循環(huán)冷卻水基本知識(shí)BUCKMAN

循環(huán)冷卻水處理技術(shù)

巴克曼實(shí)驗(yàn)室化工（上海）有限公司

目錄水作為工業(yè)冷卻劑冷卻水術(shù)語(yǔ)冷卻水系統(tǒng)通常存在的問(wèn)題系統(tǒng)調(diào)查案例

PartOne:為什么用水作為工業(yè)冷卻劑?

可獲取性

廉價(jià)易處理和泵送

有利環(huán)保

良好的傳熱介質(zhì)比熱－一種物質(zhì)吸熱和放熱的能力

純水比熱為1.0

相對(duì)較而言甲醇比熱為0.39

苯比熱為0.10

因此水是一種理想的用于冷卻塔的傳熱介質(zhì)

為什么水不是十全十美的冷卻介質(zhì)?

水是“萬(wàn)能溶劑”

－

易溶解氧氣、二氧化碳等氣體

鈣、鎂、鐵等固體

粘土、淤泥等懸浮物

所有這些污染物使水對(duì)工廠設(shè)備會(huì)造成損害。

重要化學(xué)特性

電導(dǎo)率 -能傳導(dǎo)電流的能力.

純水（不含可溶固體）不會(huì)導(dǎo)電。

隨著水中集聚越多溶解的物質(zhì)，它的電導(dǎo)率也越大。高溶解物質(zhì)含量高電導(dǎo)率 結(jié)垢和腐蝕傾向增加。重要化學(xué)特性

硬度 -溶解的鈣和鎂.

易從溶液中析出而形成垢沉積。

堿度 -溶解的碳酸鹽和碳酸氫鹽

過(guò)高－形成結(jié)垢。過(guò)低－發(fā)生腐蝕。重要化學(xué)特性

pH

-水的酸度和堿度平衡狀態(tài)

