電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的問(wèn)題解決

1、電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的問(wèn)題解決2011年7月31 H FJW提供1. 概述電廠的循環(huán)水冷卻處理系統(tǒng)是由以下幾部分組成：生產(chǎn)過(guò)程中的熱交換器；冷卻構(gòu)筑物(冷卻塔);循環(huán)水泵及集水池。該系統(tǒng)是利用冷卻水進(jìn)行降溫和水質(zhì)處理。冷卻水在冷卻生產(chǎn)設(shè)備或產(chǎn)品的過(guò)程中，水溫升高，雖然其物理性狀變化不大，但長(zhǎng)期循環(huán)使用 后，水中某些溶解物 濃縮或消失、 塵土積累、微生物滋長(zhǎng)，造成設(shè)備、管道內(nèi)垢物沉積或 對(duì)金屬設(shè)備管道腐蝕。 因此， 必須對(duì)其進(jìn)行降溫和穩(wěn)定處理等解決方案，才能使循環(huán)水系 統(tǒng)正常進(jìn)行，使上述問(wèn)題得到解決或 改善。2. 敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)存在的問(wèn)題2. 1 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物2. 2. 1 沉

2、積物的析岀和附著一般天然水中都含有重碳酸鹽，這種鹽是冷卻水發(fā)生水垢附著的主要成分。在直流冷卻水系統(tǒng)中，重碳酸鹽的濃度較低。在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，重碳酸鹽的濃度隨著 蒸發(fā)濃 縮而增加，當(dāng)其濃度達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)時(shí)，或者在經(jīng)過(guò)換熱器 傳熱表面使水溫升高 時(shí)，會(huì)發(fā)生下 列反應(yīng)Ca (HC03)2=CaCO3+CO0 +H20冷卻水在經(jīng)過(guò)冷卻塔向下噴淋時(shí)，溶解在水中的 C02要逸岀，這就促使上述反應(yīng)向右進(jìn)行CaCO積在換熱器傳熱表面，形成致密的碳酸鈣水垢，它的導(dǎo)熱性能很差。不同的水垢其導(dǎo)熱系數(shù)不同，但一般不超過(guò) 1. 16W/(m. K), 而鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)為 46.4-52. 2 W/ (m. K), 可

3、見(jiàn)水垢形成，必然會(huì)影響換熱器的傳熱效率。水垢附著的危害，輕者是降低換熱器的傳熱效率，影響產(chǎn)量；嚴(yán)重時(shí)，則管道被堵。設(shè)備腐蝕循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中大量的設(shè)備是金屬制造的換熱器。對(duì)于碳鋼制成的換熱 器， 長(zhǎng)期使用循環(huán)冷卻水，會(huì)發(fā)生腐蝕穿孔，其腐蝕的原因是多種因素造成的。2. 2. 1 冷卻水中溶解氧引起的電化學(xué)腐蝕 敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，水與空氣能充分的接 觸， 因此水中溶解的氧氣可達(dá) 飽和狀態(tài)。當(dāng)碳鋼與溶有氧氣的冷卻水接觸時(shí)，由于金屬表 面的不均 一性和冷卻水的導(dǎo)電性，在碳鋼表面會(huì)形成許多腐蝕微電池，微電池的陽(yáng)極區(qū)和 陰極區(qū)分別會(huì)發(fā)生下列氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在陽(yáng)極區(qū)Fe 二 Fe2+2e在陰極區(qū)0.

