循環冷卻卻水系統統——孫明峰一、冷卻卻水的分分類二、循環環冷卻水水系統的的組成三、循環冷卻水的的水質特特點四、循環環冷卻水系系統產生生的問題五、循環環冷卻水水的水質質控制六、水質質分析項項目及含含義目錄原理：冷水流過需要要降溫的的生產設設備（常常稱換熱熱設備，，如換熱熱器、冷冷凝器、、反應器器），使使其降溫溫，而冷冷水溫度度上升。。冷卻水按系統劃劃分為直流冷卻水和循環冷卻水。一、冷卻卻水的分分類1、直流冷冷卻水系系統在直流水系系統中，，冷卻水水只經換換熱器一一次利用用后就被被排掉了了，所以以直流水水又稱為為一次利利用水，，由于用用水量很很大，因因此在水水量豐富富的地區區也不提提倡采用用直流水水系統。2、循環冷冷卻水系系統在循環水系系統中，，冷卻水水可以反反復使用用，水經經換熱器器后溫度度升高，，由冷卻卻塔或其其他冷卻卻設備將將水溫降降低下來來，再由由泵將水水送往用用戶，水水如此不不斷的進進行重復復使用。2.1封閉式循環冷卻卻水系統統冷卻水收回利用用，循環環不已，，因此，，水量損損失很少少。水中中各種礦礦物質和和離子含含量一般般不發生生變化，，而水的的再冷卻卻是在另一臺換換熱設備備中用其他他冷卻介介質來進進行冷卻卻的。2.2敞開式循環冷卻卻水系統統冷卻水循環再再用。水水的再冷冷卻是通通過冷卻卻塔來進進行的。。水中各各種礦物物質和離離子含量量也不斷斷被濃縮縮增加。補充水系系統旁濾水處處理系統統管網系統統水冷卻設設施二、循環環冷卻水水系統的的組成1、補充水水系統循環冷卻水在在運行過過程中，，由于水水的蒸發發、系統統的排污污、風吹吹損失、、滲漏等等原因，，水量會會逐漸減減少，為為了保證證循環冷冷卻水系系統正常常運行，，必須向向系統中中補充水水，此水水可以是是新鮮水水，也可可以是再再生水。1.1循環水補充水水的水質質要求水溫要盡盡可能低低一些水的濁度度要低水質不易易結垢水質對金金屬設備備不易產產生腐蝕蝕水質不易易滋生藻藻類2、旁濾水系統旁濾水處理的目的是是保持循循環冷卻卻水水質質穩定，，使循環環冷卻水水系統在在一定條條件下可可靠穩定定、節水水、經濟濟地運行行。循環冷卻水在在循環過過程中，，可能受受到空氣氣帶入的的灰塵、、粉塵等等懸浮固固體物，，換熱設設備的滲滲漏而帶帶入的污污染物及及其他雜雜質等污污染，使使水質不不斷惡化化，另外外由于循循環冷卻卻水運行行過程中中的水質質濃縮而而引起某某一項或或幾項成成分超出出允許值值。對系系統分流流出的旁濾水進行相應應處理，，可以維維持水質質指標在在允許范范圍內。。敞開式循循環冷卻卻水系統統的旁濾濾水量，，應考慮慮循環冷冷卻水中中的物料料平衡、、水量平平衡、運運行環境境以及運運行經驗驗等多方方面因素素，過濾濾水量宜宜為循環環冷卻水水循環量量的1%-5%。3、管網系系統分區給水水系統分壓給水水系統分質給水水系統4、水冷卻卻設施風筒式冷卻塔鼓風式冷卻塔抽風式冷冷卻塔1、循環冷卻水四四種水量量損失：：蒸發損失失風吹損失失滲漏損失失排污損失失三、循環環冷卻水水的水質質特點2、循環冷卻水中中的CO2散失和O2的增加天然水中含有一定定數量的重碳碳酸鹽和游離離CO2，水在冷卻塔塔淋灑過程中中（相當于曝曝氣）將使CO2散失和O2增加。