冷卻與循環(huán)水處理.ppt

1、第十一章 循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理,第一節(jié) 循環(huán)冷卻水水質(zhì)特點和處理要求 第二節(jié) 循環(huán)冷卻水的積垢和腐蝕 第三節(jié) 循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理 第四節(jié) 微生物與污垢的防止 第五節(jié) 綜合處理,一、水質(zhì)特點,1.循環(huán)冷卻水的濃縮作用 2.冷卻水中CO2的散失和O2的增加 3. 循環(huán)冷卻水的水質(zhì)污染 4.水溫變化,第一節(jié) 循環(huán)冷卻水水質(zhì)特點和處理要求,二、循環(huán)冷卻冷卻水的處理要求,敞開式循環(huán)冷卻系統(tǒng)冷卻水主要水質(zhì)指標(biāo),1、基本概念,腐蝕率 腐蝕率:金屬年平均腐蝕深度,mm/a 點蝕系數(shù):最大腐蝕深度/平均腐蝕深度 點蝕時，腐蝕可用點蝕系數(shù)反應(yīng)。點蝕系數(shù)越大，對金屬危害越大。 緩蝕率 污垢熱阻。熱交換器傳熱面由于沉積

2、物沉積使傳熱系數(shù)下降，從而使熱阻增加的量稱為污垢熱阻。,2、循環(huán)冷卻水結(jié)垢控制指標(biāo),影響因素：鹽分濃縮：CaCO3、CaSO4、MgSO4結(jié)垢。 懸浮固體及有機物濃度。 熱交換器提高了水溫的影響。 水處理藥劑。,第二節(jié) 循環(huán)冷卻水的積垢和腐蝕,一、結(jié)垢,1.循環(huán)冷卻水蒸發(fā)濃縮作用,2.循環(huán)冷卻水CO2的散失,3.水溫變化,4.化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的難溶物質(zhì),5.水質(zhì)污染,循環(huán)冷卻水的水量損失,水量總損失：P=P1+P2+P3+P4 P1蒸發(fā)損失 P2風(fēng)吹損失 P3滲漏損失 P4排污損失,K：濃縮倍數(shù),我國一般采用 1.5-2.5,二、腐蝕,1.化學(xué)腐蝕 2.電化學(xué)腐蝕 (1)析氫腐蝕 (2)吸氧腐蝕

3、(3)濃差腐蝕 3.微生物腐蝕,三、污垢,1. 濃縮作用 2. 水溫升高,四、循環(huán)冷卻水結(jié)垢和腐蝕的判別,1.極限碳酸鹽硬度法,2.飽和指數(shù)法,LSI=pH0-pHS,3.穩(wěn)定指數(shù)法,IR=2pHS -pH0,LSI=0 穩(wěn)定,LSI0 結(jié)垢傾向,LSI0 腐蝕傾向,IR=,4.0-5.0 嚴(yán)重結(jié)垢傾向 5.0-6.0 輕微結(jié)垢傾向 6.0-7.0 基本穩(wěn)定 7.0-7.5 顯著腐蝕 7.5-9.0 嚴(yán)重腐蝕,五、循環(huán)冷卻水及沉積物成分分析,1.水質(zhì)監(jiān)測,2.設(shè)備監(jiān)測,循環(huán)水運行情況分析,某循環(huán)水系統(tǒng),運行過程中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在問題,就向系統(tǒng)水中投加了硫酸磷酸鹽和單寧,進行處理. 試判斷該系統(tǒng)處理

4、前后的情況,循環(huán)水運行情況分析,第三節(jié) 循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理,控制：1.腐蝕 緩蝕 2.結(jié)垢 阻垢 3.微生物 殺滅微生物,一、結(jié)垢控制,（1）控制循環(huán)水的濃縮倍數(shù),（2）處理補充水,（3）提高水的極限碳酸鹽硬度,（4）投加阻垢劑,阻垢劑,（1）與水中離子形成螯合物或絡(luò)合物,聚磷酸鹽,（2）陰離子或非離子型聚合物吸附于微晶粒表面,有機磷酸鹽,（3）高分子聚合物凝聚架橋作用，將膠體顆粒結(jié)成微小絮體，懸浮在水中。,混凝劑類,二、腐蝕控制,（2）除去水中易產(chǎn)生腐蝕的雜質(zhì),（3）陽極保護,（1）投加緩蝕劑,（4）改進設(shè)備材質(zhì),緩蝕劑類型,1.氧化模型緩蝕劑 重金屬含氧酸鹽 2.水中離子沉淀膜型緩蝕劑 磷

