設備冷卻水（shuǐ）係（xì）統工廠應用案例

用水來冷卻工藝介質（zhì）的係統，我們稱作冷卻水係統（tǒng），通常（cháng）可分為以下兩種類型：直流冷卻水係（xì）統和（hé）循環冷卻水（shuǐ）係（xì）統。其中，循環（huán）冷卻水係（xì）統目（mù）前已被廣泛地應用於各行各（gè）業之中，比如（rú），石油化（huà）工、電力、冶金、醫藥、紡織、機械、電子等等傳統（tǒng）工業企業中的工藝用循環（huán）冷卻水係統，及各樓宇的中央（yāng）空調用循環冷卻水係統。

冷卻係（xì）統（tǒng）的循環 循環冷卻水係統 閉式循環冷卻水係統

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

設備冷卻水係統工廠應用案例

設備（bèi）冷（lěng）卻水係統工廠應用案例

循環水的使（shǐ）用及水處理的重要性

用水來（lái）冷卻工藝介質的係統，我們稱作冷卻水係統，通常可（kě）分為以下（xià）兩種類型：直流冷（lěng）卻水（shuǐ）係統和（hé）循環冷卻（què）水係統。其中，循（xún）環冷卻（què）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（yī）藥、紡織（zhī）、機械、電子等等（děng）傳統（tǒng）工業（yè）企業（yè）中的工藝用循環冷卻水係統，及各樓宇的中央空調用循環冷卻水係統。

zui早使用（yòng）的是直（zhí）流冷卻水係統，冷卻水僅僅通過換熱設備一次，用過後水就被排放掉。這種係統雖然投資（zī）少、操作簡便，但它的用水量卻很大，冷（lěng）卻水的操作費用（yòng）也大，不符合節約使用水資源的要求，目前基本都改成了（le）循環冷（lěng）卻水係統（除（chú）了海水中還在使用的直流冷（lěng）卻水係統），即冷卻水用過後不立即排放掉，而是收回循環再用。從直流水係統到循環水係統，水資源的節（jiē）約非常可觀，例如：一個年產30萬噸的合成氨工廠，如（rú）采用直（zhí）流水係統，每小時（shí）用水（shuǐ）量約25000T，而改成循環水係統，並以（yǐ）3倍的濃縮倍數運行（háng），則每小時耗水量（liàng）隻需約550T。

冷卻水循環後遇到什麽問題？

腐蝕：冷卻水在循環使（shǐ）用中，水在冷卻塔（tǎ）內和空氣充分接觸，使水中的溶解氧得到補充,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學腐蝕的主要原因,這是冷卻水循環後易（yì）帶來的問題（tí）之一。

結垢:水在運行中蒸發（尤（yóu）其是在冷卻塔的環境中），使循環水中含鹽量逐漸增加（jiā），加上水中二氧化碳在塔中解析逸散，使水中碳酸鈣或其它鹽類在傳熱麵（miàn）上結垢析出的傾向增加，這是（shì）問題（tí）之二。

生物汙垢：冷卻水和空氣接觸，吸收了空氣中大量的灰塵、泥沙、微（wēi）生物及其孢子，使係統的汙泥增加；冷卻塔內（nèi）的光照、適宜的溫度、充足的氧和養分都有利於細（xì）菌和藻類（lèi）的生長，從而使係統粘泥增加，在（zài）換熱器內沉積（jī）下來，造成了粘泥的危害，這是水循環（huán）使用後易帶來（lái）的問題之三。

