循环水基本概述

循环水所要解决的问题
• 腐蚀问题---投加缓蚀剂
• 结垢问题---加酸或和投加阻垢分 散剂 • 粘泥问题---投加杀菌剂及粘泥剥 离剂
腐蚀的危害
• • • • 设备腐蚀，给安全生产带来隐患； 浪费原料，增加生产成本； 金属表面粗糙，加大泵的所消耗的电能； 腐蚀产物附于换热器管壁，影响热交换。
腐蚀的种类及引起的原因
敞开式循环水系统水量平衡
空气在塔内上升过程中则逐渐变热，最后由塔 顶逸出，同时带走水蒸气，这部分水的损失称 为蒸发损失E。热水由塔顶向下喷溅时，由于 外界风吹和风扇抽吸的影响，循环水会有一定 的飞溅损失和随空气带出的雾沫夹带损失。这 些损失掉的水，统称为风吹损失D。为了维持 循环水中一定的离子浓度，必须不断向系统中 加入补充水量M和向系统外面排出一定的污水。 这部分水量成为排污损失B。在管道、阀门和 贮水系统中因渗漏而损失的水量我们称为渗漏 损失F。
注1.在水质正常运行情况下使用
润兴消毒药粉初次投加量为10PPM，长期使用 逐步降至5PPM，由2天加一次改为3天加一 次，与季铵盐、克菌强等交替投加可节约 药剂使用。全年投加非氧化杀菌剂（季铵 盐、克菌强等）两至三次方可满足生产需 要。
注2.在水质非正常运行（漏物料）
• 润兴消毒粉在投加30PPM两天投加一次，季 铵盐、克菌强每月投加一次。减少了非氧 化杀菌剂的用量，杀菌效果显著。
•形成要素：
1）细菌数量：只有大于一定数量才能形成， 通常认为阈值为105个/ml； 2）浊度：高易形成，和细菌一起形成； 3）流速：低时易形成，在换热器釜头处较多。
微生物的危害
形成生物粘泥 对金属产生腐蚀作用 对冷却塔的影响 对水处理药剂的影响
冷却水中常见细菌
异养菌：即细菌总数，是形成粘泥的主要 菌种，好氧、需外界提供碳源； 铁细菌：自养或兼性自养，利用亚铁氧化 的能量而生活； 硫酸盐还原菌：厌氧菌，还原硫酸盐为硫 化氢，一般生长在粘泥底部或垢底部。
注3.与非氧化杀菌剂交替使用时
• 其他氧化性杀菌剂与非氧化性杀菌剂交替 使用时，非氧化杀菌剂需要每周投加一次 ，氧化性杀菌剂需要每天投加一次。 非正常运行漏物料时氧化性杀菌剂用量 较大，非氧化杀菌剂用量增加。系统细菌 难以控制，加药成本上升。
补充水量M
补充水量：以M（m3/h）表示。除蒸发损失 和排污水之外，还由于空气流由塔顶逸出 时带走部分水滴，以及管道渗漏而失去部 分水，因此补充水量是上述几项损失水量 之和。 M=E(蒸发损失)+D(风吹损失)+B(排污 水)+F(渗漏损失)
蒸发水量E
蒸发损失E(m3/h)：因蒸发而损失的水量E与气候 和冷却幅宽有关，通常以蒸发损失率a表示。E＝ a(R-B) a＝e(t1-t2) 式中:a——蒸发损失率，% R——系统中循环水量，m3/h B——系统中排水量， m3/h t1,t2——循环冷水进、出冷却塔的温度， ℃ e——损失系数，与季节有关，夏季(25~30℃)时为 0.15～0.16；冬季(-15~10℃)时为0.06～0.08； 春秋季(0~10℃)时为0.10～0.12。
锌盐
• 阴极型缓蚀剂；
• 机理：在阴极形成氢氧化锌沉淀，抑制阴极反应 ；
• 一般不单独使用，和其它缓蚀剂复配使用，较常 用的有锌—聚磷酸盐，锌—有机膦，锌—钼酸盐 ，锌---正磷等； • 使用时注意事项：必须有共聚物稳定，共聚物的 浓度达到一定值；