pH<7.0–酸性

pH=7.0–中性

pH>7.0–堿性

冷卻水的PH值必須保持在規(guī)定允許范圍內(nèi)，否則可能 會(huì)形成結(jié)垢或發(fā)生腐蝕。

冷卻過(guò)程ColdcoolingwaterinHotcoolingwateroutHotprocessinCooledprocessoutPartTwo:冷卻水術(shù)語(yǔ)冷卻卻塔塔基基本本概概念念熱負(fù)負(fù)荷荷BDC冷卻卻塔塔MURT2T1DLCBCM參數(shù)數(shù):E=蒸發(fā)發(fā)量量evaporation(gpmorm3/h)D=漂移移損損失失drift(gpmorm3/h)MU=補(bǔ)充充水水makeup(gpmorm3/hBDC=控制制排排污污量量controlledblowdown(gpmorm3/h)BD=總排排污污量量totalblowdown(gpmorm3/h)L=滲漏漏leakage(gpmorm3/h)R=循環(huán)環(huán)量量recirculationrate(gpmorm3/h)f=蒸發(fā)發(fā)系系數(shù)數(shù)evaporationfactor(一般般1.5%per10C)T1=（（回流流））熱熱水水溫溫度度hotwater(return)temperature(oForoC)T2=（（給水水））冷冷水水溫溫度度coldwater(supply)temperature(oForoC)CR=濃縮縮倍倍率率cyclesofconcentrationV=體積積volume(galorm3)蒸發(fā)發(fā)（（汽汽化化））-較熱熱的的水水經(jīng)經(jīng)由由冷冷卻卻塔塔向向空空氣氣中中釋釋放放熱熱量量，，與與此此同同時(shí)時(shí)通通過(guò)過(guò)部部分分循循環(huán)環(huán)水水汽汽化化帶帶走走熱熱量量而而使使水水被被冷冷卻卻。。濃縮縮比比(濃縮縮倍倍數(shù)數(shù))-只有有純純水水才才可可汽汽化化，，所所以以留留下下的的循循環(huán)環(huán)水水中中溶溶解解的的固固體體累累積積。。濃濃縮縮比比就就是是冷冷卻卻塔塔水水中中溶溶解解固固體體含含量量與與補(bǔ)補(bǔ)充充水水中中溶溶解解固固體體含含量量的的比比值值。。排放放將塔塔內(nèi)內(nèi)溶溶解解固固體體高高的的水水部部分分排排出出從從而而降降低低循循環(huán)環(huán)水水的的溶溶解解固固體體含含量量（（或或電電導(dǎo)導(dǎo)率率））。。切記記，，高高電電導(dǎo)導(dǎo)率率。。易發(fā)發(fā)生生礦礦物物結(jié)結(jié)垢垢。。這些些被被排排放放的的高高濃濃度度的的水水被被等等量量（（含含蒸蒸發(fā)發(fā)部部分分））的的低低濃濃度度的的新新鮮鮮水水所所補(bǔ)補(bǔ)充充。。溫降降––溫溫差差-較熱熱回回水水與與較較冷冷的的供供應(yīng)應(yīng)水水之之間間的的溫溫差差。。PartThree：冷冷卻卻水水易易發(fā)發(fā)生生的的問(wèn)問(wèn)題題結(jié)垢垢腐蝕蝕結(jié)污污微生生物物滋長(zhǎng)長(zhǎng)結(jié)垢垢冷卻卻水水中中的的礦礦物物質(zhì)質(zhì)通通常常溶溶解解在在水水中中，，但但在在某某些些條條件件下下它它們們會(huì)會(huì)析析出出而而形形成成堅(jiān)堅(jiān)硬硬、、致致密密的的晶晶狀狀物物質(zhì)質(zhì)，，稱(chēng)稱(chēng)為為垢垢。。垢可可由由單單一一礦礦物物組組成成，，可可由由多多種種礦礦物物組組成成，，也也可可含含懸懸浮浮固固體體或或細(xì)細(xì)菌菌組組成成。。