冷卻水循（xún）環後，冷卻水補充水量可大幅（fú）度降低，節約了用水，這是我們所希望的。但水循環後突出（chū）的腐蝕、結垢（gòu）和生物汙垢（gòu）等問題如不解決，生產裝置的長周期、滿（mǎn）負荷、安全穩定運行是難以保證的，那麽采用（yòng）循環水後所期望的經濟、技術效益不僅不能充分發揮，而且將給企（qǐ）業帶來許（xǔ）多危害——嚴重的沉積物的附著、設備腐蝕和微生物（wù）的大量滋生，由此形成的黏泥汙垢堵塞管道或各種材料及設備（bèi）嚴重（chóng）受損等問（wèn）題，會威脅和破壞工廠的安全生產；而由於各種沉積物使換熱設備的水流阻力加大，水泵及相關設備的能耗大幅（fú）增加，傳熱效率降低，從而降低產品品質或生產效率，這一切都可能造成極大的經濟損失，例如：電廠出現（xiàn）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電量（liàng），並且大幅增加能耗（有一個（gè）經驗數值：發電機組（zǔ）真空度每下降1%，多耗燃料原油0.8%）。

所以，必須要選擇一種科學合理、全麵有效且經濟實用的循（xún）環冷（lěng）卻水處理方案，使上述問題得到妥善解決或改善，水處理就是通過水質處理的辦法來解決以上問（wèn）題（tí）。如能真正做（zuò）好水處（chù）理，不但能保證保質保量、安全生產，而且還能（néng）通過（guò）大幅降低能耗、節（jiē）約材料（liào）、節約用水來降（jiàng）低生（shēng）產成本，直接創造可觀的經濟（jì）效益，例如在電廠，就可以提高汽輪機凝汽器的真（zhēn）空度，一般可提高7～8％，提高（gāo）汽輪機的功率，提高電（diàn）負荷5～6％，增加發電能力；如應用在低壓鍋爐爐（lú）內處理（lǐ），不但可將水處理運行費用（yòng）從僅使用爐外處理方（fāng）式時的0.5元/噸降到0.3元/噸左右，而且據統計，可使每台2t•h-1的鍋爐節煤（méi）約5%；現代工業一般水冷換熱（rè）器在未進行水處理時的壽命為（wéi）2年左右，經水處理後的壽（shòu）命（mìng）可（kě）達7~8年，檢修費和檢修工（gōng）作量可（kě）降低90%，一個小型化工廠由此節約的檢修費即（jí）可達50萬元。

科學合理且全麵完整的化學（xué）水處理方案

循環冷卻水的化（huà）學（xué）水處理就是通過在（zài）水中投加各（gè）種（zhǒng）化學水處（chù）理藥劑而達到解（jiě）決或緩（huǎn）解沉積物附著、金（jīn）屬設備腐蝕（shí）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、工況條件選擇緩蝕劑、阻垢（gòu）劑、分散（sàn）劑、殺生劑正確匹（pǐ）配組成水處理（lǐ）配方，並提出工藝控（kòng）製條件、提供相應的清洗（xǐ）、預膜方案（àn）等，其中（zhōng）將緩蝕劑、阻垢劑、分散劑等（děng）組（zǔ）成配方、確定適宜的工藝控製條件，指導開車，提供技術服務，這（zhè）是冷卻水處理技術的主要內容。

循環水係統中的沉積物主要是水垢和汙（wū）垢（淤泥、腐（fǔ）蝕產物（wù）及生物沉積物），天然水中溶解的各種鹽類因受熱（rè）等各種原因從水中析出，我們稱之為水垢，有如（rú）：碳（tàn）酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物、矽酸鹽等等，以（yǐ）鈣鹽為多。在化學水處理中使用阻垢劑時，不同的藥劑對不同的垢起的（de）作用差異很大（dà）；而水源不同（江河湖水、地下水、市政供水等等），水質（zhì）差別也會很大（dà）（同（tóng）一水源，不（bú）同季節，水質（zhì）也會（huì）有差異），所以，必須先通過全（quán）麵的分析（xī），確定水中鹽類的主要成分，即主要成垢物質，再選用合適的阻垢劑。

