工业循环水运行过程中常产生的问题在工业生产的工艺条件

工业循环水

随着工业生产的发展，用水量急剧增加，许多地区出现了供水不足的情况。节约用水势在必行！

冷却水占工业用水的主体，提高其回用率和循环利用是节水节能的必要手段。

循环水运行中经常出现的问题

在工业生产的工艺条件下，工业循环水的水质往往会发生一系列变化，对生产造成危害，如：腐蚀、结垢、菌藻、粘泥等。

如果这些问题得不到有效解决，就无法进行安全生产，造成巨大的产业损失。

规模

由于循环水在冷却过程中不断蒸发，水中盐分浓度不断增加，超过了部分盐分的溶解度和沉淀。

常见的水垢包括碳酸钙、磷酸钙和硅酸镁。

碳酸钙

碳酸钙是工业循环冷却水中最常见的结垢，主要是Ca(HCO3）2在循环冷却水运行过程中分解成CO2和CaCO3。

磷酸钙

为了抑制系统材料的腐蚀，常加入聚磷酸盐作为缓蚀剂。当水温升高时，多磷酸盐会分解成正磷酸盐。

硅酸镁

水中SiO2含量过高，水的硬度高，导致硅酸钙（镁）硬垢很难处理。

水垢的纹理比较密集，大大降低了传热效率。 0.6mm的氧化皮厚度使传热系数降低20%。

污垢

污垢主要由水中的有机物、微生物菌落和分泌物、沉积物、灰尘等组成。

水垢质地较软，会阻碍传热，阻碍水流，造成水垢下腐蚀，缩短设备使用寿命。

电化学腐蚀

循环水对换热设备的腐蚀主要是电偶腐蚀。

原因包括设备制造缺陷、水中氧气充足、水中腐蚀性离子（Cl-、Fe2+、Cu2+）以及微生物分泌的粘液产生的污垢。

如果不加以控制，换热器和输水管道设备将在很短的时间内报废。

微生物粘液

循环水中溶解了充足的氧气、适宜的温度和富营养化的条件，非常适合微生物的生长繁殖。

如不及时控制，会迅速导致水质变差、产生异味、变黑。

冷却塔内大量结垢甚至堵塞，冷却散热效果大打折扣，设备腐蚀加剧。

工业循环水处理技术

比例控制方法

去除冷却水中结垢的钙离子

去除水中的Ca2+使水软化，使碳酸钙不能结晶析出，也不会形成水垢。主要有两种方法。

①离子交换树脂法

离子交换树脂法是让水通过离子交换树脂，将水中的Ca2+和Mg2+置换出来，与树脂结合。

采用离子交换法软化补水，成本高。因此，只采用了少量补充水的循环冷却水系统。

②石灰软化法

补充水进入循环冷却水系统前，预处理时加入适量石灰，使水中的碳酸氢钙与石灰在澄清池中提前反应形成碳酸钙沉淀硅酸镁溶解度，从而去除水中的Ca2+ .