4、5O2+H2O+2e 二 20H-在水中Fe2+20H-=Fe (0H) 2Fe(OH)P Fe(OH)3這些反應(yīng)，促使微電池中陽(yáng)極區(qū)的金屬不斷溶解而被腐蝕。2. 2.2 有害離子引起的腐蝕 循環(huán)冷卻水在濃縮過(guò)程中，除重碳酸鹽濃度隨濃縮倍數(shù)增加 而增 加外，其他的鹽類如氯化物、硫酸鹽的濃度也會(huì)增加。當(dāng)CL- 和 S042- 濃度增高時(shí)，會(huì)加速碳鋼的腐蝕。CL-和S042-會(huì)使金屬上保護(hù)膜的保護(hù)性能降低，尤其是CL-的半徑小，穿透性強(qiáng)，容易穿過(guò)膜層，置換氧原子形成氯化物，加速陽(yáng)極過(guò)程 的 進(jìn)行，使腐蝕加速，所以氯離子是引起 點(diǎn)蝕的原因之一。對(duì)于不銹鋼制造的換熱器，C1-是引起應(yīng)力腐蝕的重要原因，

5、因此冷卻水中C1-的含量過(guò)高，常使設(shè)備上應(yīng)力集中的部分，如換熱器花板上脹管的邊緣迅速遭到腐 蝕破壞循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中如有不銹鋼制的換熱器時(shí)，一般要求C1-的含量不超過(guò)300mg/L2. 2.3 微生物引起的腐蝕 微生物的滋生也會(huì)使金屬發(fā)生腐蝕。這是由于微生物排出的黏 液與 無(wú)機(jī)垢和泥沙雜物等形成的沉積物附著在金屬表面，形成氧的濃差電池，促使金屬腐 蝕。 此外，在金屬表面和沉積物之間缺乏氧，因此一些厭氧菌 (主要是硫酸鹽還原 菌)得以繁 殖，當(dāng) 溫度為 25-30C時(shí)，繁殖更快。它分解水中的硫酸鹽，產(chǎn)生硫化氫，引起碳鋼腐蝕，其反應(yīng)如下：S042-+8H+8e二S2-+4H20能量(細(xì)菌生存所需)F

6、e2+S2二 FeSj鐵細(xì)菌是鋼鐵銹瘤產(chǎn)生的主要原因，它能使 Fe2+氧化為Fe3+,釋放的能量供細(xì)菌生存需要。Fe2+細(xì)菌f Fe3+能量(細(xì)菌生存所需)上述各種因素對(duì)碳鋼引起的腐蝕常使換熱器管壁被腐蝕穿孔，形成滲漏，或工 藝介質(zhì)泄漏 入冷 卻水，損失物料，污染水體；或冷卻水滲入工藝介質(zhì)中，使產(chǎn)品質(zhì)量受到影響。當(dāng)被 腐蝕穿孔的 管子數(shù)目不多時(shí)，可采取臨時(shí)堵管的辦法，使換熱器在減少傳熱面的情況下繼 續(xù)使用。當(dāng)穿孔的 管子過(guò)多時(shí)，換熱器傳熱 面減少的太多，失去冷卻作用，此時(shí)只有停產(chǎn) 更換。因此，腐蝕與水 垢附著一樣，危害工廠安全生產(chǎn)，造成經(jīng)濟(jì)損失。2. 3 微生物的滋生和粘泥冷卻水中的微生物一般

7、是指細(xì)菌和藻類。在新鮮水中，一般來(lái)說(shuō)細(xì)菌和藻類都較少。但在 循環(huán)水 中，由于養(yǎng)分的濃縮，水溫的升高和日光照射，給細(xì)菌和藻類創(chuàng)造了迅速繁殖的條 件。大量細(xì)菌 分泌出的黏液像粘合劑一樣，能使水中漂浮的灰塵雜質(zhì)和化學(xué)沉淀物等粘附 在一起，形成黏糊糊的沉積物附著在換熱器 的傳熱表面上。這種沉積物有人稱他為生物粘 泥，也有人把它叫軟垢。粘泥積附在換熱器管壁上，除了會(huì)引起腐蝕外，還會(huì)使冷卻水的流量減少，從 而降低換熱 器的 冷卻效率；嚴(yán)重時(shí)，這些生物粘泥會(huì)將管子堵死，迫使停產(chǎn)清洗。例如北京某廠因換 熱器中菌藻 大量繁殖，半月之內(nèi)就使熱負(fù)荷下降到 50%,不得不經(jīng)常停產(chǎn)清洗，使產(chǎn)量 減少。3 ?循環(huán)冷卻水系

