設備冷卻水係統工廠應用案例

用水來冷（lěng）卻工藝介質（zhì）的係統，我們稱（chēng）作冷卻水係統，通常（cháng）可分為以下兩種類型：直流冷卻水係統（tǒng）和（hé）循環冷卻水係統。其中，循環冷卻水係統（tǒng）目前已被廣泛地應用於各行各業之中，比如，石油化工、電力（lì）、冶金、醫藥、紡織、機械、電子（zǐ）等等傳（chuán）統工業企業中的（de）工藝用循環冷卻水（shuǐ）係統，及各樓宇的中央空調用循環冷卻水係統。

冷卻係統的（de）循環 循環冷卻水係統 閉式循（xún）環冷卻水係統

工藝冷卻水係統 除鹽水循環冷卻係統 循環水冷卻（què）設備 水冷卻設備 冷卻水處理設備

設備冷卻水係統工廠（chǎng）應用案例

設備冷（lěng）卻水係統工廠（chǎng）應用案例

循環水（shuǐ）的使用及水處理的（de）重要性

用水來冷（lěng）卻（què）工藝（yì）介質的係統，我們稱（chēng）作冷卻水係統，通常可分為以下兩種類型：直流冷卻水係（xì）統和循環冷卻水係統。其中，循環冷（lěng）卻水係統目前已被廣泛地應用於各行各業之中，比如，石油化工、電力、冶金、醫藥、紡織、機械、電子等等傳統工業企業（yè）中的工藝用循（xún）環冷卻水係統，及各樓宇的中央空調用（yòng）循環冷卻水係統。

zui早（zǎo）使用的是直流冷卻水係統，冷卻水（shuǐ）僅（jǐn）僅通（tōng）過換熱設（shè）備一次，用過（guò）後水就被（bèi）排（pái）放掉（diào）。這種係統雖然投資少、操作簡便（biàn），但它的（de）用水量卻很大，冷卻水的操作費用也大，不符合節約使用水資源（yuán）的要求，目前基本都改成了循環冷卻（què）水係統（除（chú）了海水中還在使用的直流（liú）冷卻水係統），即（jí）冷卻水用過（guò）後不立即排放掉，而是收回循環再用（yòng）。從直流水係統到循環水係統，水資（zī）源（yuán）的節約非常可觀，例如（rú）：一（yī）個年產30萬噸的合成氨工廠，如采用直流水係統，每小時用水量約25000T，而改成循環水係統，並以3倍的濃縮倍數運行，則每小時耗水（shuǐ）量隻需約550T。

冷卻（què）水循（xún）環後遇到什麽問題？

腐蝕：冷卻水在（zài）循環使用中，水在冷卻塔內和空氣充分接觸（chù），使水中的溶解氧得（dé）到補充,所以循環水中溶解氧總是（shì）飽和的,水中溶解氧是造成金屬電化（huà）學腐蝕的主要原因,這是冷卻水（shuǐ）循環後（hòu）易帶來的問題（tí）之一。

結（jié）垢:水在運行中蒸發（尤其是在冷卻（què）塔的環境中），使（shǐ）循環水（shuǐ）中含（hán）鹽（yán）量逐漸增加，加上水中二氧化碳在塔中解析逸散，使（shǐ）水中碳酸鈣或其它鹽類在傳熱麵上結垢析出的傾向增加，這是問題（tí）之二。

生物汙垢：冷卻水和空氣接（jiē）觸，吸收了（le）空氣（qì）中大量的灰塵、泥沙、微生物及其孢子，使係統的（de）汙泥增加；冷卻塔內的光照、適宜的溫度、充足的氧和養分都有利於細菌和藻類的（de）生長，從而使係統粘泥增加，在換熱器內沉積下來，造成了粘泥（ní）的危害，這是水循環（huán）使用後易帶來（lái）的問題之三。