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

在冷卻水中會引起故障的（de）微（wēi）生物主（zhǔ）要是（shì）細（xì）菌、真菌及藻類，如鐵細菌、硫酸鹽還原菌、硝化細菌及硫杆菌等等，它們有的會直接腐蝕（shí）各種金屬或非金屬，有的則會粘附其它雜質沉積（jī）附著，危害極大。得先確定係（xì）統中主要存（cún）在的微生物（wù）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，製定有效的殺菌滅藻（zǎo）實施方案。

總而言之，水處理在進入具體實施之前，先得通過各項分析，全麵了解（jiě）係統及水質的（de）情況（kuàng），有時對補充水可以用穩定指（zhǐ）數、飽和指數等作腐蝕型或結垢型水質的預判，再通過實驗，針對性地選擇合適的緩蝕劑、阻垢劑及殺（shā）菌滅藻劑，並正確匹配組成高效的水處理配（pèi）方。

在具體的水處理應用過程中，對於緩蝕、阻垢及殺（shā）菌（jun1）需要作整體考慮，而往往緩蝕及阻垢劑也是複（fù）配使用的，有（yǒu）時，是一種水（shuǐ）處理藥劑兼具緩蝕及阻垢的功能，選擇複合緩蝕、阻垢劑（jì）及殺菌劑組成配（pèi）方並製定處理方案時，要全麵考慮兼容性，突出“協同效應”，需要考慮以下的一些因素：

1)        是否適用於（yú）該冷卻水係統運行的pH值範圍；

2)        能否使冷卻水的濃縮倍（bèi）數達到設計要求；

3)        運行的費用和用（yòng）戶（hù）的（de）經（jīng）濟條件，這（zhè）裏不（bú）僅要考慮水處理劑的費（fèi）用，而且還要考慮原水預處理和排汙處理的費（fèi）用以及對工藝生產帶來的影響；

4)        複合水處理劑或其中各組成藥劑的供應來源；

5)        操作管理是否方便；

6)        當地環（huán）保部門的規定和對周圍環境的汙染；

7)        工藝生產發生事故時，泄漏（lòu）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（hé）配用（yòng）的殺生（shēng）劑（jì）的相容性；

9)        使用的換熱設備的結構、材質以及預膜、塗料的處理情況。

日常運行中，還得考慮根據各種變化作相應的調整。

水處理的具體實施應按如下步驟進行：

如果需要，應該首*行冷卻用（yòng）水的預處理；其次，是對係統的表麵處理（清洗、預膜）；zui後，再進（jìn）行日常的（de）緩蝕、阻垢及殺（shā）菌處理。

1．補充水的（de）預處理

由於地表天然水中混入的懸（xuán）浮物、膠體物構成水的濁度（dù），濁度太高則不能直接供冷卻水使用。通（tōng）常用混凝（níng）沉降、過濾等方法（fǎ）去除（離（lí）子交換也是預處理的一類）；有些（xiē）地區的地下水含鐵量或水（shuǐ）中的硬、堿度過高，也需要通過預處理手段（duàn）先（xiān）降下來一部分，否則（zé），冷卻水使用過程中正常的水處（chù）理藥劑將達不到理想的效果。

2．係（xì）統（tǒng）的表麵處理

在進行日常緩蝕（shí）、阻垢及殺菌處理之前，先得（dé）對係統作表麵處理，目的是清除金屬表麵的沉積（jī）物，預（yù）膜保護後，再投加日常水處（chù）理藥劑（jì）。表麵處理過程需注意幾點：

1)        根據沉積物質的成份（fèn）選擇合適的清（qīng）洗藥劑，保（bǎo）證安全（quán）、高（gāo）效；

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

3)        新係統（tǒng）投用之前，也（yě）需進行表麵處理。對於新（xīn）係統而言，正常投用前的衝洗隻能清除安裝過（guò）程中遺留在係統（tǒng）內的碎屑、雜物和塵（chén）土，但清除不了設備和管道在生產（chǎn）及安裝中生成的表麵氧化（huà）皮和油汙，而這些會影響預膜（mó）處理的效果，所以，要采取更（gèng）為*的表麵處理。