5、酸鹽、鋅鹽 3.金屬離子沉淀膜型緩蝕劑 BMT 4.吸附膜型緩蝕劑 有機物,緩蝕劑類型與緩蝕原理,（2）水中離子沉淀膜型緩蝕劑,（3）金屬離子沉淀膜型緩蝕劑,（1）氧化膜型緩蝕劑,（4）吸附膜型緩蝕劑,三、除污垢與微生物控制,2.旁濾,1化學(xué)藥劑法 1）氧化型殺菌劑 2) 非氧化型殺菌劑 3）表面活性劑殺菌劑,四、綜合處理-復(fù)方穩(wěn)定,復(fù)方緩蝕阻垢劑,五、設(shè)備預(yù)膜,1表面清洗 化學(xué)清洗劑清洗,3.預(yù)膜,1,2.沖洗,概述,循環(huán)冷卻水是工業(yè)用水中的用水大項,在石油化工、電力、鋼鐵、冶金等行業(yè)，循環(huán)冷卻水的用量占企業(yè)用水總量的50-90%。由于原水中有不同的含鹽量，循環(huán)冷卻水濃縮到一定倍數(shù)必須排出一

6、定的濃水，并補充新水。一臺30萬KW冷凝機組，循環(huán)冷卻水量要達(dá)到3.3萬噸/時左右，假定原水中含鹽量為1000mg/L，濃縮倍數(shù)為3，那么循環(huán)冷卻水的濃水排放約在68左右，即198264m3/h，同時需補充的新水等于排水及蒸發(fā)損失等，補充水量大約為循環(huán)水量的22.6%，將為660860m3/h左右，水資源消耗與污水排放的數(shù)量是很大的。 循環(huán)冷卻水由于受濃縮倍數(shù)的制約，在運行中必須要排出一定量的濃水和補充一定量的新水。使冷卻水中的含鹽量、PH值、有機物濃度、懸浮物含量控制在一個合理的允許范圍。對這部分濃水排放進行具體處理回用，具有重要的意義。它不但能提高水的重復(fù)利用率，節(jié)約水資源，而且能極大的改

7、善循環(huán)冷卻水的整體狀況。,不同濃縮倍數(shù)下系統(tǒng)運行參數(shù),循環(huán)冷卻水現(xiàn)狀及存在問題,二、循環(huán)冷卻水現(xiàn)狀及存在問題 循環(huán)冷卻水由泵送往冷卻系統(tǒng)中各用戶，經(jīng)換熱后溫度升高，被送往冷卻塔進行冷卻。在冷卻塔中熱水從塔頂向下噴淋成水滴或水膜狀，空氣則逆向或水平交流流動，在氣水接觸過程中，進行熱交換。水溫降至符合冷卻水要求時，繼續(xù)循環(huán)使用。 空氣由塔頂溢出時帶走水蒸氣，使循環(huán)水中離子含量增加，因此必須補充新鮮水，排出濃縮水，以維持含鹽量在一定濃度，從而保證整個系統(tǒng)正常運行。補充水的量應(yīng)彌補系統(tǒng)蒸發(fā)、風(fēng)吹（包括飛濺和霧沫夾帶）及排污損失的水量。循環(huán)水與補充水中含鹽量之比，即為該循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)。在一定的循環(huán)

8、冷卻水系統(tǒng)中，只要改變補充水的含鹽量，就可以改變循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)，而提高濃縮倍數(shù)是保證整個循環(huán)冷卻水系統(tǒng)經(jīng)濟運行的關(guān)鍵。 冷卻水在循環(huán)系統(tǒng)中不斷循環(huán)使用，由于水溫升高、流速變化、蒸發(fā)、各種無機離子和有機物質(zhì)的濃縮，冷卻塔和冷卻水池在室外受到陽光照射、風(fēng)吹雨淋、灰塵雜物的進入，以及設(shè)備的結(jié)構(gòu)和材料等多種因素的綜合作用，會產(chǎn)生很多問題。,1、水垢附著,在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，碳酸氫鹽的濃度隨蒸發(fā)濃縮而增加。當(dāng)其濃度達(dá)到過飽和狀態(tài)，或經(jīng)過傳熱表面水溫升高時，會分解生成碳酸鹽沉積在傳熱表面，形成致密的微溶性鹽類水垢，其導(dǎo)熱性能很差（1.16W/(m.K)，鋼材一般為45W/(m.K)）。因此，水垢附著

