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淺談如何控製循環水係統各項指標
2016-06-15 15:40:55 159
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    淺談如何控製循環水係統各項指標


    循環冷卻水在運行過程中,補充水不斷進入冷卻水係統。此時,補充水中的一部分水在循環運行過程中被蒸發進入大氣,另一部分則留在冷卻水中而被濃縮,並發生以下一係列的變化。

    一、硬度(鈣硬度)和堿度(總堿度)

    這個項目現行規範(《工業循環冷卻水處理設計規範》GB50050-2007)是將Ca2+和堿度分列,采用綜合指標更加科學,即“硬度+堿度”≤1100mg/L。從CaCO3溶度積可以看出,CO32-是隨之H+的濃度而改變的,當H+高時,CO32-轉化為HCO3-,而增大了溶解度,因此導致CaCO3沉澱是由兩個因素構成的,即H+濃度(堿度)和Ca2+含量兩個因素構成的。

    隨著循環冷卻水被濃縮,冷卻水的硬度和堿度會升高。當補充水被濃縮K倍時,循環冷卻水的硬度和總堿度則均相應增加為補充水的硬度和總堿度的K倍,從而使冷卻水的結垢傾向增大。所以循環水在運行過程中嚴格控製“硬度+堿度”≤1100mg/L的運行指標。若堿度為不宜控製因素,則應降低硬度,緩解結垢現象的發生。

    建議降低濃縮倍數,增大排補水量或是補充脫鹽水來調節水質。

    若循環水係統不能排汙,而濃縮倍數又較高。建議加酸降低堿度,減少結垢風險。

    二、pH值

    補充水進入循環冷卻水係統中後,水中遊離的和半結合的酸性氣體CO2在曝氣過程中逸入大氣而散失,故冷卻水的pH值逐漸上升,直到冷卻水中的CO2與大氣中的CO2達到平衡為止,此時的pH值稱為冷卻水的自然平衡pH值(8.5-9.3)。而在運行過程中循環水堿度是影響pH的主要因素。其表示了水中CO32-HCO3-OH-及其他一些弱酸鹽類的總和。這些鹽類的水溶液都呈堿性,需用酸來中和,進而反映了循環水中的pH變化情況。

    如果水中單獨存在OH-堿度,水的pH11.0

    水中同時存在OH-CO32-時,pH9.4-11.0

    如水中隻有CO32-存在時,pH=9.4

    CO32-HCO3-共同存在時,pH8.3-9.4

    單一的HCO3-存在時,pH=8.3

    pH8.3時,水中堿度也隻有HCO3-存在,此時的pH值變化隻與HCO3-和遊離的CO2含量有關。因此新版pH國標的範圍較之前要寬(8.0-8.6)。

    根據金屬腐蝕理論可知,隨著水的pH值升高,水中的氫離子濃度降低,金屬腐蝕過程中氫離子去極化的陰極反應受到抑製,金屬表麵生成氧化性保護膜的傾向增大,故冷卻水對碳鋼的腐蝕率隨pH的升高而降低。在有溶解氧存在的環境中,pH8.0時,鐵的腐蝕電位處於腐蝕區,氧的存在將使腐蝕速度增加,pH7.0時,腐蝕速度將加倍;當pH8.0時,氧使鐵的表麵生成一層(γ-Fe2O3)鈍化膜,鐵的腐蝕電位進入鈍化區,金屬將得到保護。但過高的pH值(pH8.3)又會帶來新的問題,因循環水中CO32-的存在,會形成碳酸鹽垢。所以說循環水的pH需控製在合理的範圍之內, 當pH偏低時,建議補水以一次水(深井水、地表水)為主或是加堿(氫氧化鈉、碳酸氫鈉)調節水質。

    當pH值偏高時,建議軟化補水硬度或是加酸(硫酸)調節水質。

    三、氯離子

    氯離子指標對循環冷卻水處理影響很大,指標不切實際將導致設備的腐蝕損壞或是水處理費用的增加,因此製定一個合理的指標是非常必要的。

    氯離子是天然水中普遍存在的腐蝕陰離子,具有極高的極性促進腐蝕反應,又有很強的穿透性,容易穿透金屬表麵的保護膜,造成縫隙腐蝕和孔蝕,特別是對奧氏體不鏽鋼造成腐蝕開裂,危害很大,能使水冷器在短期內報廢。