正磷
• 阳极型和沉淀膜型缓蚀剂； • 一般不单独使用，通常和锌盐、有机磷共 同作用，可减少正磷用量； • 必须有共聚物稳定。
M=E(蒸发损失)+D(风吹损失)+B(排污水)+F(渗漏损失)=360+60+30=450 E=e(t1-t2)(R-B)=0.15/100*8*（30000-B）=360 D＝0.2%R=0.2/100*30000=60 B=[E/(5-1)]-D=30
PPM 30
漏物料 投加间隔/ 一年耗量 次
微生物生长影响因素
• 温度：高生长速度快，夏天菌数一般高于 冬天； • pH：6.5-8.0 • 氧气：好氧菌易生长，异养菌为好氧菌； • 营养：C、N、P、O
粘泥的控制方法—加杀菌剂
环保友好型消毒粉（润兴消毒粉203A） 氧化型杀菌剂：氯气、次氯酸钠、二氧化 氯、优氯净、强氯精、活性溴、有机溴； 非氧化型杀菌剂：季铵盐：1227、1427、 双烷基季铵盐、聚季铵盐、异噻唑啉酮等；
风吹损失D、渗漏损失F
风吹损失D：除与当地的风速有关外，还与 冷却塔的型式和结构有关。一般自然通风 冷却塔比机械通风冷却塔的风吹损失要大 些。风吹损失常以占循环水量R的百分率来 估计，约为：D＝(0.2%~0.5%)R m3/h 渗漏损失F：良好的循环冷却水系统，管道 连接处，泵的进、出口和水池等的地方都 不应该有渗漏。但因管理不善，安装不好， 则渗漏就不可避免。因此在考虑补充水量 的时候应该考虑进去。
阻垢机理
• 螯合作用：阻垢剂和钙、镁、锌形成可溶性螯合 物；
• 溶限效应（或低剂量效应）：水中几个ppm的阻垢 剂可以稳定几百个ppm的钙离子； • 晶格畸变作用：形成外观不规则的小晶体，影响 聚集；
• 分散作用：架桥及同电荷排斥作用，小晶体难以 聚集。
阻垢分散剂的种类及特性
• 有机膦：羟基乙叉二膦酸（HEDP ）、氨基 三甲叉膦酸（ATMP ）、2－膦酸基－1，2， 4－三羧酸丁烷（PBTCA ）、羟基膦酸基乙 酸（HPAA）； • 共聚物：丙烯酸/丙烯酸羟丙酯共聚物 （T225）、丙烯酸/丙烯酸羟丙酯/丙烯酸甲 酯共聚物、丙烯酸/2－甲基－2‘－丙烯酰胺 基丙烷磺酸共聚物（AMPS）、丙烯酸/丙烯 酸酯/2－甲基－2'－丙烯酰胺基丙烷磺酸共 聚物。
影响腐蚀的因素
• • • • • • • • • • 溶解氧浓度，一般越高腐蚀越大； pH值，越低越大； 温度及热负荷，越高越大； 流速：一般大好。利于药剂到达金属表面，同时不利于垢 的沉积而减少垢下腐蚀； 电导率和含盐量：越高腐蚀越大； 阴离子：越高腐蚀越大； 悬浮物：越高腐蚀越大 0； 微生物：越多腐蚀越大； 结垢因子（硬度和碱度）：越高腐蚀越小。
结垢种类及引起原因
• 碳酸钙垢---为水中钙离子和碱度引 起 • 磷酸钙垢---为钙离子和磷酸根引起 • 锌垢---为水中锌离子和碱度引起
结垢的危害
• • • • 降低换热器的传热效率； 增加系统水流阻力，消耗动力； 垢下腐蚀，缩短设备寿命； 增加停车及清洗时间，增加检修工作量， 缩短检修周期。
漏物料
投加间隔/ 次 2天 1天 1天 2周 效果 99.9% 不合格 不合格 不合格
季铵盐
100
2周
99.9%