結(jié)垢垢的的換換熱熱器器管管下列列因因素素會(huì)會(huì)影影響響結(jié)結(jié)垢垢：：礦物物質(zhì)質(zhì)濃濃度度當(dāng)冷冷卻卻水水中中溶溶解解礦礦物物質(zhì)質(zhì)超超過(guò)過(guò)一一定定限限定定（（溶溶解解度度））時(shí)時(shí)就就會(huì)會(huì)結(jié)結(jié)晶晶析析出出。。溫度度大部部分分生生成成結(jié)結(jié)垢垢的的礦礦物物的的溶溶解解度度隨隨著著溫溫度度的的升升高高而而降降低低。。所以以當(dāng)當(dāng)溫溫度度升升高高時(shí)時(shí)，，結(jié)結(jié)垢垢趨趨勢(shì)勢(shì)加加大大。。正相相關(guān)關(guān)溶溶解解度度硫酸酸鈣鈣碳酸酸鈣鈣磷酸酸鈣鈣溫度度以下下因因素素影影響響結(jié)結(jié)垢垢的的形形成成:水的的pH值隨著著pH值的的增增加加，，堿堿度度和和結(jié)結(jié)垢垢（（特特別別是是碳碳酸酸鹽鹽））的的傾傾向向也也隨隨之之增增加加。。懸浮浮物物其它它污污染染物物（（如如灰灰塵塵、、泥泥土土、、淤淤泥泥、、細(xì)細(xì)菌菌））可可誘誘發(fā)發(fā)新新的的結(jié)結(jié)垢垢。。流速速低速速水水流流和和工工藝藝設(shè)設(shè)備備中中的的““死死角角””會(huì)會(huì)促促進(jìn)進(jìn)結(jié)結(jié)垢垢的的生生成成。。結(jié)垢垢是是怎怎樣樣影影響響工工廠廠生生產(chǎn)產(chǎn)的的?礦物物垢垢往往往往在在冷冷卻卻系系統(tǒng)統(tǒng)中中溫溫度度較較高高的的部部分分生生成成（（如如換換熱熱器器））。。這會(huì)會(huì)導(dǎo)導(dǎo)致致:傳傳熱熱效效率率降降低低垢下下腐腐蝕蝕微生生物物及及結(jié)結(jié)污污傾傾向向加加大大導(dǎo)致致工工廠廠效效率率降降低低，，生生產(chǎn)產(chǎn)率率下下降降，，停停工工時(shí)時(shí)間間增增加加，，設(shè)設(shè)備備清清洗洗和和設(shè)設(shè)備備維維修修/更更換換費(fèi)費(fèi)用用加加大大。。怎樣樣才才能能防防止止結(jié)結(jié)垢垢生生成成?控制制可可結(jié)結(jié)垢垢礦礦物物質(zhì)質(zhì)濃濃度度，，定定期期排排放放和和補(bǔ)補(bǔ)水水，，降降低低補(bǔ)補(bǔ)充充水水的的電電導(dǎo)導(dǎo)率率。加酸酸來(lái)來(lái)降降低低pH值和和堿堿度度。。系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的機(jī)機(jī)械械部部分分改改進(jìn)進(jìn)盡可可能能增增加加水水流流速速度度。。用汽汽錘錘和和反反沖沖洗洗來(lái)來(lái)去去除除設(shè)設(shè)備備結(jié)結(jié)垢垢。。降低低熱熱負(fù)負(fù)荷荷（（如如增增加加換換熱熱器器面面積積））。。防止止結(jié)結(jié)垢垢要要做做些些什什么么?使用用化化學(xué)學(xué)阻阻垢垢劑劑有三三種種類(lèi)類(lèi)型型：：1.晶體體改改變變－－使使晶晶格格扭扭曲曲而而阻阻礙礙結(jié)結(jié)垢垢的的成成長(zhǎng)長(zhǎng)。。2.鰲合合劑劑－－化化學(xué)學(xué)物物質(zhì)質(zhì)附附著著于于礦礦物物質(zhì)質(zhì)上上使使其其溶溶于于水水中從從而而防防止止結(jié)結(jié)垢垢。。3.分散劑－－分散劑劑分子給給予礦物物質(zhì)以電電荷使其其互相排斥而而難以集集聚結(jié)垢垢。