8、統(tǒng)存在問(wèn)題之水處理方案3.1 水垢的控制和污垢的控制3. 3. 1 水垢的控制冷卻水中如無(wú)過(guò)量的 P043-或 Si02, 則磷酸鈣垢和硅酸鹽垢是不容易生成的。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中最易生成的是碳酸 鈣垢，因 此水垢控制主要是防止碳酸鹽水垢的析出。其方法主要有以下幾類：1、從冷卻 水中除去成垢的鈣離子（離子交換樹脂法和石灰軟化法）。2、加酸或通二氧化碳?xì)猓?低pH值，穩(wěn)定重碳酸鹽。 3、投加阻垢劑3. 3. 2 污垢的控制1、降低補(bǔ)充水濁度； 2、做好循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理； 3、投加分散劑； 4、增加旁濾設(shè) 備；循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中金屬腐蝕的控制?？刂平饘俑g的方法如下 :1、添加緩蝕劑；2、提高冷卻水

9、的pH值；3、選用耐蝕材料制造的換熱器；4、用防腐阻垢材料 涂覆。冷卻水中的微生物的控制方法1 、選用耐蝕材料； 2、控制水質(zhì)； 3、采用殺生涂料； 4、陰極保護(hù)； 5、清洗 6、防 止陽(yáng)光照射 （水池上面加蓋和冷卻塔的進(jìn)風(fēng)口加裝百葉窗）；7、旁流過(guò) 濾； 8、混凝沉淀； 9、噬菌體法； 10、添加殺生劑； 11 、靜電水處理和電子水處 理。需要指出的是：一個(gè)良好的微生物控制方案往往是將幾種方法聯(lián)合使川英效果要好的多。4. 結(jié)束語(yǔ)結(jié)合本廠，由于普通旁濾設(shè)備的過(guò)濾精度非常低，一般在55um只能去除樹葉 等大顆粒物 體。工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)的雜質(zhì)除了少數(shù)大顆粒雜質(zhì)外，主要由空氣中的塵沙、鐵銹、粘泥

10、等細(xì)小的懸浮物組成，普通旁濾設(shè)備對(duì)這些懸浮物的過(guò)濾效率幾乎為零。普通旁濾設(shè) 備不能解決系統(tǒng)污 垢的問(wèn)題；根據(jù)國(guó)家冷卻循環(huán)水設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，冷卻循環(huán)水需對(duì)菌藻、 懸浮物、污垢、腐蝕、生 物粘泥 進(jìn)行處理及控制，同時(shí)必須控制水質(zhì)的濃縮比，建議當(dāng)補(bǔ) 充自來(lái)水或總硬度在 3 00mg/L（ CaCO） 3 左右的地下水時(shí)， 濃縮比控制在 2.5 倍左 右。為控制濃縮比， 采用直接排污的方式，將浪費(fèi)大量的水資源。因此，采用這種水處理 方式不能完全解決系統(tǒng)存在的問(wèn)題。根據(jù)多方面的 學(xué)習(xí)，我提出了兩個(gè)還不太成熟的解 決方案，還望有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)依此作為參考，提出寶貴意見(jiàn)。（1） （如果采用電子水處理器，也只能解決水垢問(wèn)題，系統(tǒng)腐蝕、菌藻等問(wèn)題也不能解 決因此這種水處理配置只能解決一部分問(wèn)題，不能綜合解決問(wèn)題；）這時(shí)可以在被冷卻 設(shè)備前安裝 防垢除垢設(shè)備，根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)情況，選擇特定的射頻參數(shù)來(lái)解決系統(tǒng)中的水 垢問(wèn)題；在系統(tǒng)中 回水管安裝過(guò)濾設(shè)備，通過(guò) 機(jī)械變孔徑阻擋、活性鐵質(zhì)濾膜及電暈場(chǎng)效 應(yīng)三位一