3、循環冷卻水的水質質污染大氣中雜物進入冷冷卻系統；冷卻塔風機漏油及塔塔體的腐蝕剝剝落物進入冷冷卻水中；冷卻水處理中加入入藥劑產生沉沉淀；微生物繁殖及分泌物物形成的粘性性污垢。1、水垢附著碳酸鈣沉淀在換熱器器表面即為結結垢，影響換換熱器的效率率，堵塞水流流。四、循環冷卻卻水系統產生生的問題水濃縮后，成成垢離子成倍倍增加。特別別由于碳酸氫氫鹽是很不穩穩定的鹽類，，它在換熱器器表面上受熱熱會分解為碳碳酸鹽和二氧氧化碳。碳酸酸鈣的溶解度度很低，在傳傳熱表面上結結碳酸鈣水垢垢的傾向增加加，這是問題題之一。2、設備腐蝕2.1冷卻水中溶解氧引起起的電化學腐腐蝕由于水與空氣能充充分地接觸，，因此水中溶溶解的O2可達到飽和狀狀態。當碳鋼鋼與溶有O2的冷卻水接觸觸時，碳鋼的的表面會形成成許多腐蝕微微電池，其陽陽極區和陰極極區會發生系系列氧化還原原反應。陽極區Fe=Fe2++2e陰極區1/2O2+H2O+2e=2OH-水中Fe2++2OH-=Fe(OH)2Fe(OH)2→Fe(OH)3上述反應使金金屬不斷溶解解而被腐蝕。。2.2有害離子引起腐蝕蝕當Cl-和SO42-離子濃度增加加時，會加速速碳鋼的腐蝕蝕。Cl-和SO42-會使金屬上的的保護膜的保保護性能降低低，尤其是Cl-的離子半徑小小，穿透力強強，容易穿過過膜層（Fe3O4），置換氧原原子形成氯化化物，加速陽陽極過程的進進行，使腐蝕蝕加速。對不不銹鋼制成的的換熱器，一一般要求Cl-的含量不超過過50～100mg/L。3、微生物的滋生和粘泥泥冷卻水的微生物一般般是細菌和藻藻類。在循環環水中，由于于養分的濃縮縮，水溫的升升高和日光照射，給細菌菌和藻類創造造了迅速繁殖殖的條件。大大量細菌分泌泌出的粘液像像粘合劑一樣樣，能使水中中漂浮的灰塵塵雜質和化學學沉淀物等粘粘附在一起。。這種沉積物物有人稱它為為生物粘泥，，也有人把它它叫做軟垢。。3.1微生物的滋生和粘泥泥積附的危害害性：管道腐蝕冷卻水的流量量減少降低換熱器的的冷卻效率將管孔堵死，，迫使停產清洗1、水垢的控制制(1)離子交換樹脂脂法：離子交換樹脂脂法就是讓水通通過離子交換換樹脂，將Ca2+、Mg2+從水中置換出出來并結合在在樹脂上，達達到從水中除除去Ca2+、Mg2+目的。用不同同性質的離子子交換樹脂，，可以很簡便便的從硬水中中除去Ca2+、Mg2+等離子，使水水軟化。(Na型樹脂軟化法法、氫型樹脂脂軟化、強酸酸型氫型樹脂脂軟化法、弱弱酸型氫型樹樹脂軟化法、、氫鈉型樹脂脂軟化法）五、循環冷卻卻水的水質控控制(2)石灰軟化法補充水未進入循環環冷卻水系統統之前，在預預處理時就投投加適當的石石灰，讓水中中的碳酸氫鈣鈣與石灰在澄澄清池中預先先反應，生成成碳酸鈣沉淀淀析出，從而而除去水中的的Ca2+。反應式：Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3+2H2O(3)投加阻垢劑結晶動力學觀點：：鈣垢析出的的過程就是微微溶性鹽從溶溶液中結晶沉沉淀的過程。。