巴克曼阻阻垢劑實(shí)實(shí)例：應(yīng)用上述述三種原原理的聚聚合物：：－首先是是可分散散鋁、鐵鐵和硅結(jié)結(jié)垢的聚聚合物分分散劑。。－使晶體扭扭曲并應(yīng)應(yīng)用鰲合合特性防防止碳酸酸鈣、磷磷酸鈣和硅酸鎂鎂結(jié)垢的的形成WaterCycleSimulationsWaterCycleSimulations冷卻水常常有問(wèn)題題結(jié)垢腐蝕結(jié)污微生物物滋長(zhǎng)腐蝕使金屬重重新變成成自然（（氧化））狀態(tài)的的電化過(guò)過(guò)程。例如，鋼鋼中的鐵鐵在水和和空氣接接觸時(shí)被被氧化成成Fe2O3(鐵銹）。。腐蝕腐蝕機(jī)理理的三個(gè)個(gè)步驟：：1.與冷卻水水接解的的鐵在陽(yáng)陽(yáng)極開(kāi)始始溶解。。2.電子釋放放并轉(zhuǎn)移移至陰極極。3.在陰極電電子與氧氧生成氫氫氧根離離子，腐腐蝕就此此產(chǎn)生。。簡(jiǎn)單腐蝕蝕電池腐蝕腐蝕破壞壞作用一一直持續(xù)續(xù)下去直直至腐蝕蝕路斷開(kāi)開(kāi)。冷卻水系系統(tǒng)為腐腐蝕提供供良好的的條件。。被腐蝕了了的換熱熱器管壁壁嚴(yán)重腐蝕蝕的換熱熱器管下列因素素影響腐腐蝕速率率：水的pH值酸性隨pH值下降而而增加，，會(huì)加速速腐蝕。。溫度腐蝕速度度隨溫度度升高而而加快，，通常來(lái)來(lái)說(shuō)，每每升高10℃，，腐蝕速速率會(huì)增增加一倍倍。下列因素素會(huì)影響響腐蝕速速率：固體溶解解物正是因有有固體溶溶解物的的存在才才致使電電化學(xué)電電池形成成閉壞，固體體溶解物物濃度越越高腐蝕蝕就越快快。沉積當(dāng)水垢、、污垢、、細(xì)菌和和粘泥沉沉積在金金屬表面面時(shí)，這這里便成為沉積積下點(diǎn)腐腐蝕理想想的場(chǎng)所所。下列因素素會(huì)加速速腐蝕速速率：水流速度度低水流會(huì)會(huì)使固體體沉淀而而破壞金金屬保護(hù)護(hù)膜并造造成沉積積下腐蝕蝕。高速水流流會(huì)造成成侵蝕腐腐蝕。下列因素素會(huì)增加加腐蝕速速率：微生物滋滋長(zhǎng)可在2天天內(nèi)加速速腐蝕－沉積于金金屬表面面促成沉沉積下腐腐蝕。－一些細(xì)菌菌產(chǎn)生高高腐蝕性性產(chǎn)物（（如酸））造成嚴(yán)嚴(yán)重的點(diǎn)點(diǎn)腐蝕。腐蝕是如如何影響響工廠生生產(chǎn)的?冷卻水系系統(tǒng)存在在強(qiáng)大化化學(xué)腐蝕蝕動(dòng)力，，所以所所有冷卻卻水系統(tǒng)統(tǒng)都存在在某種程程度上的的腐蝕。。我們的目目標(biāo)是減減少腐蝕蝕，延長(zhǎng)長(zhǎng)設(shè)備壽壽命。腐蝕是怎怎樣影響響工廠生生產(chǎn)的?腐蝕有多多種形式式，它們們以不同同方式影影響設(shè)備備，工業(yè)業(yè)冷卻水水中通常常存在的的形式為為：面腐蝕腐蝕在整整個(gè)金屬屬表面均均勻地發(fā)發(fā)生。這種腐蝕蝕對(duì)設(shè)備備影響較較小。面腐蝕腐蝕是怎怎樣影響響工廠生生產(chǎn)的?點(diǎn)腐蝕局部小范范圍內(nèi)金金屬損失失。點(diǎn)腐蝕通通常在金金屬表面面形成深深深凹陷陷，會(huì)導(dǎo)致設(shè)設(shè)備迅速速報(bào)廢。。點(diǎn)腐蝕腐蝕是怎怎樣影響響工廠生生產(chǎn)的?很明顯，，如腐蝕蝕不加以以控制便便會(huì)對(duì)冷冷卻系統(tǒng)統(tǒng)造成破破壞，其其影響如如下：破壞冷卻卻水系統(tǒng)統(tǒng)金屬腐蝕產(chǎn)物物在工藝藝設(shè)備上上沉積/降低生產(chǎn)產(chǎn)效率工藝和水水側(cè)污染染維修和清清洗頻率率增加非計(jì)劃停停工增加加/產(chǎn)量量降低如何才能能防止腐腐蝕?