4)        循環水係統的預膜是為了提高緩蝕劑的成膜效果，常在循環水開車初（chū）期（qī）投加較高的緩蝕劑量，待（dài）成膜後，再降低藥（yào）劑濃度維持補膜，即所謂的正常處（chù）理。這種預膜處理，其目的是希望在金屬表麵上能很快地形成一層保護膜，提高緩（huǎn）蝕劑抑製腐蝕的效果。實踐也證明在同一個係統中，經過預膜和未經預膜的設備，在用同樣的緩蝕（shí）劑（jì）情況下，其（qí）緩蝕效果卻相差很大。循環水係統除了在（zài）開車時必須要進（jìn）行預膜外，在發生以下情況時也需進行重新預膜：

3．日常水質（zhì）處理

經過預處理的水將（jiāng）直接作為冷卻水的補充用水，在對係統進行了表麵處理後，則依據通過全（quán）麵分析及實驗篩選出的緩蝕、阻垢（gòu）及殺菌處理的方案投加藥劑，進入了（le）對（duì）水質的日常控製處理階段（duàn）。

係統在日常的運行中，補充水的水質可（kě）能會隨季節有所變化（huà），係統的運行參數（shù）也有可能會有調整，則需要隨時監控水質和處理效果，並根據運行參數、補充水（shuǐ）質的變化作水處理方案的相應調整，以（yǐ）確保穩定的*化效果，調整（zhěng）方向（xiàng）包（bāo）括，藥劑種類、投加濃度、組成配方的比例及投加方式等（děng）等（děng）。

而在監控水（shuǐ）處理（lǐ）效（xiào）果的方法中，水質分析一般隻作為調整處理方案的依據，水處理的績效的檢測應采（cǎi）用更直（zhí）觀、更準確的方法——腐蝕及熱交換效率的測試（shì），即以（yǐ）掛片法或用在線腐蝕測試儀測定循環水係（xì）統中各金屬的腐蝕速率或瞬間腐蝕速度；用汙垢熱（rè）阻在線測試儀測定熱交換效（xiào）率和監測換熱器等等（děng）。

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

綜（zōng）上所述，科學、合理和*性（xìng）價比的水處理工藝程序是（shì）根據您目標（biāo）係統的運行參數、設（shè）備材質、工況條件、水質條件，通過分（fèn）析及實驗來選擇zui合適的水處理單體及確定單體（tǐ）間的配比組成配方，並采取正確（què）的操作（zuò）流程和確定適宜的工藝控製條（tiáo）件。運行過程中還須隨時通過分析及實驗，調整藥劑單體、配方比例及投加劑量，以適應由於氣候、環境介質（zhì）、補充水水質及（jí）運行參數等各方麵（miàn）因素的變化（huà）引起的循環水質的變化，達到處理效果的*化，如（rú）附2圖

水處理綜述暨對水處理（lǐ）未來發展的展望

前麵討論了用化學水處理方式綜合解決循環（huán）水係統中沉積物附著、設備腐蝕及微生物滋長等運行障礙的方案。在理（lǐ）論上和（hé）實踐過程中，除了化學（xué）水（shuǐ）處理方式外，還可以運用（yòng）其它的一些方法去抑製沉積物的析出（chū）、緩解金屬的腐蝕及控製微生物引起的腐蝕、黏泥（ní）及其生長，例舉如下：

