浅析水处理设备技术在循环冷却水系统中的应用

                  大庆炼化公司  黑龙江省大庆市  163411   霍影

摘要：通过对工业企业循环冷却水冷却原理及运行产生的三类危害的分析，结合水处理技术的现状，对水垢控制、污垢控制、腐蚀控制、微生物控制常见方法进行了阐述，提出循环水化学处理应重视化学清洗、预膜处理及日常水处理工作，并说明了工作原理和工作重点。说明了水处理运行效果的表现形式及评定依据。为选择合适的循环冷却水系统方案指明了方向。

关键词：循环冷却水系统；水处理技术；水垢；水处理运行效果

1 循环冷却水的概念及原理

1.1 循环冷却水的概念

  循环冷却水是指间接换热（如通过换热器）或直接接触换热方式来交换介质热量并经冷却塔冷却后循环使用，以节省水资源。循环水通常是中性和弱碱性的， pH 在 7~9 之间 。

1.2 循环水的冷却原理

   循环水的冷却是指在水与空气接触时发生的热交换，这个过程通常是由蒸发散热、接触散热和辐射散热共同完成的。

1 ）蒸发散热：由于水在冷却设备中被分散形成大大小小的水滴或极薄的水膜，通过扩大接触面积和延长接触时间来加强热交换，使水汽从水中带走气化所需的热量从而使水冷却。

2 ）接触散热：水与较低温度的空气接触，由于温差使热水中的热量传到空气中，水温因此降低。

这两种散热过程在水冷却中所起的作用，因空气的物理性质不同而不同。春、夏、秋三季，室外气温较高，表面蒸发起主要作用，在冬季，由于气温降低，接触散热的作用变大。

2 循环冷却水处理技术现状

2.1 水垢的控制

循环水系统中最易生成的水垢是碳酸钙，水垢控制即是防止碳酸钙的析出，通常有以下几类方法。

1 ）从补充冷却水中预先去除成垢的钙、镁离子。在补充水进入循环水系统之前进行软化处理， 除去 Ca2+ 、Mg2+，从源头保证不形成水垢。 目前常用的软化方法有离子树脂交换法和石灰石软化法。

2 ）加酸降低 pH 值，稳定重碳酸盐通过在循环水中加酸（通常为硫酸），降低 PH 值，使重碳酸盐的结垢倾向降低。 加酸需注意防止加酸过度使设备化学腐蚀。

3 ）投加阻垢剂

通过在循环水中投加阻垢剂以破坏 CaCO3 的结晶增长过程，从而达到控制水垢形成的目的。 目前常用的阻垢剂有聚磷酸盐、有机多元膦酸、有机磷酸脂、聚丙烯酸盐等。

2.2 污垢的控制

（ 1 ）降低补充水浊度（ 2 ）做好循环水水质处理（ 3 ）投加分散剂，可使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；（ 4 ）增加旁滤设备，可以使循环水长期保持在低浊度状态下运行。在控制指标内，减少污垢形成。

3.3 循环冷却水系统金属腐蚀的控制

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， 它用量少，不会改变腐蚀介质的性质，不需对设备表面进行处理。 因此，使用缓蚀剂是一种经济效益较高且适应性较强的金属防护措施。

2 ）提高循环水的 pH 值

提高循环水的 pH 值， 使金属表面更容易形成氧化保护膜，易于钝化，从而有利于控制设备腐蚀。 提高循环水的 pH 值后，不可避免的带来一些副作用：循环水结垢倾向增大、设备腐蚀速度下降、某些常用缓蚀剂失效。 目前主要通过添加为碱性冷却水处理开发的复合缓蚀剂来解决，例如聚磷酸盐 - 正磷酸盐 - 膦酸盐 - 三元共聚物、有机多元膦酸 - 聚合物分散剂 - 唑类、 多元醇磷酸酯 - 丙烯酸系聚合物、 HEDP-PMA等。

这些水处理剂的复合配方可发挥出除垢和防腐的综合作用，由于协同或增效作用，它比单一药剂效果更好。

3 ）选用耐蚀材料的换热器。

4 ）用防腐涂料涂覆。

2.4 循环冷却水系统微生物的控制

常用方法有1控制循环水中的氧含量、 PH 值、悬浮物和微生物的养料等水质指标。2在防腐涂料中添加杀生剂3采取在冷却水水池加盖、冷却塔的进风口加装百叶窗等措施，防止阳光照射。4设置旁流过滤设备对补充水进行混凝沉淀预处理。 目前被广泛采用的方法是向循环水中添加杀生剂。

   综上所述，解决循环水系统问题的方法，在实际应用中要根据原水水质、循环水水量及温度、补水水质、使用循环水的换热设备材质和型式以及其他工况条件等实际情况，选择适宜的除垢、防腐、控制微生物的方法，制定出经济、实用、可行的循环水处理方案。

3 水处理运行效果及其评定

3.1水处理运行效果的表现形式

（ 1 ）换热设备和管道不再产生新垢，老垢逐渐消解。管道阻力减小、泵压降低、冷却水流量增大。换热器效率上升进而使生产能力提高、产品质量稳定、产量增加。

（ 2 ）设备及管道的腐蚀问题得到有效的解决。不仅能延长设备的使用寿命，而且可以使低设备腐蚀穿孔引发泄漏事故的可能性降低，为生产长时间稳定运行提供了保证。

（ 3 ）系统不再产生新菌藻，老菌藻逐步脱落。附着在换热器、冷却塔、水槽壁、池底、管道上的微生物粘泥、软垢也逐渐被疏松脱离伴随排污水一起排掉。这有效地剿灭了微生物的生存环境和繁殖。

（ 4 ）凉水塔喷嘴、填料层无堵塞现象。冷却水量增大，喷水均匀，水流畅通，为工艺介质的冷却达到设计要求提供了充足的低温水量。

（ 5）浓缩倍数提高，不仅节约了大量的冷却用水，而且大大减少了冷却污水的排放量，减轻了对环境的污染。

3.2 水处理运行效果的评定

循环冷却水经化学处理后，腐蚀率、污垢沉积率、异养菌总数等指标应达到国家《工业循环冷却水处理设计规范》 GB50050－2007 标准中的要求。

参考文献：

[1] 陈世通.  循环水系统水质异常的原因分析及处理办法[J]. 化肥设计. 2015(04)

[2] 姚玉田,俞泽科,林高灿.  浅谈工业冷却循环水系统节能优化技术及应用[J]. 科技与创新. 2015(17)