试议冷却水循环冷却水系统生产运转理由

论文导读：
摘要：本文阐述了循环冷却水运行过程中产生的问题及其机理，对其常见问题如附着物、悬浮物、设备腐蚀等产生机理进行了阐述，分析了解决问题的方法，对新技术也有一些介绍，有一定的参考价值。
关键词：循环冷却水；水垢；腐蚀；冷却塔

1循环冷却水运行过程中问题产生的机理
1．1冷却水中附着物的形成
循环冷却水系统中附着物的组成通常很复杂，可把附着物分为水垢和污泥。水垢是以盐类化合物组成的沉积物，其组成主要是一些难溶性的化合物，如碳酸钙、硫酸钙、磷酸镁和硅酸镁等。污泥可以遍布冷却水系统的各个部位，尤其是水流滞缓的部位，例如冷却塔水池底部。
1．2冷却水中悬浮物的形成
冷却水中的悬浮物主要成因:水源沉清处理的效果不佳，以致泥沙、氢氧化铝、铁的氧化物等悬浮物进入循环冷却水系统;冷却水系统运行时处理的工艺条件不当;水通过冷却塔时，将空气中的杂质带入冷却水系统。
1．3冷却水系统中微生物的滋长
冷却水系统中真菌大都属于藻状菌纲，大量繁殖后形成棉团状物附着在金属表面上，影响换热器热交换、堵塞管道。影响微生物在冷却水系统中的因素主要有温度、换热管洁净程度和光照情况。多数微生物的繁殖生长温度为20℃左右，如高于30℃，大部分常见微生物就会死亡。在洁净的换热器管路中，微生物也不易生长。光照对水中藻类的繁殖和生长也有很大关系，即光照越强，藻类越容易繁殖，所以藻类易于在冷却塔内出现。
1．4腐蚀问题的产生
循环冷却水系统中的悬浮物是加速冷却设备腐蚀的重要因素。由于回用污水中的有机物、氨氮、硫化物、含盐量、氯离子、硫酸根离子等物质的浓度比新鲜水高，循环冷却水在系统循环浓缩后，对水质稳定性产生了较大的影响，腐蚀性大大增强，同时对微生物繁殖提供了更加有利的条件。目前，国内外对于局部腐蚀形成机理的研究，大部分都认为点蚀形成的原因一是与腐蚀产物膜的不均匀致密有关;二是与流体流动对腐蚀产物膜的破坏有关。在不同流速的作用下，腐蚀产物膜薄弱的地方先出现破损，露出没有腐蚀产物膜保护的基体，这部分将会有较高的腐蚀速率。
2解决办法
2．1水垢的控制
循环水系统中最易生成的是碳酸钙，水垢控制即是防止碳酸钙的析出，一般采用以下几类法:
(1)从补充冷却水中除去成垢的钙、镁离子。目前常用的软化方法有两种:一是离子交换树脂法，该法适于补充水量小的循环水系统用;二是石灰软化法，即投加石灰。该方法成本低，适于原水(尤其是暂时硬度大的结垢型原水)钙含量高，补充水量较大的循环冷却水系统。
(2)加酸或通入CO2气体，低pH值稳定重碳酸盐。使下列平衡左移。
加酸法目前仍有使用，关键是控制好加酸量，否则酸量过多会加速设备腐蚀。通CO2气体同样应注意控制好pH值，否则循环水通过冷却塔时，由于CO2溢出，CaCO3在塔内结晶，堵塞填料，形成钙垢转移现象。
(3)投加阻垢剂:在循环水中投加阻垢剂，破坏的结晶增长过程，以达到控制水垢形成的目的。目前常用的阻垢剂有聚磷酸盐、有机多酸盐、有聚磷酸盐、聚丙烯酸盐等。
2．2悬浮物的控制
(1)对循环水进行预处理
清洗和预膜工作被称为循环水系统化学处理的预处理。对于新系统，主要是清除设备和管道中的碎屑、杂物和尘土以及冷却设备的锈蚀和油污，以便提高预膜效果，减少腐蚀和结垢。对于老系统，主要是清除冷却设备中的垢、黏泥和金属腐蚀产物。循环水系统的预膜是为了提高缓蚀剂的成膜效果，常在循环水系统开车初期投加较高的缓蚀剂量，待成膜后再降低药剂浓度维持补膜。
(2)增大浓缩倍数
在敞开式循环冷却水系统，由于蒸发、风吹，系统中的一部分不含盐分的水会损失掉，导致系统循环水中的各种矿物质和离子浓度越来越大。为了使循环水中的含盐量维持在一定的范围，必须不断地补充新鲜水，排出浓缩水。提高循环冷却水浓缩倍率的途径主要有水质稳定剂处理法、加酸降碱度法、旁流过滤法、补充水石灰处理法、补充水弱酸阳床处理法和补充水反渗透膜法。
(3)投加分散剂
将粘合在一起的泥团杂质等分散成微粒悬浮于水中，随水流流动而不沉积，从而减少污垢对传热的影响，部分悬浮物还可随排污排出。