冷卻水循環後，冷卻水補充水（shuǐ）量可大幅度降（jiàng）低，節約了用水，這（zhè）是我們所希望的（de）。但水循環後突出的腐蝕、結垢（gòu）和生物汙垢等問題如不解決，生產裝（zhuāng）置的長周期、滿負荷、安全穩定運行是難以保（bǎo）證的，那（nà）麽采用循環水後所期望的經濟、技術效（xiào）益不（bú）僅不能充分發揮，而且將給企業帶來許（xǔ）多危（wēi）害——嚴重的（de）沉積物（wù）的附著、設備腐蝕和微生物的大量（liàng）滋生，由此形成的黏泥汙垢堵塞管道或各（gè）種材料及設備（bèi）嚴重受損等問題，會威脅和破壞工廠（chǎng）的安全生產；而由於各種（zhǒng）沉積物使（shǐ）換熱（rè）設備的水流（liú）阻（zǔ）力加大，水（shuǐ）泵及相關設備的能耗大幅增（zēng）加，傳熱（rè）效率降低，從而降低產（chǎn）品品（pǐn）質或生產效率，這一切都可能（néng）造成極（jí）大的經濟損失，例如（rú）：電（diàn）廠出現此類問題，必然使凝汽器凝結水的溫度升高、真空度下降，嚴重影響汽輪機的出力和電廠的發（fā）電量，並且（qiě）大幅增加能耗（有一個經驗數值：發（fā）電機組真空度每下降1%，多耗（hào）燃料原油0.8%）。

所以，必須要選擇一（yī）種科學合理、全麵有效且經濟實用的循環冷卻水處理方案，使上述問（wèn）題得到（dào）妥善解（jiě）決（jué）或（huò）改善，水（shuǐ）處理就是通（tōng）過水質處理的辦法來解決以上問題。如（rú）能真正做好水處理，不但能保證保質保量、安全（quán）生產，而且（qiě）還能通過大幅降低能耗、節約材料、節約用水來降低生產成本，直接創造可觀的經濟效（xiào）益，例如在電廠，就可以提高汽輪機凝汽器的真空度，一般可提高（gāo）7～8％，提高汽輪機的（de）功率，提高電負荷5～6％，增加發電能（néng）力；如應用在低壓鍋爐爐內處理，不但（dàn）可將水處理運行費用從僅使用爐外（wài）處理方式時的0.5元/噸降到0.3元/噸左右，而（ér）且據統計，可使每台2t•h-1的鍋爐節煤約（yuē）5%；現代工業（yè）一般水冷換（huàn）熱器在未進行水處理時的壽命為2年左（zuǒ）右，經（jīng）水（shuǐ）處理後的（de）壽命（mìng）可達7~8年，檢修費和檢修工作量可（kě）降低90%，一個小型化工廠由此節約（yuē）的檢修費即可達50萬元。

科學合理且全麵完整的化學水處理方案

循環冷卻水的（de）化學水處理就是通過（guò）在水中投加各種化學水處理藥劑而達到解決或緩解沉積物（wù）附（fù）著、金屬設備腐（fǔ）蝕和微生物滋生這三個問題（tí），完整的技術過程應是針對循環水係統的水質、設備材質、工（gōng）況條件選擇緩（huǎn）蝕劑、阻垢劑、分散劑、殺生（shēng）劑正確匹配組成水處理配方，並提（tí）出工藝控製條件、提供相應的清洗、預膜方案等，其中將緩蝕劑、阻垢劑、分散（sàn）劑等組成配方、確定適（shì）宜的工藝控製條件，指導開車（chē），提供技（jì）術服務，這是冷卻水處理技術的主要內容。

循環水係統中的（de）沉積物主要是水垢（gòu）和汙垢（淤泥、腐（fǔ）蝕產物及生物沉積物（wù）），天然水中溶解的各種鹽類因受熱等各種原因從水中析出，我們稱之為水垢，有（yǒu）如：碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物、矽酸（suān）鹽等等，以（yǐ）鈣（gài）鹽為多（duō）。在化學水處理中（zhōng）使用阻垢（gòu）劑時，不同的藥劑對不同的垢起的作用差異很大；而水源不同（江河湖水、地下水、市（shì）政（zhèng）供水等等），水質差別也會很大（同（tóng）一水源，不同（tóng）季節，水質也會有差異），所以，必須先通過全麵（miàn）的分析，確定水中鹽類的主要成分（fèn），即（jí）主要成垢物質，再選用合適（shì）的阻垢劑。

水中金屬的腐蝕主要是有氧的電（diàn）化學腐蝕，而化學水處理方法（fǎ）就是通過在水中投加緩蝕劑（以鈍化膜、沉澱膜及吸附膜等等形式）覆蓋於金屬表麵，起到減緩腐蝕的（de）作用。所以，我（wǒ）們就（jiù）得先了解係統中金屬的種類，結合水質條件及運行參數，選擇緩蝕劑，並確定處理方（fāng）案。

