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武漢玉泉凈水設備有限公司
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在工業生產中，循環冷卻水系統貫穿于某些生產裝置或設備中，以水為冷卻介質循環運行，在交換設備余熱保護其正常運轉的同時也節約了大量的水資源
在工業生產中，循環冷卻水系統貫穿于某些生產裝置或設備中，以水為冷卻介質循環運行，在交換設備余熱保護其正常運轉的同時也節約了大量的水資源。按照循環冷卻水系統的結構特點可分為敞開式循環體系和密閉式循環體系，前者一般在大型循環冷卻水系統中應用，如火力發電機組、空調機組等，與空氣直接接觸，補水量較大；而后者一般存在于小型的循環冷卻水系統中，如加工機床、空壓機、空分設備、電焊機等設備，不與空氣直接相通，耗水量較小。但在循環冷卻水系統實際運行中，由于循環冷卻水的溫度、鹽份、pH值等均適合微生物的繁殖和水垢的生成，若不加以控制，微生物繁殖將導致粘泥堵塞熱交換器，而水垢也會影響輸送管線的流量，并且在粘泥沉積的地方會產生垢下腐蝕。而且從節約水資源和減少排污方面考慮，一般要求循環冷卻水的濃縮倍率設計在一定范圍內，從而使得水質處于不穩定狀態，勢必造成設備換熱管和水管道內壁生成附著物和換熱管材質發生腐蝕。由于附著物的傳熱性較差，從而大大降低了設備的換熱效率；而換熱管的腐蝕會減弱其機械強度，甚至出現穿孔，使冷卻水發生泄漏，從而影響整個設備系統的正常運行。總之，在外界條件（如溫度、流速、濃度）改變時，循環冷卻水水質多表現為不穩定的狀態，極易產生金屬材質腐蝕、設備表面結垢、粘泥沉積與微生物滋生等三類問題。如不進行科學的水處理，勢必會引起管道堵塞、腐蝕泄漏、換熱效率降低等一系列問題，對系統設備和管道造成損壞或非計劃性停機停產。為了使循環冷卻水系統正常運行，防止循環冷卻水在冷卻設備、輸水管線內形成污垢、產生腐蝕及附著生物粘泥，提高熱交換設備的冷卻效果，確保生產運行的經濟性和安全性，就必須對循環冷卻水系統進行清洗除垢及緩蝕、阻垢分散、菌藻控制等日常的水質穩定處理。目前有效的措施是通過投加阻垢分散劑、緩蝕阻垢劑、殺菌滅藻劑等化學水質穩定劑以降低設備和管道的腐蝕，控制結垢生成，抑制微生物繁衍，保證系統正常安全運行。這不僅能延長設備的使用壽命，降低動力消耗，并且能節約能源和水資源，減少污水排放，對環境保護有非常深遠的意義。
一、循環冷卻水系統存在的問題
在工業循環冷卻水系統中由于水質不穩定而易引起系統結垢、腐蝕、生物粘泥及菌藻滋生等不良后果。
1 腐蝕
1.1 碳鋼材質與水中的氧氣作用而發生腐蝕，其反應如下：
Fe + O2 + H2O Fe(OH)3↓
1.2 有害離子引起的腐蝕
循環水在濃縮過程中，各種鹽類的濃度相應增加，當Cl-和SO42-離子濃度較高時，會使金屬表面保護膜的防腐性能降低。尤其是Cl-的離子半徑小、穿透性強，容易破壞金屬表面的保護膜增加其腐蝕反應的陽極過程速度，引起金屬的局部腐蝕。
1.3 兩種不同的金屬接觸時，因金屬間電位差而造成電池腐蝕，例如熱交換器的銅管與碳鋼端板，其接觸部分的鋼鐵材質會因此加速腐蝕。
1.4 水中微生物的滋生也會產生細菌性腐蝕，如硫酸還原菌、鐵細菌等。
1.5 其它引起腐蝕的影響因素有：pH值、溶解的氣體、溫度、流速等。
2 結垢及沉積
在循環冷卻水系統中，所溶解的重碳酸鹽濃度隨著蒸發濃縮而增加，當其濃度達到飽和狀態，或者在經過換熱器傳熱表面使水溫升高時，水中鹽份溶解平衡遭到破壞，會發生下列反應即水垢的生成：
Ca(HCO3)2 =CaCO3↓+CO2↑+H2O
生成的CaCO3水垢沉積在換熱器的傳熱表面，形成一層硬垢，導熱性能很差，嚴重影響換熱效率。
其次，循環水系統設備、管道主要材質是碳鋼，其腐蝕產物主要是氫氧化物和鐵的氧化物的水合物，呈膠體狀態，穩定地懸浮于水中，但當通過熱交換器時易在受熱面膠體相互凝集沉淀。沉淀的Fe2O3由于它的不連續性和不致密性而對金屬無保護作用，而且由于它的磁性，粘著力強，且比重大，消除困難，形成污垢。
另外，循環水中也有天然有機物、泥沙、微生物群落等懸浮物，它們于流速慢或溫度高的地方慢慢沉積而形成污垢沉積在設備、管道表面。此類污垢一般較為疏松，易用水沖洗去除。