预处理过程

添加酸或通入二氧化碳气体以降低 pH 值并稳定碳酸氢盐

一般加硫酸，加酸法仍在沿用。加入硫酸后，循环水的pH值会下降。

通过CO2气体时还要注意控制pH值，否则CO2溢出，CaCO3在塔内结晶，堵塞填料，形成钙垢转移现象。

该方法在化肥厂、化工厂、电厂等部分以CO2气源的企业仍有推广使用价值。

添加阻垢剂

添加阻垢剂 在循环水中添加阻垢剂，破坏CaCO3的晶体生长过程，从而达到控制水垢形成的目的。

目前常用的阻垢剂有聚磷酸盐、有机聚膦酸、有机磷酸盐、聚丙烯酸酯等，也是应用最广泛的阻垢方法。

如何控制污垢

降低补给水浊度

循环水系统补给水的浊度越低，带入系统中形成污垢的杂质就越少。

干净的循环水不易结垢。当补充水的浊度小于5mg/L时，如城市自来水、井水等，无需预处理即可直接进入系统。

补充水浊度高时，必须进行预处理以降低浊度。

预处理技术：混凝技术、澄清技术、过滤技术、软化技术等

做好循环冷却水水质处理

在循环冷却水的过程中，如果不进行水质处理，必然会产生水垢或腐蚀设备，产生腐蚀产物。

同时，不可避免地会有大量细菌和藻类滋生，形成污垢。

某公司水质控制指标

添加分散剂

在阻垢、防腐、杀菌水处理过程中，添加一定量的分散剂也是控制结垢的好方法。

分散剂将粘结的泥浆杂质分散成颗粒状悬浮在水中，不随水流沉积在传热面上，从而减少污垢对传热的影响。

做好侧滤

70%以上一般细菌形成的粘液和被杀灭剥离的生物粘液通过侧滤器排出循环水系统。

一般大于1000t/h的循环水系统设计要求旁通过滤量不低于循环量的5%。

对于有化学品泄漏的循环水系统，一般泄漏率应在7%以上为宜。并定期固定反冲洗，并做好侧滤器的维护保养。

确保循环水压力和流量

在循环水的设计规范中，要求循环水的冷却水侧流速大于120.9 m/s，壳程大于0. 3 m/s，热负荷强度小于5×104kcal/m2·小时。

对于氨、油、硫化物和有机化学品泄漏的系统，水流量应增加20%至50%。

添加缓蚀剂控制金属腐蚀的方法

缓蚀剂是一种用于抑制金属腐蚀的添加剂。少量使用，不会改变腐蚀性介质的性质。不需要特殊的加药设备，也不需要对设备表面进行处理。

因此，使用缓蚀剂是一种经济效益高、适应性强的金属保护措施。

为了减轻环境富营养化的压力，更倾向于使用后者的有机膦酸盐和低磷缓蚀剂。

提高循环水的pH值

提高循环水的PH值，​​增加金属表面形成氧化保护膜的趋势，有利于钝化，从而有助于控制设备腐蚀。

开放式循环冷却水系统通常通过在冷却塔中曝气来提高PH值。当水中的CO2和空气中的CO2达到平衡时，水的PH值约为8.5。

目前常添加碱性冷却水复合缓蚀剂，如：聚磷酸盐-锌盐-膦酸盐-分散剂、聚磷酸盐-正磷酸盐-膦酸盐-三元共聚物、有机聚磷酸盐膦酸-聚合物分散剂-唑类、多元醇磷酸盐-丙烯酸聚合物、HEDP-PMA等

复合缓蚀剂能起到除垢、防腐的综合作用，是缓蚀剂的发展趋势。

选择耐腐蚀材料

选择聚丙烯设备或石墨改性聚丙烯设备。

涂有防腐漆

通过防腐涂层的屏蔽、腐蚀抑制、阴极保护和 pH 缓冲来保护设备免受腐蚀。

微生物控制方法

选择耐腐蚀材料

金属材料的微生物耐腐蚀性能大致排列如下：

钛>不锈钢>黄铜>纯铜>硬铝>碳钢

控制水质

水质控制主要是控制冷却水中的氮含量、硫含量、pH值、悬浮物等微生物养分。

油是微生物的营养物质，应尽可能防止泄漏到冷却水系统中。

氨进入化工厂冷却水系统，会引起硝化细菌的繁殖，降低氯的杀灭能力，应加以控制，一般不高于5ppm。

使用杀菌漆

在使用防腐漆保护设备时，添加可抑制微生物生长的杀菌剂，如：偏硼酸钡、氧化亚铜、氧化锌、三丁基氧化锡等。

在设备内壁刷防腐漆，可以控制藻类的生长，抑制异养菌的生长。

阴极保护

当冷却水系统中存在硫酸盐还原菌时，碳钢的阴极保护电位一般为-0.95V（相对于Cu/CuSO4电极）。这种电位可以使碳钢保持在热力学稳定状态，从而防止碳钢被腐蚀。

清洁

物理清洗或化学清洗从冷却水系统中的设备表面去除微生物生长所需的营养物质、碱基、庇护所和生物体，并排出。

清洗是对微生物污染严重的冷却水系统非常有效的措施。

防晒

藻类的生长繁殖需要阳光，冷却水系统应避免阳光照射。

水池顶部应加盖，冷却塔进风口可装百叶窗。

旁流过滤

在循环冷却水系统中，设计和安装沙子或无烟煤对滤池冷却水进行过滤是控制微生物生长的有效措施。

通过旁通过滤，可以在不影响冷却水系统正常运行的情况下，去除水中大部分微生物。

凝血

铝盐、铁盐等混凝剂或高分子絮凝剂（如聚丙烯酰胺）常用于补充水的预处理或循环冷却水的旁路处理。

这些药剂可以在絮凝沉降过程中与产生的絮状物一起沉淀水中的各种微生物，从而去除它们。

该方法去除的微生物可占水体微生物的80%左右。

噬菌体法

噬菌体是吃细菌的微生物。

噬菌体与动物病毒和植物病毒的不同之处在于，它们只作用于细菌细胞，因此它们是很小但非常有用的病毒。

噬菌体通过寄生称为“宿主”的细菌进行繁殖。繁殖的结果是吃掉“宿主”，这个过程称为裂解。

该方法对防止电站海水冷却水系统和造纸厂工业用水系统中形成粘泥非常有效。

添加杀菌剂

控制冷却水系统中微生物生长的最有效和最常用的方法之一是在冷却水系统中添加杀菌剂。

一个好的微生物控制程序通常是多种方法的组合。例如，在添加杀菌剂之前对冷却水系统进行汽提和清洗比只添加杀菌剂要有效得多。

工业循环水处理系统

工业循环水处理是一项非常成熟的技术，主要通过手动或自动加药完成。

由于工业循环水处理是一个动态过程，需要定期分析水质，调整水处理药剂的用量和品种。

来自：化学 707

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