9、，輕則降低換熱器傳熱效率，嚴(yán)重時，使換熱器堵塞，系統(tǒng)阻力增大，水泵和冷卻塔效率下降，生產(chǎn)能耗增加，產(chǎn)量下降，加快局部腐蝕，甚至造成非正常停產(chǎn)。,2、設(shè)備腐蝕,循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，大量設(shè)備是由金屬制造，長期使用循環(huán)冷卻水，會發(fā)生腐蝕穿孔。這是由多種因素造成的，主要有：冷卻水中溶解氧引起的電化學(xué)腐蝕；有害離子（ Cl-和SO42-）引起的腐蝕；微生物（厭氧菌、鐵細(xì)菌）引起的腐蝕等。 設(shè)備管壁腐蝕穿孔，會形成滲漏，或工藝介質(zhì)泄露入冷卻水中，損失物料，污染水體；或冷卻水滲入工藝介質(zhì)，影響產(chǎn)品質(zhì)量，造成經(jīng)濟損失，影響安全生產(chǎn)。,3、微生物的滋生與粘泥,在循環(huán)水中，由于養(yǎng)分的濃縮，水溫升高和日光照射，給細(xì)菌

10、和藻類的迅速繁殖創(chuàng)造了條件。細(xì)菌分泌的黏液使水中漂浮的灰塵雜質(zhì)和化學(xué)沉淀物等黏附在一起，形成沉積物附著在傳熱表面，即生物粘泥或軟垢。粘泥附著會引起腐蝕，冷卻水流量減少，進而降低冷卻效率；嚴(yán)重時會堵死管道，迫使停產(chǎn)清洗。,三、循環(huán)冷卻水處理技術(shù)現(xiàn)狀,1、水垢的控制 循環(huán)水系統(tǒng)中最易生成的水垢是碳酸鈣垢，水垢控制即是防止碳酸鈣的析出, 從補充冷卻水中除去成垢的鈣、鎂離子,一是離子交換樹脂法，該法適于補充水量小的循環(huán)水系統(tǒng)間或采用； 二是石灰軟化法，即投加石灰，使Ca(HCO3)2反應(yīng)生成CaCO3沉淀提前析出。該方法成本低，適于原水（尤其是暫時硬度大的結(jié)垢型原水）鈣含量高，補充水量較大的循環(huán)冷卻水

11、系統(tǒng)。, 加酸或通入CO2氣體，降低PH值，穩(wěn)定重碳酸鹽,在循環(huán)水中加酸（通常為硫酸）或通入CO2氣體，降低PH值，使下列平衡左移，重碳酸鹽處于穩(wěn)定狀態(tài)。 加酸法目前仍有使用，關(guān)鍵是控制好加酸量，否則酸量過多會加速設(shè)備腐蝕。 通CO2氣體同樣應(yīng)注意控制好PH值，否則循環(huán)水通過冷卻塔時，由于CO2的溢出，CaCO3在塔內(nèi)結(jié)晶，堵塞填料，形成鈣垢轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。該方法在某些化肥廠、化工廠及電廠等有CO2氣體源的企業(yè)仍有推廣使用的價值。, 投加阻垢劑,在循環(huán)水中投加阻垢劑，破壞CaCO3的結(jié)晶增長過程，以達(dá)到控制水垢形成的目的。目前常用的阻垢劑有聚磷酸鹽、有機多元膦酸、有機磷酸脂、聚丙烯酸鹽等，這也是目前

12、應(yīng)用最廣的控制水垢的方法。,佛山市禪城區(qū)銳進水處理添加劑廠是一家以生產(chǎn)開發(fā)鍋爐阻垢劑、緩蝕阻垢劑、鍋爐給水除氧劑、丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、RJ-330EDTMPS乙二胺四甲叉瞵酸、RJ-329ATMP氨基三甲叉瞵酸、RJ-328羥基亞乙基二瞵酸、聚丙烯酸（鈉）、水解聚馬來酸酐、RJ-803型高效除垢劑、SNA殺菌滅藻劑、RJ-263閉路系統(tǒng)用緩蝕劑、RJ-264分散性緩蝕劑、低毒清洗劑、工業(yè)水處理、佛山工業(yè)清洗、鍋爐清洗、佛山水處理藥劑、佛山工業(yè)水處理、佛山水處理、殺菌滅藻劑、鍋爐專用藥劑、為主的企業(yè)，供應(yīng)RJB鍋爐阻垢劑、緩蝕阻垢劑 TH-38、RJ鍋爐給水除氧劑、RJ-1型鍋爐阻垢劑、RJ

