工业循环冷却水处理讲义

工业循环冷却水处理讲义

常州中南化工有限公司

讲课提纲

一、循环水化学处理的意义

1、化学处理的目的

2、不处理或处理不善所带来的危害

3、经济比较

二、结垢、污垢、腐蚀的机理

三、微生物问题

四、循环水的化学处理

1、补充水处理

2、循环水旁滤处理

3、循环水化学处理

3.1、杀菌灭藻，解决污垢问题

3.2、阻垢、缓蚀

3.2.1、阻垢剂及其阻垢作用

3.2.2、缓蚀剂及其缓蚀作用

3.2.3、缓蚀阻垢配方的选择

五、管理问题

一、循环冷却水化学处理的重要意义

1、化学处理的目的

循环冷却水系统主要存在三个问题：（1）结垢；（2）腐蚀；（3）污垢。

循环冷却水处理的目的就是要解决上述三个问题。

2、不进行处理或处理不善所带来的危害

工业用水，各种不同的产品种类、生产工艺流程和用水目的，对水质的要求也不尽相同，但对占工业用水80％以上的冷却用水水质要求，基本上是大同小异的，对冷却水水质处理技术要求是较严格的。

五十年代的工业企业，对冷却水的处理只是要求把水冷却下来就行了，至于对冷却水的水质要求仅仅是一项悬浮物控制在50毫克/升，短期最高不要超过100毫克/升就行了。在这样的概念指导下，体现在设计工作中是加大换热器面积。增加备用设备，提高设备腐蚀裕度。尽管设计是这样做了，但仍然不能解决稳定生产的要求，表现在生产中则是：（1）用水量不断增加，工厂没有新产品，产量也没有增加，但用水量却远远超过设计值，经常碰到的是要求增加供水设备，增加投资开辟新水源；（2）检修频繁，生产周期缩短，产量长期达不到设计水平，有些工厂的换热器设备不是被垢阻塞了，就是换热管被腐蚀穿孔，经常需要检修；（3）设备寿命降低，一般来讲换热设备的使用寿命为7-8年左右，如不进行处理或处理不当，则寿命大大降低，有的工厂不到半年就出现腐蚀穿孔。

冷却水处理不当或不经处理，所带来的危害原因及其后果如下所示。概括起来是：造成结垢和污垢沉积，带来热交换效率降低，管

道堵塞，阻力增加，通水能力降低，动力消耗增加，检修频繁。造成腐蚀会缩短设备使用寿命，影响工厂的稳定、安全生产。

现代化的工厂，由于设备能力大，换热器的传热系数大，换热管的管壁厚，一般是2，有的甚至是10，设备腐蚀裕度小，自动化水平高，连续生产强等特点，如果某一台设备发生故障，会引起全厂性停车，某一台设备传热效率下降也都会引起整个工厂产量的降低。因此对循环冷却水水质处理的技术要求也越加严格，应引起设计部门、工厂，特别是主管的管理部门的领导足够的重视。

3、经济比较

现代工厂一般水冷器在未进行循环水化学处理时其寿命为2年左右，经水处理后可达7-8年，检修费用可降低90％左右，据一个小型化工厂的统计由此节约的检修费用可达50万元。由于水处理技术保证了换热设备的高效运行，可实现生产满负荷运行。如北京燕山向阳化工厂水处理换热器严重结垢，处理后实现了满负荷生产运行，增加了产量，月增收利润171.9万元，又如山西维尼纶厂水处理前由于结垢，使原料不能回收，运行三个月就要停车，工厂处于亏损状态，处理后由于回收了原料，生产可维持一年不停车的运行，扭转了亏损，并增收利润180万元。

对循环水不进行处理或处理不善，对换热器的腐蚀也是相当严重的。在70年代中期引进13套大化肥厂，由于对循环水化学处理认识不足，重视不够，好几个厂运行不到半年就出现换热器腐蚀穿孔，被迫停车检修，30万吨/年合成氨的大化肥厂，一天就是1000吨氨，