腐蝕不能能完全消消除，只只能減小小其腐蝕蝕程度而而減少其其破壞。。應(yīng)用工程程抗腐蝕蝕材料。。在經(jīng)濟(jì)可可行前提提下，可可使用不不銹鋼、、銅合金金、水泥泥和塑料料。調(diào)整水的的pH值pH值增加，，腐蝕傾傾向減小小，但結(jié)結(jié)垢傾向向加大。。如何才能能防止腐腐蝕?應(yīng)用保護(hù)護(hù)涂料含鋅、鎳鎳、鉻、、錫的涂涂層可改改善金屬屬表面的的抗腐蝕蝕性。在水中應(yīng)應(yīng)用腐蝕蝕劑一些化學(xué)學(xué)藥品可可阻斷陰陰極和陽(yáng)陽(yáng)極腐蝕蝕電池，，故可用用來(lái)防止腐蝕反反應(yīng)發(fā)生生。如何才能能防止腐腐蝕?陽(yáng)極緩蝕蝕劑－鉻鉻酸鹽、、亞硝酸酸鹽、硫硫酸鹽、、硅酸鹽鹽和鉬酸酸鹽有阻斷斷陽(yáng)極腐腐蝕氧化化反應(yīng)功功能。陰極緩蝕蝕劑－鋅鋅、碳酸酸氫鹽、、聚硅酸酸鹽等有有阻斷陰陰極氧化化反應(yīng)的功功能。有效的冷冷卻水腐腐蝕控制制方案往往往同時(shí)時(shí)使用陽(yáng)陽(yáng)極和陰陰極緩蝕蝕劑。如何監(jiān)控控緩蝕劑劑效果?腐蝕掛片片設(shè)備檢修修時(shí)對(duì)設(shè)設(shè)備的考考察低碳鋼腐腐蝕的工工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)為小于于5mpy(0.125mm/a)。可見(jiàn)緩蝕蝕劑方案案效果卓卓越，可可使設(shè)備備使用年年限顯著著延長(zhǎng)。。如何監(jiān)控控緩蝕劑劑效果?冷卻水系系統(tǒng)通常常發(fā)生的的問(wèn)題水垢腐蝕粘泥（結(jié)結(jié)污）微生物滋長(zhǎng)粘泥（結(jié)結(jié)污）冷卻水中中任何一一種懸浮浮物均有有沉淀而而粘附于于設(shè)備表表面的傾傾向。來(lái)源粘泥（結(jié)結(jié)污）補(bǔ)充水淤淤泥，泥泥砂攜入空氣氣灰灰塵、污污垢、昆昆蟲(chóng)內(nèi)部污染染物油油、腐蝕蝕產(chǎn)物、、細(xì)菌粘泥（結(jié)結(jié)污）粘泥傾向向于集聚聚在一起起并在冷冷卻系統(tǒng)統(tǒng)中沉淀淀出來(lái)。。這種情況況發(fā)生可可導(dǎo)致傳傳熱效率率降低和和垢下腐腐蝕下列因素素影響粘粘泥（結(jié)結(jié)污）產(chǎn)產(chǎn)生:系統(tǒng)特性性如冷卻塔塔－最易易由空氣氣攜入污污染物。。補(bǔ)充水源源某些水源源存在大大量懸浮浮物。大雨沖刷刷而致使使補(bǔ)充水水受污染染。冷卻水流流速低流速易易使懸浮浮物和其其他污物物沉積。。微生物滋滋長(zhǎng)水中由冷冷卻塔填填料上剝剝落的生生物團(tuán)、、藻類(lèi)是是冷卻系系統(tǒng)結(jié)污的主要要來(lái)源。。下列因素素影響粘粘泥（結(jié)結(jié)污）產(chǎn)產(chǎn)生:腐蝕產(chǎn)物物腐蝕過(guò)程程中產(chǎn)生生的氧化化鐵（鐵鐵銹）剝剝落成為為粘泥的的一部分分。工藝污染染工藝物料料，油等等滲漏至至水側(cè)。下列因素素影響粘粘泥（結(jié)結(jié)污）產(chǎn)產(chǎn)生:粘泥（結(jié)結(jié)污）是是如何影影響工廠廠生產(chǎn)的的?粘泥易在在系統(tǒng)中中溫度較較高的部部分，傳傳熱部分分，低流流速區(qū)域域和死角角內(nèi)沉積積。其影影響如下下：降低工廠廠效益降低生產(chǎn)產(chǎn)率增加停工工和維護(hù)護(hù)設(shè)備修理理和更換換成本增增加如何防止止粘泥（（結(jié)污））的發(fā)生生?