13、-402丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、RJ-330EDTMPS乙二胺四甲叉瞵酸鈉、RJ-329ATMP氨基三甲叉瞵酸、RJ-328羥基亞乙基二瞵酸、RJ-327 PAA（S）聚丙烯酸（鈉）、RJ-326 HPMA 水解聚馬來酸酐、鍋爐阻垢劑、緩蝕阻垢劑、RJ-803型高效除垢劑、SNA殺菌滅藻劑、RJ-263閉路系統(tǒng)用緩蝕劑、RJ-264分散性緩蝕劑、低毒清洗劑、,RJ鍋爐給水除氧劑,2、污垢的控制, 對補充水進行預(yù)處理，降低濁度 做好循環(huán)水水質(zhì)處理 投加分散劑 可將粘合在一起的泥團雜質(zhì)等分散成微粒懸浮于水中，隨水流流動而不沉積，從而減少污垢對傳熱的影響，部分懸浮物還可隨排污排出。 增加旁濾設(shè)備,3

14、、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)金屬腐蝕的控制, 添加緩蝕劑,緩蝕劑是一種用于腐蝕介質(zhì)中抑制金屬腐蝕的添加劑，它用量少，不會改變腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)，不需特殊投加設(shè)備，也不需對設(shè)備表面進行處理。因此，使用緩蝕劑是一種經(jīng)濟效益較高且適應(yīng)性較強的金屬防護措施。 在敞開式循環(huán)水系統(tǒng)中，常用的緩蝕劑有硅酸鹽、鉬酸鹽、鋅鹽、磷酸鹽、聚磷酸鹽、有機多元膦酸、巰基苯并噻唑（MBT）、苯并三唑（BTA）和甲基苯并三唑（TTA）、硫酸亞鐵等，并且為了減輕環(huán)境富營養(yǎng)化的壓力，目前更趨向于使用后面幾種有機膦酸鹽和低磷緩蝕劑。, 提高循環(huán)水的pH值,提高循環(huán)水的PH值，使金屬表面生成氧化性保護膜的傾向增大，易于鈍化，從而有利于控制設(shè)備腐蝕

15、。 敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)通常通過在冷卻塔內(nèi)的曝氣提高PH值，當(dāng)水中和空氣中的CO2達(dá)到平衡時，水的PH為8.5左右。 提高循環(huán)水的PH值后，不可避免的帶來一些問題：循環(huán)水結(jié)垢傾向增大；設(shè)備腐蝕速度下降，但還不能滿足要求；某些常用緩蝕劑失效。目前可通過添加專門為堿性冷卻水處理開發(fā)的復(fù)合緩蝕劑來解決，例如：聚磷酸鹽-鋅鹽-膦酸鹽-分散劑、聚磷酸鹽-正磷酸鹽-膦酸鹽-三元共聚物、有機多元膦酸-聚合物分散劑-唑類、多元醇磷酸酯-丙烯酸系聚合物、HEDP-PMA等。這些水處理劑的復(fù)合配方可發(fā)揮出除垢和防腐的綜合作用，由于協(xié)同或增效作用，它比單一藥劑的單一作用，效果更顯著，這也是緩蝕劑的發(fā)展趨勢。, 選用

16、耐蝕材料的換熱器,例如使用聚丙烯換熱器或石墨改性聚丙烯換熱器，但由于換熱效果差，很少使用。, 用防腐涂料涂覆,通過防腐涂料的屏蔽、緩蝕、陰極保護及PH緩沖作用來保護設(shè)備不受腐蝕。,4、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)微生物的控制,循環(huán)水系統(tǒng)中微生物引起的腐蝕、粘泥及其生長的控制方法有：設(shè)備選用耐蝕材料；控制循環(huán)水中的氧含量、PH值、懸浮物和微生物的養(yǎng)料等水質(zhì)指標(biāo)；在防腐涂料中添加殺生劑，抑制微生物的生長；采取在冷卻水水池加蓋、冷卻塔的進風(fēng)口加裝百葉窗等措施，防止陽光照射；設(shè)置旁流過濾設(shè)備；對補充水進行混凝沉淀預(yù)處理以及頗有前途的噬菌體法等。 除上面所列方法之外，目前最有效和最常用的方法則是向循環(huán)水中添加殺生劑。殺生劑的種類很多，氧化性殺生劑有：氯、次氯酸鹽、氯化異氰尿酸、二氧化氯、臭氧、溴及溴化物等；非氧化性殺生劑有氯酚類、有機錫化物、季銨鹽、有機胺類、有機