在冷卻水中（zhōng）會引（yǐn）起（qǐ）故障的微生物主要（yào）是細菌、真菌（jun1）及藻類，如鐵細菌、硫酸（suān）鹽還原（yuán）菌、硝化細菌（jun1）及硫杆菌等等（děng），它們有的會直接腐蝕各種（zhǒng）金屬或非（fēi）金屬，有的則會粘附其它雜質沉積附著，危害極大。得先確定係統中主要存在的微生物的種類及數量，結合水質的情況和運行的狀況，選擇針對性的殺菌滅藻劑，製定（dìng）有效的（de）殺菌滅藻實施方案。

總而言之，水處（chù）理在進入（rù）具體實施之前，先得通過（guò）各項分析，全（quán）麵了解係（xì）統及水質的情況，有時對補（bǔ）充（chōng）水可以用穩定指數、飽和指數等作腐蝕（shí）型或結（jié）垢型水質的（de）預判，再通過實驗，針對性地選擇合適的緩蝕劑（jì）、阻（zǔ）垢劑及殺菌（jun1）滅藻劑，並（bìng）正確匹配組成高效的水處理（lǐ）配方（fāng）。

在具體的水處理應（yīng）用過程中，對於緩蝕、阻垢（gòu）及殺菌需要作（zuò）整體考慮，而往往緩蝕及阻垢劑也是複配使用（yòng）的，有（yǒu）時，是一種水處理藥劑兼具緩蝕及阻垢的功（gōng）能，選擇複合緩蝕、阻垢劑（jì）及殺菌劑組成配方並製定處理方案時，要全麵考慮兼（jiān）容性，突出“協同效應”，需要考慮以下的一些因素：

1)        是否適用於該冷卻水係統運行的pH值範圍；

2)        能否使冷卻水的濃縮（suō）倍數達到設計要求；

3)        運（yùn）行的（de）費用和用戶的（de）經濟條件，這裏不僅要考慮水（shuǐ）處理劑的費用，而且還要考慮原（yuán）水預處理和排（pái）汙處理的費用以及對工藝（yì）生產帶來（lái）的影響；

4)        複合水（shuǐ）處理劑（jì）或其中各組成藥劑的供應來源；

5)        操作管理是否方（fāng）便；

6)        當地環保部門的規定和對（duì）周圍環境的汙染；

7)        工藝生產發生事故時，泄漏的（de）物料對水處理劑作用的幹擾；

8)        水處理劑中的緩蝕劑、阻垢劑和配用的殺（shā）生劑的相容性；

9)        使（shǐ）用的換（huàn）熱設備的結構、材質以及預膜、塗料的處理情況。

日常（cháng）運行中，還得考慮（lǜ）根據各種變化作相應的調整。

水處（chù）理（lǐ）的（de）具體實施應按如下步驟進行：

如果需要，應該首*行冷卻用水的預（yù）處理；其次，是（shì）對係統的表麵處理（清（qīng）洗、預膜（mó））；zui後（hòu），再進行日常的緩蝕、阻垢及殺（shā）菌處理。

1．補充水的預處理

由於地表天然（rán）水中混（hún）入的懸浮物、膠體物構成水的濁度（dù），濁（zhuó）度太高則不能直接供冷卻水使用。通常用（yòng）混凝沉降、過濾等方法去除（離子（zǐ）交換也是預（yù）處理（lǐ）的一類（lèi））；有些（xiē）地區的地下水含鐵量或水中的硬、堿度過高，也需要通過預處理手段先降下來一（yī）部分，否則，冷卻水使用過程中正常的水處（chù）理藥劑將達不到（dào）理想的效果。

2．係統的表麵處理

在進行日（rì）常緩蝕、阻垢及殺菌處理之前，先得對係統作表（biǎo）麵處理，目的是清除金屬表麵的沉積物，預膜保護後（hòu），再投加日常水處理藥劑。表麵處理過程需注意幾點（diǎn）：

1)        根據沉積物質的成份選擇合（hé）適的清洗藥劑，保證安全、高效；

2)        嚴格按技術要求完成整（zhěng）個操作流程，根據技術（shù）參數確定清洗終點（如：鐵離子含量曲線（xiàn）、濁度曲（qǔ）線、電導率曲線等等），保證有（yǒu）效、經濟；