(4)增加旁滤设备
旁滤水处理目的是保持循环水水质，使循环水系统在满足浓缩倍数条件下有效和经济地运行。循环冷却水处理系统设计中有论文导读：质中抑制金属腐蚀的添加剂，不改变腐蚀介质的性质，不需特殊投加设备和对设备表面进行处理，因此使用缓蚀剂是一种经济效益高且适应性较强的金属防护措施。缓蚀剂的作用机理主要有钝化作用和吸附成膜作用两种。钝化作用是指改变金属表面元素的结构及化学性质，从而起到保护作用。吸附成膜是利用缓蚀剂和金属之间的吸附作用，使其沉
下列情况时，应考虑设置旁滤水处理设施:设定的浓缩倍数超过允许指标;存在外界污染(如空气中飘尘);工艺物料泄漏及其他污染物;需要去除下列杂质的一项或几项的:悬浮物、生物粘泥;含其它有害污染物质和油类污物等。
2．3循环冷却水系统金属腐蚀的控制
循环冷却水系统金属腐蚀的控制方法常用的有以下四种:
(1)添加缓蚀剂
缓蚀剂是一种用于腐蚀介质中抑制金属腐蚀的添加剂，不改变腐蚀介质的性质，不需特殊投加设备和对设备表面进行处理，因此使用缓蚀剂是一种经济效益高且适应性较强的金属防护措施。缓蚀剂的作用机理主要有钝化作用和吸附成膜作用两种。钝化作用是指改变金属表面元素的结构及化学性质，从而起到保护作用。吸附成膜是利用缓蚀剂和金属之间的吸附作用，使其沉积在金属表面，形成一层保护膜，阻止腐蚀性介质和金属表面的接触，降低腐蚀速率。
(2)提高循环水的pH值
提高循环水的pH值是使金属表面生成氧化性保护膜的倾向增大且易于钝化，从而控制设备腐蚀。但提高循环水的pH值后，循环水水垢倾向增大、设备腐蚀速度下降，以及导致某些缓蚀剂失效。目前可通过添加专门为碱性冷却水处理开发的复合缓蚀剂来解决。
(3)选用耐腐蚀材料的换热器
比如聚丙烯换热器或石墨改性聚丙烯换热器，但由于换热效果差，很少使用。
(4)用防腐涂料涂覆，通过防腐涂料的屏蔽、缓蚀、阴极保护及PH值缓冲作用来保护设备不受腐蚀。
(5)杜绝设备泄漏,避免氨对冷却水的污染
实践证明,循环水中含有3~5 mg/L的氨对水质影响不大,但是当超过10 mg/L时水质就容易恶化。对所有接触氨的水冷器和氨冷器进行重点监测。氨泄漏严重时应及时停车补漏;但如果在运行中泄漏量减小,可就地排放,以减少对整个水系统的污染。此外可适当加大循环水排污量,增加新鲜水量来降低冷却水中氨量。
避免氨对冷却水的污染,还应加强水源及环境的防范。禁止废氨水向水源的排放,消除一切氨的跑冒滴漏,尽量避免循环冷却水受到氨的污染。
2．4循环冷却水系统微生物的控制
微生物大量繁殖会产生微生物黏泥沉积在换热器管的表面，从而降低工厂产量。流体流动可以供给微生物养分，并移走产生的废物。增加流速可使紧靠生物黏泥的流体层流底层变薄，从而使养分的传递速率及废物的移出速率增大，使生物黏泥增厚。综合考虑流速对腐蚀结垢的影响，循环水的流速宜选择在1．0m/s，此时的瞬时污垢热阻值、沉积率、垢层厚度达到最低值。温度对生物膜的生长也具有很大影响。对循环水系统中的微生物引起的腐蚀、粘泥的控制方法有:选用耐腐蚀设备;控制循环水中的含氧量、PH值、悬浮物和微生物养料等指标;在防腐涂料中添加杀生剂，抑制微生物的生长;采取冷却水水池加盖等措施，防止阳光照射;设置旁流过滤设备;对补充水进行混凝沉淀预处理，以及颇有前途的噬菌体法等。
3结论
循环冷却水占整个工业用水的80%左右，且对水质要求并不苛刻，将深度处理后的污水回用于冷却水系统具有很大的潜力。在实际应用中需要根据原水水质、循环水量级温升、补水水质和、使用循环水的换热器设备材质等实际情况，综合考虑经济效益和环境效益，选择适宜的措施，制定出经济、实用、可行的循环水处理方案。但这些传统的方法，有时不能从根本上解决盐浓缩引起的问题，且投加各种水处理剂的操作复杂、药剂费用高，使循环水浓缩倍数不高，运行管理成本较高，还需要我们进一步的研究和探讨。
参考文献
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