其首先要生生成晶核，形形成少量的微微晶粒，這些些微晶粒在溶溶液中通過熱熱運動發生相相互碰撞和金金屬器壁碰撞撞，小晶體變變成大晶體，，并在金屬器器壁形成覆蓋蓋傳熱面的垢垢層。無機垢晶體在成長長時，是按照照一定晶格排排列的，結晶晶致密，比較較堅硬。當水水中含有聚羧羧酸等阻垢劑劑時，由于聚聚羧酸等有機機酸基團具有有對金屬離子子的螯合能力力，因而對無無機垢的結晶晶形成了干擾擾，使晶格發發生了歪曲,成為不規則的的晶體。這個個過程稱之為為晶格畸變作作用。晶格畸變使硬垢變為無無定型軟垢。。這種垢的結結晶長不大，，垢層中有大大量空隙，幾幾乎無粘結力力，易被水流流沖走排出。。聚磷酸鹽等藥劑在水中中能奪取鈣鎂鎂離子，形成成穩定的絡合合物。這樣實實際上就降低低了水中鈣鎂鎂離子的濃度度，減少了Ca2+與CO32-結合形成CaCO3機會。換言之之，就是提高高了循環水中中鈣鎂離子的的允許濃度，，增大了鈣鎂鎂鹽的溶解度度。絡合增溶的作用用可以使更多多的碳酸鈣穩穩定在水中不不析出。2、腐蝕的控制制2.1添加緩蝕劑(1)緩蝕劑定義：緩蝕劑劑是一種用于于腐蝕介質中中抑制金屬腐腐蝕的添加劑劑。使用特點：1）用量少；2）使用濃度低低；3）不需特殊的的附加設備；；4）不需改變金金屬設備或構構件的材質或或進行表面處處理；5）經濟效益高高且適應性強(2)基本要求：1)在經濟上是有有利的；2)其飛濺、泄漏漏、排放及處處理后的排放放，在環保上上是容許的；；3)與冷卻水中存存在的各種物物質及加入的的阻垢劑等藥藥劑是相容的的，甚至有協協同作用；4)對系統中各種種金屬的緩蝕蝕效果都是可可以接受的；；5)不會造成換熱熱金屬表面傳傳熱系數降低低；6)在冷卻水運行行的pH值范圍內，有有較好的緩蝕蝕作用。(3)常用的冷卻水緩蝕蝕劑1、鉻酸鹽；2、亞硝酸鹽鉻酸鹽的優點點：不僅鋼鐵，而而且對銅、鋅鋅、鋁及其合合金都能給予予良好的保護護；適用的pH值范圍很寬(pH＝6-11)；緩蝕效果特別別好。鉻酸鹽的缺點點：毒性大，有嚴嚴格的排放要要求；容易被還原而而失效，不宜宜用于有還原原性物質泄漏漏的冷卻水系系統中。2.2適當提高冷卻水的的pH值(1)適當提高運行pH值可以降低碳碳鋼的腐蝕速速度鐵的氧化物溶于于酸性環境，低碳鋼在低pH值條件下腐蝕蝕速度快，在在高pH值下腐蝕速度度減慢，一般般保持pH在8-9.5之間。(2)適當提高pH值的方法曝氣：吹脫CO2，就可提高水水中pH值。少量加酸：也也是將水中的的重碳酸根離離子變為二氧氧化碳，加以以曝氣，把二二氧化碳吹脫脫掉，就可適適當提高水中中的pH值，但一定要要注意控制酸酸的投加量。。2.3使用耐蝕材料換熱熱器采用耐蝕金屬材料料為原料來制制作換熱器：：傳統耐蝕材材料如銅合金金、不銹鋼、、石墨、玻璃璃等，新型耐耐蝕材料鈦合合金、鋁鎂合合金、氟塑料料、聚丙稀等等材料。根據工藝介質的腐腐蝕性能來決決定換熱器的的腐蝕性能。。2.4涂料覆蓋法在碳鋼換熱器的的傳熱表面涂涂上防腐材料料，形成一層層連續的牢固固附著的薄膜膜，使金屬與與冷卻水隔絕絕，避免受到到腐蝕。