    經過對氯離子腐蝕機理的定性分析,從而提高了氯離子的控製指標,與此同時對換熱器材質、水側壁溫、設備冷卻水出口的水溫作了規定。對於水走管程的碳鋼、不鏽鋼的設備,規定了氯離子的控製指標Cl-≤1000mg/L;對於水走殼程的不鏽鋼設備、傳熱麵水側壁溫不大於70℃、冷卻水出水溫度小於45℃的設備,規定了氯離子控製指標Cl-≤700mg/L。

    氯離子對循環水處理的影響,主要是限製了循環水濃縮倍數的提高,低濃縮倍數勢必會導致大量水資源的浪費。而在高濃縮條件下運行時,又會麵臨氯離子的腐蝕問題。為了防止氯離子的腐蝕,目前常用方法有兩種:一種是藥劑處理法,即在循環冷卻水中投加阻垢緩蝕劑,控製腐蝕。另一種則是材料防腐,選擇抗腐蝕材料製作換熱器。

    四、濁度

    補充水進入循環冷卻水中後,由於被不斷蒸發濃縮,故水中的懸浮物和濁度升高。與此同時,循環水在冷卻塔內反複與大量的工業大氣相接觸,把工業大氣中的塵埃洗滌下來並帶入循環水中,形成懸浮物。此外冷卻水係統中生成的腐蝕產物、微生物繁衍生成的粘泥都會成為懸浮物。這些生成的懸浮物約有4/5沉積在冷卻塔集水池的底部,它們可以通過排汙被帶出冷卻水係統,還有1/5的懸浮物則懸浮在冷卻水中,使水的濁度增加。懸浮物還會沉積在換熱器或凝汽器的換熱管壁上,降低冷卻效果。

    如果采用旁濾處理,則可使循環水的得濁度控製在10-20mg/L。

    五、總磷

    冷卻水在循環係統中不斷循環使用,由於水的溫度升高,水流速度的變化,水的蒸發,各種無機離子和有機物質的濃縮,冷卻塔和冷水池在室外受到陽光照射、風吹雨淋、灰塵雜物的介入,以及設備結垢和材料等多種因素的綜合作用,會產生比直流係統更為嚴重的沉積物的附著、設備及管線的腐蝕和微生物的大量滋生,以及由此形成的粘泥汙垢堵塞管道等問題,它們會威脅和破壞生產的安全運行。因此為防止設備產生結垢、腐蝕現象,確保生產係統安全、高效運轉,必須對敞開式循環冷卻水係統選擇一種實用的循環水處理方案。這樣做既能保證穩定生產、減少環境汙染,又能節約能源、節約鋼材,提高經濟效益。

    為緩解循環水係統結垢和腐蝕的加劇,目前廣泛采用的方案是對循環水係統投加緩蝕阻垢藥劑,因各係統存在差異化,需要對循環水補水在不同濃縮倍率下進行監測,從而判斷出該水質屬於結垢型水或是腐蝕型水,再根據該種水質進行阻垢緩蝕劑的配方篩選,使藥劑達到最佳的緩蝕阻垢性能。

    循環水在循環過程中要嚴格按照製定的控製指標執行,及時有效的投加緩蝕阻垢藥劑,總磷含量過低,起不到更好的緩蝕阻垢效果,總磷含量過高,且長時間在循環水中運行,藥劑難免會水解轉化成正磷(循環水中正磷≤1mg/L),繼而產生磷酸鈣垢。

    六、殺菌劑

    循環水在運行過程中,往往會滋生大量微生物及粘泥,尤其在夏季還會有藻類爆發,其共同特點是繁殖速度迅猛且生命力頑強、變異菌種多樣化,而代謝產物、殘體富有粘性,會吸附水中其他物質覆蓋於設備內表麵,間接影響換熱,嚴重時堵塞換熱器。所以,微生物、菌藻對水體的危害是不容忽視的,既要考慮抑製其生長、繁殖,又要考慮防止對單一藥劑產生抗藥性,還要顧及其粘著性對換熱器的危害,為此,我公司采用氧化型殺菌劑與非氧化型殺菌劑交替投加的方案,並根據各係統的保有水量及在不同季節下菌藻繁殖情況隨時做出相應調整,避免細菌大量繁殖並產生抗藥性。兩者交替投加的全方位微生物控製方案避免了循環冷卻水係統菌藻泛濫的問題。

    綜上所述:循環水係統在循環過程中,各離子含量處於波動狀態,但整體平穩。如某一離子含量發生變化,並不會因此變化在短時間內發生結垢或是腐蝕現象,需綜合分析水質變化情況,查找原因並及時解決。

     

      (柏坡青苹果影院 劉翠英)


    
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