3)        新係統投用（yòng）之（zhī）前，也需進行表麵處理。對於（yú）新係統而言，正常投用前（qián）的衝洗（xǐ）隻能清除安裝過程中遺留在係（xì）統內的碎屑、雜物和塵土，但清除（chú）不了設備和管道在生產及安裝中生成的表（biǎo）麵氧化皮和油汙，而這些會影響預膜處理的效果，所以，要采取更為*的表（biǎo）麵處理。

4)        循環水係統的預膜是為了（le）提高緩蝕劑的成膜效果，常在循環水開車初期投加較高（gāo）的緩蝕劑量，待成膜後，再降低藥劑濃度維持補膜，即（jí）所（suǒ）謂的（de）正常處理。這種預膜處理，其目的是希望在金屬（shǔ）表麵上能很快地形成（chéng）一層保護膜，提高緩蝕劑抑製腐蝕的效果。實（shí）踐也證明在同一（yī）個係統（tǒng）中，經過預膜和未經預膜的設備，在用同樣的緩（huǎn）蝕（shí）劑情況下，其緩蝕效果（guǒ）卻（què）相差很大。循環水係統除了在（zài）開車時必須要進行預膜（mó）外，在（zài）發生以下情況時也需進行重新預膜：

3．日常水質處理

經（jīng）過預（yù）處理的水將直接作為（wéi）冷卻水的補充用水，在對係統進行了表麵處理後，則依據通過全麵分析及實驗篩選出的緩蝕、阻垢及殺（shā）菌處理的方案投加（jiā）藥劑，進入了對水質（zhì）的（de）日常控製處理階段。

係統在日（rì）常的運（yùn）行中，補（bǔ）充水的水質可能會隨季（jì）節有所變化（huà），係統的（de）運行參（cān）數也有可能會有調（diào）整，則需要隨時監控水質和處理效果，並根據運行參數、補充水質的變化作水處理方案的相（xiàng）應調整，以確保穩定的*化效果，調整方向包括，藥劑種類、投加濃度、組成配方的比例及投加方式等等。

而在監控水處理效果的方法中，水質（zhì）分析一般隻作為調（diào）整處理方案的依據，水處（chù）理的績效的檢測（cè）應采用更直（zhí）觀（guān）、更準確的方法（fǎ）——腐蝕及熱交換效率的測試，即以掛片法或（huò）用在線腐蝕測試儀（yí）測定循環水（shuǐ）係統（tǒng）中各金屬的腐蝕速率或瞬間腐蝕速度；用汙（wū）垢熱阻在線測試儀測定熱交換效（xiào）率和監測換（huàn）熱器等等。

國（guó）標或部標都相應對冷卻水係統中抑製材料腐蝕及沉積物附著有明確的規定，對作為間接反映係統運行狀態的水質（zhì）中各項數據也有明確的標準，如附1所示。

綜（zōng）上所述，科學（xué）、合（hé）理和*性價比（bǐ）的（de）水處理工藝程序（xù）是根據您目標係統的運行參數、設備材質、工況條件、水質條件，通過分析（xī）及實（shí）驗來選擇zui合適的水處理單體及確定單（dān）體間的配比組成配方，並采取正確的操作流程和確定適宜的工藝控製條件。運行過程中還須隨時通過分析及實驗，調整藥劑單體、配方比（bǐ）例及（jí）投加劑量，以適應由於氣候、環（huán）境介質、補充水水質及運行參數等各方麵因素的（de）變化引起（qǐ）的循環水質的變化，達到處理（lǐ）效果的*化，如附2圖

水處理綜述暨對水處理未來發展的展望

前（qián）麵討論（lùn）了用化學水處理方式綜合（hé）解決循環水係統中沉積物附著、設備腐蝕及（jí）微生（shēng）物滋（zī）長等（děng）運行障礙的方案（àn）。在理論（lùn）上和實踐過程中，除了化學（xué）水處理方式外，還可以運用其它的一些方法去抑製沉積物的析出、緩解金屬的腐蝕（shí）及控製微生物引起的（de）腐蝕、黏泥及其生長，例舉如下：