目前國內廣泛使用用的是以環氧氧三聚氰胺甲甲醛樹脂為基基料的防腐涂涂料（簡稱為為CH-784涂料）。2.5陰極保護法電化學腐蝕反應中，陽極極的金屬受到到腐蝕，而陰陰極上的金屬屬并未受到腐腐蝕。因此，，如果改變設設備外部條件件，使其整個個變成一個大大的陰極，則則設備就會被被保護不被腐腐蝕。這種方方法即稱為陰陰極保護法。。護屏保護：在需要保護的的碳鋼或銅換換熱器上，用用電位較低的的鋅、鎂或其其合金作為陽陽極，使換熱熱器受到保護護，這種方法法稱之為護屏屏保護。外加電流保護護：將需要保護的的碳鋼設備接接到直流電源源的負極上，，在正極上接接上輔助陽極極如石墨、炭炭精等，使碳碳鋼設備在外外加電流的作作用下變成陰陰極而受到保保護。3、微生物的控控制3.1選用耐蝕材料料在換熱器等關鍵鍵部位或因工工藝要求金屬屬器壁較薄的的地方，可選選用耐微生物物腐蝕的金屬屬。幾種常用用金屬耐微生生物腐蝕的性性能排列如下下：鈦＞不銹鋼＞黃黃銅＞純銅＞＞硬鋁＞碳鋼鋼這是在一般情況況下的大致排排列，在一些些特殊環境中中則應具體分分析，選用材材料。例如在在合成氨廠，，大氣中氨含含量較高，則則銅的腐蝕速速度很快。3.2控制水質控制冷卻水中的氧氧含量、pH、懸浮物和微微生物的養料料（油類、氨氨等）對于在在含塵量較大大的環境中的的冷卻水系統統，最好加裝裝旁濾設備。。3.3采用殺生涂料在采用防腐涂料料保護金屬換換熱器的冷卻卻水一側時，，所用涂料應應能耐受冷卻卻水中微生物物的破壞。涂涂料中添加能能抑制微生物物生長的殺生生劑(例如偏硼酸鋇鋇、氧化亞銅銅、氧化鋅、、三丁基氧化化錫等)是人們常采用用的一些控制制微生物生長長、破壞涂料料和引起腐蝕蝕的有效措施施。用由改性水破璃璃、氧化亞銅銅、氧化鋅和和填料等制成成的無機防藻藻涂料涂刷在在冷卻塔和水水池的內壁上上，則不但可可以控制冷卻卻水系統中冷冷卻塔、水池池內壁、抽風風筒、收水器器等處藻類的的生長，而且且還可以抑制制冷卻水中異異養菌的生長長。3.4陰極保護采用外加電流保護護法或犧牲陽陽極保護法，，可控制陰極極金屬上硫酸酸鹽還原菌的的繁殖。3.5清洗用物理或化學清清洗的方法去去除微生物粘粘泥，可去除除大部分的微微生物，并破破壞了微生物物賴以生存的的環境，微生生物繁殖的速速度受挫。清洗后剩下來的微微生物暴露在在外，更易于于被殺生劑殺殺死。對于一個已經被微微生物嚴重污污染的冷卻水水系統來說，，清洗是一個個十分有效的的措施。3.6防止陽光照射采用各種方式防止止或減少陽光光直接照射冷冷卻水，可大大幅減小藻類類繁殖的速度度。3.7添加殺生劑往冷卻水系統中中添加殺生劑劑（也稱殺菌菌滅藻劑）是是控制微生物物繁殖的最有有效、最常用用的方法之一一。只要選藥藥得當，方法法合適，添加加殺生劑能有有效控制微生生物的繁殖。。3.8旁流過濾在循環冷卻水系系統中設計安安裝用砂子或或無煙煤等為為濾料的旁濾濾池過濾冷卻卻水是一種控控制微生物生生長的有效措措施。通過旁旁流過濾，可可以在不影響響冷卻水系統統正常運行的的情況下除去去水中大部分分微生物。