1600吨尿素的产量，年产30万吨乙烯，停产一天尽利税就损失400-500万元，另外还有检修费用和原材料消耗费用等。

有人曾做过这样的统计，就是循环水未经处理的检修费，是循环水采用处理后的药剂费加检修费的6-7倍，这仅仅是检修费与药剂费的比较，还未计算停工损失等费用，因此搞好循环水的化学处理，对工厂的经济效益是有利的，对工厂长周期、满负荷的安全稳定生产都是有利的。

二、产生结垢、污垢、腐蚀的机理

结垢（）：水中的重碳酸根与钙、镁离子所组合的重碳酸盐，在热交换器中因受热失去平衡而再组合成另一种溶解度较低的碳酸钙或氢氧化镁。

△容度积 4.8×10-9(25℃)

( 3)

23

↓

2

↑

2

O

△ 1.0×10-5(25℃)

( 3)

23

↓

2

↑

2

O

△ 1.0×10-5(25℃)

32O ()

2

↓

2

↑

从上述反应式中可以看出钙、镁的重碳酸盐是反溶解度的，随着

温度的升高，溶解度随之降低。

影响结垢的因素：（1）离子组成，如属于重碳酸钙、镁型水，则结垢的可能最大，因为这种类型水中的钙、镁盐是形成结垢的主要物质，其他如钙、镁的硫酸盐或氯化物，它们的溶解度都很大，不致产生结垢；（2）碱度，碱度增高，值亦随之增高，则碳酸钙就易从水中析出；（3）悬浮物，它可做为微溶盐类（如3）的晶核，起着促进微溶盐结晶沉积的作用；（4）温度，它直接影响着冷却水的结垢过程，水温高则冷却水结垢的倾向就越大，因为水温升高加速重碳酸盐的分解，尤其是在水与换热器接触的金属壁面上，由于壁温较高，有时在局部地方产生过热现象，从而加速冷却水中难溶盐类的结晶过程。

污垢（）：由于微生物的作用，细菌的新陈代谢而生成的分泌物，与悬浮物的结合作用产生污垢。微生物的来源主要有两个方面，一是

来自补充水，地下水中微生物含量较少，地面水都不同程度的含有各种微生物，湖泊、水库以及受污染的地面水微生物含量较多；另一来源也是更重要的来源是冷却塔，我们知道冷却塔的作用是将水冷却下来，它是由空气将水的热量带走，水在冷却塔冷却过程中也是将空气中灰尘洗涤的过程，据资料介绍一克大气灰尘约含有5000万到1亿个细菌，循环水中的温度、值以及可提供的营养物是微生物滋生繁殖的良好环境。

在换热器、管道的壁上的污垢是粘糊糊的，滑溜溜的，污垢底层由于厌氧细菌作用以及氧的浓差电池作用，极易产生垢下腐蚀，在很多冷却系统中的换热器腐蚀穿孔事故中，微生物的作用是一个很重要的因素。因此加强杀菌灭藻，降低循环水的悬浮物，循环水增设旁滤池是非常必要的。

腐蚀（）:冷却水对金属的腐蚀主要是电化学腐蚀和微生物腐蚀。因为冷却水中含有盐分，因而构成了电介质能导电，另外金属内部的组成结构的不一致性，例如碳钢本体中的碳（C）和铁素体，从而在金属内部不同部位之间就产生电池差，这就为腐蚀提供了推动力。这两点是产生电化学腐蚀的基本条件。冷却水在循环冷却过程中由于和空气的充分接触，水的溶解氧往往接近于饱和程度，氧在电化学腐蚀过程中是一种去极化剂，所以它是电化学腐蚀的极为重要因素之一。

冷却水与铁金属接触时，由于铁金属表面的电位不同，就在局部出现了原电池，在铁表面被溶解（或氧化）的部位，或者说失去电子的就称为阳极，其反应为：1+2e，与此同时当冷却水处于接近