冷却水管理的一项重要指标。目前水质管 理有二种方法，一般对补充水中含盐量受季节变化不大的 水质以控制离子浓度为主。反之以控制循环水中离子强度 为主。 循环水中总固体浓度或不与其它离子起反应的某一离子浓 度与补充水中总固体浓度或相应离子浓度的比值称浓缩倍 数，以N表示。 N=C/CM=M/B=(E+B)/B 式中：C： 循环水中某离子浓度(mg/L) CM：补充水中某离子浓度(mg/L) 当循环水设备处于正常运行时，蒸发水量E的值是一定的， 所以浓缩倍数可以通过改变排污量B来调节。




有害离子引起的腐蚀 循环水在浓缩过程中，除重碳酸盐浓度随浓缩倍数增长而增长外，其 他的盐类如氯化物、硫酸盐等的浓度也会增加。当Cl-和SO42-离子浓度 增高时，会增加腐蚀速度。Cl-和SO42-会使金属上保护膜的保护性能降 低，尤其是Cl-的离子半径小，穿透性强，容易穿过膜层加速阳极反应 的进行使腐蚀加速。 对于不锈钢和铜换热设备，Cl-是引起应力腐蚀的主要原因，因此冷却 水中Cl-离子的含量过高，常使设备上应力集中部分迅速受到腐蚀破坏。 微生物引起的腐蚀 微生物的滋生也会使金属发生腐蚀，这是由于微生物排出的粘液、无 机垢和泥沙杂物等形成的沉积物在金属表面和沉积物之间使得厌氧菌 繁殖更快，它分解水中的硫酸盐，产生硫化氢引起碳钢腐蚀。
硫磺换热器图片

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3、加杀菌剂 为了控制菌藻类等微生物的繁殖，必须向循环冷却水中投加杀生剂， 并且定期更换药剂杀菌灭藻。 二氧化氯的杀生有什么特点 ：二氧化氯是一种氧化剂杀生剂，在PH 值6～10的范围内进行有效地杀生，没有明显的液氨和含氨基 余氯高于和低于指标有何不利 ： 高于指标：（1）可能会引起低PH 漂移，使金属保护膜被破坏而引起腐蚀；（2）Cl－会增多，引起不锈 钢设备的晶间腐蚀和应力腐蚀，使设备局部穿孔及断裂现象；（3） 不必要的浪费。低于指标：达不到杀菌灭藻的目的，可能造成微生物 大量繁殖、水质污染、微生物粘泥多，系统堵塞，设备局部穿孔等现 象。 加氯后循环水的PH值为何会下降 ：氯溶解在水中与水发生化学反应, 生成次氯酸和氯化氢 Cl2+H2O≒HOCl+HCl HCl→H++Cl HCl是强电解质,电离出H+、Cl-，水中的H+增多，而水中的氢离 子浓度 [H+]可表示溶液的酸性程度,水的具体酸碱度可用PH来表 示: PH=lg=-log[H+]即氢离子浓度越大PH值越低。
循环水的组成及作用


冷却塔：是热水与冷空气直接接触的场所； 风机：加速空气流动，使热水与冷空气充分交换； 循环水泵：为冷却水的循环提供动力； 热交换器：是冷却水与工艺介质进行热交换的场 所； 管网：循环冷却水流通的管道； 蓄水池：储存水。
车间循环水水质指标的控制
控制项目 PH 控制指标 6.5-9.5


3 粘泥问题 粘泥是水中的悬浮物沉积而形成的，可能来自环境，也可能来自系统 内部。粘泥的沉积来自低流速区或流速受限地区。粘泥包括各种形式， 如：昆虫、软体动物、泥沙、铁锈、油和油脂、其它部位形成的垢和 其它各种碎片。软性物质，如：油/油脂/生物团的存在，通过捕获悬 浮物质，形成粘泥团，会加速沉积物的增长。生物粘泥主要由于细菌 及藻类等微生物分泌产物同时粘附了水中悬浮杂质而形成，生物粘泥 产生的后果与结垢一样会影响传热，堵塞列管，引起局部的腐蚀等危 害，影响粘泥生成主要因素与水温、pH、溶解氧、营养源及金属表面 特性等有关。系统工艺物料泄漏对生物粘泥繁殖更为有利。 4 微生物问题 微生物是系统存在的微小生物的总称，其自身或其代谢产物－生物粘 泥，是系统产生故障的主要原因。冷却水系统为微生物的生长提供了 相当适宜的生长和繁殖的环境，这些有机物包括藻类、真菌和不同种 类的细菌：好氧菌、厌氧菌和铁细菌。最明显的就是粘液、发臭物质、 生物团在设备上的沉积。位于垢下的厌氧菌会通过造酸作用加速局部 腐蚀。其它菌种，如真菌会恶化冷却塔的木质构件。由于水质为污水 处理排放水，水中有机物COD和BOD含量可能较高，同时微生物和生 物粘泥问题应是这类水质的主要问题。


结垢原理
工业循环冷却水中硬度物质，其存在形态以钙、镁的重碳酸盐Ca（HCO3）2和 Mg（HCO3）2为主，都为易溶盐类。但在冷却水中重碳酸盐的浓度随着蒸发 浓缩而增高，当其浓度达到饱和状态，会从水中析出；或经过换热器传热表 面使水温升高时，发生如下反应： Ca(HCO3)2=CaCO3 ↓+CO2 ↑+H2O 冷却水经过冷却塔时产生气水分离，溶解在水中的游离CO2要逸出，这就促使 上述反应向右方进行。 反应产物CaCO3为难溶物质，且富有粘性，沉积在换热器表面，形成致密的碳 酸钙水垢。水垢使换热器效率下降，真空度降低，系统阻力增加，设备出力 下降；严重时，会使换热器堵塞，同时产生垢下腐蚀。
电导率
总磷（以PO43-计）
≤2500µs/cm
4-6mg/L
Cl浊度
余氯 总铁 浓缩倍数
<300mg/L ≤10mg/l
0.5-1.0mg/L ≤ 1mmol/L 3-5
循环冷却水系统产生的问题





水系统常见问题 冷却水在循环使用过程中，由于水的不断蒸发，水中的有害离子和钙镁离子 成倍增加，会导致腐蚀、结垢和生物粘泥滋生等危害，产生以上危害的原因 及对水冷设备的影响如下： 1 腐蚀问题 所谓腐蚀，即金属和它所在环境之间的电化学反应而引起金属的破坏现象。 在冷却水系统中，腐蚀主要是由氧引Байду номын сангаас的电化学腐蚀、有害离子引起的腐蚀 和微生物引起的腐蚀。 电化学腐蚀 敞开式循环冷却水系统中，水与空气能充分的接触，因此水中溶解氧可达饱 和状态，当碳钢与溶解氧的冷却水接触时，由于金属表面的不均一性和水的 导电性，在碳钢表面会形成许多腐蚀微电池，微电池的阳极区与阴极区分别 发生下列的氧化还原反应： 阳极反应是铁溶解过程：2Fe→2Fe2++4e 阴极是氧的还原反应 ： O2+2H2O+4e→4OH在水中：Fe2++2OH-→Fe(OH)2 Fe(OH)2+O2→Fe(OH)3 这些反应促使微电池中的阳极区的金属不断溶解而被腐蚀。