3.9混凝沉淀在補充水的前處處理或循環冷冷卻水的旁流流處理中，常常用鋁鹽、鐵鐵鹽等混凝劑劑或高分子絮絮凝劑。這些些藥劑能在絮絮凝沉淀過程程中將水中的的微生物隨生生成的絮凝體體一起沉淀下下來，從而把把它們除去。。此法除去的的微生物可占占水體中微生生物的80%左右。3.10噬菌體法噬菌體是一種能夠吃吃掉細菌的微微生物，稱為為細菌病毒。。它與動物病病毒、植物病病毒不同，只只對細菌的細細胞發生作用用，故是一種種很小的但非非常有用的病病毒。噬菌體靠寄生在“宿宿主”的細菌菌體內進行繁繁殖，結果將將宿主吃掉，，該過程叫溶溶菌作用。這這是防止和消消除冷卻水中中生物黏泥的的一種有前途途的生物方法法。實驗發現現，該法對防防止電站的海海水冷卻水系系統和造紙廠廠的工業水系系統中的黏泥泥非常有效。。1、電導率電阻率的倒數數稱為電導率率，單位是μs/cm電導率僅決定定于水中離子子的多少和性性質。代表了了水中的含鹽鹽量,因此電導率越越高水中含鹽鹽量越高。六、水質分析析項目及含義義2、酸度指水中能與強堿堿發生中和作作用的物質的的總量，包括括無機酸、有有機酸、強酸酸弱堿鹽等。酸度的數值越越大說明溶液液酸性越強。3、堿度指水中能與強強酸發生中和和反應物質的的總量。一般水中堿度度由氫氧化物物、碳酸鹽、、重碳酸鹽組組成，稱為總堿度。總堿度＝在甲甲基橙指示劑劑變色的等當當點時所需的的酸量＝HCO3-+CO32-+OH-＝M堿度堿度只存在于于pH=4.3以上4、pHpH是水中氫離子濃度的的負對數pH=-log10(H+mol/l)5、硬度一般將水中鈣鈣、鎂離子稱稱作硬度，鈣鈣離子叫鈣硬硬度，鈣、鎂鎂離子總量叫叫總硬度。硬度分為碳酸酸鹽硬度(暫時硬度)和非碳酸鹽硬度(永久硬度)。碳酸鹽硬度：：主要是由鈣、、鎂的碳酸氫氫鹽[Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2]所形成的硬度度，還有少量量的碳酸鹽硬硬度。碳酸氫氫鹽硬度經加加熱之后分解解成沉淀物從從水中除去，，故亦稱為暫時硬度。非碳酸鹽硬度度：主要是由鈣鎂鎂的硫酸鹽、、氯化物和硝硝酸鹽等鹽類類所形成的硬硬度。這類硬硬度不能用加加熱分解的方方法除去，故故也稱為永久久硬度，如CaSO4、MgSO4、CaCl2、MgCl2、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2等。碳酸鹽硬度和和非碳酸鹽硬硬度之和稱為為總硬度度；當水的總總硬度度小于于總堿堿度時時，它它們之之差，，稱為為負硬度度。6、濃縮縮倍數數在循環環冷卻卻水中中，由由于蒸蒸發而而濃縮縮的溶溶解固固體與與補充充水中中溶解解固體體的比比值。。在實實際測測量中中，通通常為為循環環冷卻卻水的的電導導率值值與補補充水水的電電導率率之比比，或或[K+]之比。。7、濁度度濁度是是指水水中懸懸浮物物對光光線透透過時時所發發生的的阻礙礙程度度。水水中的的懸浮浮物一一般是是泥土土、砂砂粒、、微細細的有有機物物和無無機物物、浮浮游生生物、、微生生物和和膠體體物