保持系統(tǒng)統(tǒng)的清潔潔！防止污物物進(jìn)學(xué)系系統(tǒng)降冷卻塔塔置于水水泥圍墻墻內(nèi)，防防止垃圾圾攜入，，檢查防防止換熱熱器泄漏漏等。減少系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)污物物保持良好好排放；；抑制微微生物生生長(zhǎng)；安安裝旁路路過(guò)濾。。如何才能能防止粘粘泥（結(jié)結(jié)污）?非停工維維護(hù)-低流速工工藝設(shè)備備和換熱熱器反沖沖洗。-用壓縮空空氣吹掃掃工藝設(shè)設(shè)備排出出積聚污污物。-真空清理理冷卻塔塔水池。。怎樣防止止粘泥沉沉積?化學(xué)處理理分散劑可可最大程程度地防防止粘泥泥沉積。。分散劑通通過(guò)加強(qiáng)強(qiáng)懸浮物物地表面面電荷，，產(chǎn)生相相互排斥斥力，防防止互相相粘接來(lái)來(lái)保持浮浮在水中中。冷卻水水問(wèn)題題結(jié)垢腐蝕粘泥微生物物滋長(zhǎng)微生物物的滋滋生冷卻水水為微微生物物的生生長(zhǎng)繁繁殖提提供了了理想想的環(huán)環(huán)境。。據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)不進(jìn)進(jìn)行微微生物物控制制導(dǎo)致致的問(wèn)問(wèn)題占占所有有問(wèn)題題的90％％。這就是是為什什么微微生物物占據(jù)據(jù)三角角形的的中心心。循環(huán)水水中的的微生生物有有很多多種，，共分分三大大類(lèi)：：細(xì)菌這是最最主要要的一一類(lèi)，，按其其適應(yīng)應(yīng)的環(huán)環(huán)境分分類(lèi)。。藻類(lèi)生長(zhǎng)在在陽(yáng)光光充足足的地地方。。真菌在木質(zhì)質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)中易易生長(zhǎng)長(zhǎng)。微生物物的滋滋生細(xì)菌好氧菌菌，粘粘泥制制造者者生長(zhǎng)在在氧氣氣充足足的地地方，，對(duì)冷冷卻水水系統(tǒng)統(tǒng)產(chǎn)生生持續(xù)續(xù)的危危害。。表面有有粘液液層，，可附附著在在金屬屬表面面。其代謝謝產(chǎn)物物具有有很強(qiáng)強(qiáng)的粘粘性和和腐蝕蝕性，，可使使懸浮浮物和和其它它雜物物沉積積。AerobicSlimeFormers細(xì)菌厭氧菌菌－強(qiáng)強(qiáng)腐蝕蝕性可生存存在氧氧氣缺缺乏乏的地地方。。可產(chǎn)生生強(qiáng)烈烈的破破壞性性：比比如硫硫，其其產(chǎn)物物具有有強(qiáng)腐腐蝕性性。可導(dǎo)致致局部部腐蝕蝕，穿穿孔，，很難難處理理。細(xì)菌鐵細(xì)菌菌廣泛存存在于于水源源中，，能將將Fe轉(zhuǎn)化為為FeO。硝化菌菌能將NH3轉(zhuǎn)化為為NO3－，降低pH值，使使水具具有腐腐蝕性性。連續(xù)的的營(yíng)養(yǎng)養(yǎng)供給給(C、O2、S、、PO4).理想的的溫度度15-40oC。理想的的pH陽(yáng)光/無(wú)陽(yáng)陽(yáng)光(氧氣/無(wú)氧氧氣)為什么么微生生物可可以在在冷卻卻水中中生存存?微生物物對(duì)工工廠產(chǎn)產(chǎn)生怎怎樣的的影響響?一般問(wèn)問(wèn)題包包括：：微生物物膜－－降低低傳熱熱效率率。產(chǎn)生腐腐蝕－－導(dǎo)致致泄漏漏。木質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的的腐爛爛。產(chǎn)生粘粘泥。。