1.         控製水垢析出的方法，除了投加阻垢劑外，大致還有（yǒu）以下幾類（lèi）：

1)        使用離子交換樹脂法或（huò）石（shí）灰軟化法等從冷卻水中除去成垢的鈣離子的方法；

2)        加酸（suān）或通CO₂氣，降低pH值，穩定重碳酸鹽的方法；

3)        使用靜電（diàn）阻垢儀器或電子阻垢儀器。

  2．汙垢的控製，除了投（tóu）加分散（sàn）劑外，還有以下幾種方法：

1)        通過預處（chù）理，降低補充水的（de）濁度；

2)        增加旁濾設備。

 3．金屬腐蝕的控製方法，除了添加緩蝕劑外，還有以下三種：

1)        提高冷（lěng）卻（què）水的pH值；

2)        選用耐蝕材料；

3)        用防腐阻垢塗料塗（tú）覆（fù）。

4．微生物引起的腐蝕、黏（nián）泥（ní）及其生長的（de）控（kòng）製方法，除了投（tóu）加殺生劑外，主要還有以下一些方法：

1)        選用耐細菌腐蝕的材料；

2)        控製冷卻水中的氧含量、pH值、懸浮物和微生物（wù）的養料；

3)        采用殺（shā）生塗料；

4)        采用犧牲陽極的陰極保護；

5)        清洗；

6)        防止（zhǐ）陽光（guāng）照射；

7)        旁流過濾；

8)        混凝沉澱；

9)        噬菌體法。

實踐證明（míng），以上的各種方法作為輔助手（shǒu）段，都能在防腐、阻（zǔ）垢或殺菌的某（mǒu）一方麵起一定程度的作用，但比較（jiào）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，或者是不夠經濟。一個良好的水處理控製（zhì）方案往往是以化學水處理（lǐ）方法為主，根（gēn）據係統的特定情況，結（jié）合以上（shàng）的一些輔助手段聯合使用。

雖然目（mù）前（qián）化學處（chù）理方式（shì）是zui行之有效（xiào）的水處理方案，但隨著（zhe）對環境（jìng）保護的重視，對一些毒性較大，或本身雖屬於無毒或低毒，但會造（zào）成水體的富營養化而被列為第二類汙染（rǎn）物的一些化學水處理藥（yào）劑的使用或（huò）排放已有（yǒu）很嚴格的要求（qiú），如鉻酸鹽及其複合（hé）冷卻水緩蝕劑、磷酸鹽類的（de）緩蝕劑和水處理劑等等，這（zhè）就要求我（wǒ）們需要開發無毒或低毒、低磷和非磷的水處理劑；而（ér）操（cāo）作簡便、管理方便（biàn）及對環境沒有汙染的物理水處理方法（fǎ）及水處理（lǐ）在線檢測、監控技術也是（shì）今後大力發展的方向。

冷卻水處理是一門涉及許（xǔ）多學科的‘邊緣’科學，它需要專門的知識和（hé）經驗。冷卻水處理方（fāng）麵的專家不多，而且作為新興行業，很多單位的技術人（rén）員在冷卻水處理（lǐ）發生問題時由於自身缺乏經驗，希望能及（jí）時得（dé）到全麵的專家意見，所以，一種基於知識的計算機程序係統，能模擬專家領域的專（zhuān）家求解問題的能力（lì），對麵臨的複雜問題（tí），能做出專家水平的結論的冷卻水處理谘詢用的計算機專家係統也將是今後大力發展的方向。

我國是一個人均淡水資源緊缺的國家，現階（jiē）段能（néng）源（yuán）也存在較大的缺口。而隨著我們國家（jiā）現代化建設的高速發展，循環水裝置越來越廣泛地被應用於工業及民用的各（gè）個領域，水處理的重要性也就日益凸現。我們希望從業者（zhě）能遵循正確的水處（chù）理應（yīng）用（yòng）理念，規範行業（yè）標準，共同提高我國工（gōng）業循環水（shuǐ）處理的技術水平，可以為我國現代化建設在（zài）節約水資源、節約能源及保（bǎo）證安全生產等各（gè）方麵做出突出的貢獻。

附1

<<工業循環冷卻水（shuǐ）處理設計規範>>

對循（xún）環冷卻水係統中腐蝕速度、汙垢熱（rè）阻及水質（zhì）的要求

Ø         腐蝕速度：

l           碳（tàn）鋼小於0.125 mm/a

l           銅、銅合金及（jí）不鏽鋼小於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