250
2周
Hale Waihona Puke 不合格注：表中药剂投加浓度以实验中初次检测到余氯时的药剂投加浓度。
保有水量1万吨/小时的循环水场年耗药量对比1
水质正常 用量PPM 投加间隔/ 一年耗量（kg） 次 用量
润兴消毒 7 2-3天 12775 2天 54750 粉 强氯精 25 1天 91250 100 1天 365000 优氯净 25 1天 91250 50 1天 182500 克菌强 100 2周 24000 200 2周 48000 季铵盐 100 2周 24000 250 2周 60000 注：浓缩倍数以5计算；温差以8℃计算；蒸发损失系数按照夏季0.15%计算；
敞开式循环冷却水系统产生的问题
冷却水在循环系统中不断循环使用，随着水温的 升高、水流速度的变化、水的蒸发、各种无机离 子和有机物质的浓缩，冷却塔和冷水池在室外受 到阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的进入，以及 设备结构和材料等多种因素的综合作用，会产生 严重的沉积物的附着、设备腐蚀和微生物的大量 滋生，以及由此形成的黏泥污垢堵塞管道等问题。 沉积物的析出和附着 设备腐蚀 微生物的滋生和黏泥
• 化学腐蚀：金属表面与非电解质发 生纯化学作用而引起腐蚀。在腐蚀过 程中不产生腐蚀电流，如金属高温氧 化腐蚀。 • 电化学腐蚀：与电解质接触，发生 电化学反应，在水溶液中，循环水中 一般为电化学腐蚀。
按腐蚀形式分
• 均匀腐蚀：整个金属表面发生腐蚀， 较常见的为循环水中pH值低引起； Fe+H+→Fe2++H2 Fe2++O2 → Fe3+ Fe3+ +Fe → Fe2+ • 局部腐蚀：集中在某一区域，而其它部位未腐蚀 。一般为形成氧浓差电池引起腐蚀。主要表现为 垢下腐蚀和缝隙腐蚀。
其他杀菌剂
氯气、次氯酸钠、二氧化氯、优氯净、强 氯精、活性溴、有机溴 机理：氯类能在水中离解出HClO，二氧化 氯能离解出O，溴类能在水中离解出HBrO， 都具有氧化性，能破坏细菌的酶； 杀菌特性：杀菌迅速、1小时就能达到 99.9% 性能好坏评价依据：以杀菌率高低为依据. 循环水中作用：杀死细菌.
举例说明：
不同领域循环水/废水的药 剂用量分析
（例如：炼油厂、炼钢厂、发电厂、化肥厂）
润兴消毒粉与其他杀菌剂对比效果
水质正常
用量 PPM 润兴消 毒粉 强氯精 优氯净 克菌强 5-10 25 25 100 投加间隔/ 次 2-3天 1天 1天 2周 效果 99.9% 99.9% 99.9% 99.9% 用量 PPM 30 100 50 200
腐蚀的控制方法
• 物理控制：加防腐涂料 • 化学控制：1）牺牲阳极法：加锌块 2）加缓蚀剂
缓蚀剂类型
• 按对金属表面的物理化学作用分：氧化膜 型、沉淀膜型和吸附膜型缓蚀剂 机理：在与水接触的金属表面形成一层致 密的膜，将金属表面与水隔绝
聚磷酸盐
• 阴极型和沉淀膜型缓蚀剂，通常采用三聚磷酸钠和六偏磷 酸钠； • 腐蚀机理：在阴极产生聚磷酸钙铁沉淀，抑制阴极反应； • 影响聚磷缓蚀的因素： 1）钙离子浓度：一般认为应该大于25mg/L ; 2) 溶解氧浓度：大于2 mg/L ; 3）流速：不能太低，不小于0.3m/s； 4）温度：高易于成膜。