1.         控製（zhì）水垢析出的方法，除了（le）投加阻（zǔ）垢劑外（wài），大致還有（yǒu）以下幾類：

1)        使（shǐ）用離子交換樹脂法或石灰軟化（huà）法等從冷卻水中除去成垢的鈣離子（zǐ）的方法；

2)        加酸或通CO₂氣，降低（dī）pH值，穩定重碳酸鹽（yán）的方法；

3)        使用靜電阻垢儀器或電子阻垢儀器。

  2．汙垢的控製，除了投加（jiā）分散劑外，還有以下幾種方法：

1)        通過預（yù）處理，降低補充水的濁度；

2)        增加旁濾設（shè）備。

 3．金（jīn）屬腐蝕的控製（zhì）方法（fǎ），除了添（tiān）加緩蝕劑（jì）外，還有以下三種：

1)        提高冷卻水的pH值；

2)        選用耐蝕材料；

3)        用防腐阻垢塗料塗覆。

4．微生物引起的腐蝕、黏（nián）泥及其生長的控製方（fāng）法，除了投加殺生劑外，主要還有以下一些（xiē）方法：

1)        選用耐細菌腐蝕（shí）的材料；

2)        控製（zhì）冷卻水中的氧含（hán）量、pH值（zhí）、懸浮物和微生物的養料（liào）；

3)        采（cǎi）用殺生塗料；

4)        采用犧（xī）牲陽極的陰極（jí）保護；

5)        清洗；

6)        防止陽光照射；

7)        旁流過濾；

8)        混凝沉澱；

9)        噬菌體法。

實踐證明，以上的各種方法作為輔助（zhù）手段，都能在防腐、阻垢或（huò）殺菌的（de）某一（yī）方麵起一定程度的作用，但比較化學水處理方式，它們或者還不全麵，或者單一方式的處理效率還達不到要求，或者是不夠（gòu）經濟。一個（gè）良好的水處理控製方案往往是以化學水處理方法為主，根據係統的（de）特定情況，結合以上的一些輔助（zhù）手段聯合使（shǐ）用。

雖然目（mù）前化學（xué）處理方式是zui行之有效的水（shuǐ）處理方案，但隨著對環境保護的重視（shì），對一些毒性較大，或本身雖屬於無毒或低毒，但會造成水體的富營養化而被列為第二類（lèi）汙染物的一些化學水處理（lǐ）藥劑的（de）使用或（huò）排放已有很嚴格的要求，如鉻酸鹽（yán）及其複合冷卻水緩蝕劑、磷酸鹽類的緩蝕劑和（hé）水處理劑等等，這就要求我們需（xū）要開發無毒或低（dī）毒、低磷和非磷的（de）水處理劑；而操作簡（jiǎn）便、管理（lǐ）方便及對環境沒有汙染的物（wù）理水處理（lǐ）方法及水處理在線檢測、監控技術也是今後大力發展的方向。

冷卻水處理是一門涉及許多學科的‘邊（biān）緣’科學（xué），它需要專門（mén）的知識和經驗。冷卻（què）水處理方麵（miàn）的專家不多，而且作為（wéi）新興行業，很多單位的技術人員（yuán）在（zài）冷卻水處理發（fā）生問題（tí）時由於自（zì）身缺乏經驗，希望能及時（shí）得到全麵的專家（jiā）意見，所以，一（yī）種基於知識的（de）計算機程序係統，能模擬專家領域的專家求解（jiě）問題的能力，對麵臨的複雜問（wèn）題，能做出專（zhuān）家水平的結論的（de）冷（lěng）卻水處理谘詢用的計算機專家係（xì）統也將是今後大力發展的方向。

我國是一個人均淡（dàn）水資（zī）源緊缺的國家，現階段能源也存在較大（dà）的（de）缺口。而隨著我們國家現代化建設的高速發展，循環水裝置越來越廣（guǎng）泛地被應用於工業及民用的各個領域，水處理的重要性也就（jiù）日（rì）益凸現。我們希望從業者（zhě）能遵（zūn）循正（zhèng）確的水處理應用理念，規範行（háng）業標準，共同提高我國工（gōng）業循環水處理的技（jì）術水平，可以為我國現代化建設在節約水資源、節約能源及保證安全生產等各方麵（miàn）做出突出的貢獻。

附1

<<工業循環冷卻水處理設計規範>>

對循環冷卻水係統中腐蝕速度、汙垢熱阻及水質的要求

Ø         腐（fǔ）蝕速度：

l           碳鋼小於0.125 mm/a

l           銅（tóng）、銅合金及不（bú）鏽鋼（gāng）小（xiǎo）於0.005 mm/a

Ø         年汙垢熱阻：

l           敞開式冷卻水水側管壁 1.72~3.44×104m2K/W

l           密閉式冷卻水水側管壁 小於0.86×104m 2K/W