3 微生物影響
微生物可分為細菌、真菌及藻類，由于其散布在自然界各個角落，而循環水之溫度、鹽份、pH值、溶解氧等比較適合微生物繁殖。若未能得到有效控制，微生物不斷滋生，并分泌出大量粘液，將水中不溶性雜質粘結在一起，產生粘泥附著于設備和管道的內表面，阻礙水的流動和系統熱交換，且在粘泥沉積地方往往會造成沉積物下腐蝕。
4 危害與不良影響
上述的水垢、腐蝕和微生物滋生等這三者不是孤立的，是互相聯系和相互影響的，如水垢和污垢往往結合在一起，結垢和生物粘泥又能引起或加重腐蝕。這些水垢、腐蝕物及生物粘泥給設備的安全運行帶來了嚴重的危害。
4.1設備管道水垢附著：水垢的導熱系數極低，降低傳熱效率或傳熱不勻，影響設備制冷效果，使換熱器壓力升高，增大壓縮機正背面壓力差，導致電機負荷增加，造成高壓運行，增加電能消耗，嚴重時可直接造成主機高壓事故停機。
4.2 使系統水循環量減少：沉積物（如水垢、微生物粘泥）覆蓋在循環水系統設備管道或換熱器流道表面，嚴重的將堵塞管道，阻礙水流動，使冷凍水循環量減少，熱交換效率進一步降低。
4.3腐蝕設備和管道：系統管道及設備內壁常因腐蝕造成銹渣脫落，脫落的銹渣會堵塞盤管，使換熱效果下降，嚴重時造成穿孔泄漏等重大停機事故；同時腐蝕的存在還使設備的使用壽命大為縮短。
二、化學清洗說明
首先對于存在上述問題的循環冷卻水系統進行化學清洗。清洗之前需對水質進行采樣分析，調查了解設備運行使用情況，判斷污垢主要成分。根據水質分析、系統材質和設備系統運行與結垢情況制訂清洗方案。其具體操作步驟分為：
清水沖洗：啟動系統循環水泵，用大流量的清水盡可能的沖洗掉系統中的灰塵、泥沙、脫落的藻類及腐蝕產物等疏松的污垢，以節約用清洗藥劑量，降低清洗成本，為下一步的化學清洗做準備。
殺菌剝離：排放出污水后補充清水，在循環水系統內的冷卻水池中分別一次性的加入殺菌剝離劑，殺死系統中菌藻類微生物，并使設備、管道內表面附著的生物粘泥剝離脫落；通過水泵循環運行12～24小時，進行殺菌滅藻剝離污垢，最后從點排放污水。
清洗除垢：系統補入清水后加入具有溶垢、滲透與分散作用的清洗劑和清洗緩蝕劑，啟動水泵將管道系統內的浮銹、水垢、油污等清洗下來，分散于水中，隨水排出，還原清潔的金屬表面。循環清洗兩次，每次12小時，并要求加清水置換排污至濁度小于20ppm即視為清洗結束，最后將Y型過濾器上的過濾網拆開，蘸藥劑手工清洗干凈。
鈍化或預膜：設備管道經過清洗后其金屬表面處于十分活躍的活性狀態，極易二次氧化銹蝕。A：若設備清洗后封存，則對設備進行預膜鈍化處理；B：若設備清洗后立即投入使用，則需進行預膜緩蝕處理，以更好的保護潔凈的金屬表面防止氧化銹蝕。
循環冷卻水系統清洗過程完成后，就進入了日常水質穩定維護階段，即通過加入水質穩定劑，降低金屬材質生銹速率，抑制水中菌藻滋生，防止鈣、鎂鹽結垢、沉淀，限度的保持設備和管道的金屬表面清潔。這樣就可減少設備清洗次數，延長其使用壽命。
三、水質穩定處理
工業循環冷卻水系統的日常水質穩定處理是相當重要的，不僅可延長管線和設備的使用壽命，即水處理的效果是使管線和設備達到設計的使用壽命；而且能節約大量的電能及水資源；還可防止設備水系統結垢、腐蝕，菌藻附著，保證系統設備經濟而安全運行。
目前，采用化學加藥處理方法是循環水質穩定處理中有效且經濟的技術措施，即根據循環冷卻水系統的水質和材質特點，采用合適的水質穩定劑以維持和修補系統內金屬表面形成的保護膜，并阻止和分散各種成垢離子結垢，控制菌藻的生成，達到防腐、防垢和控制微生物生長的目的。
加藥處理后的循環水質要求符合GB50050-2007《工業循環冷卻水處理設計規范》，其中：碳鋼腐蝕率 ≤ 0.075mm/a；銅腐蝕率 ≤0.005mm/a；污垢熱阻 ≤4.0 ×10-4mk/s；異養細菌總數≤5×105個/mL。
一般來說，用于工業循環冷卻水處理的水質穩定劑主要有三大類：阻垢緩蝕劑、緩蝕劑和殺菌滅藻劑。
1.阻垢分散劑
該水質穩定劑為復合型水處理藥劑，具有協同增效作用，化學穩定性強，耐高溫，低磷環保，可同時控制多種金屬材質的腐蝕及污垢的產生，具有良好的阻垢緩蝕效果。本品能通過絡合增溶、晶格畸變及吸附分散作用，破壞垢物形成與增長的條件，使Ca2+、Mg2+等致垢離子穩定地溶于水中，對碳酸鈣、硫酸鈣、磷酸鹽及碳酸鋇等有的阻垢效果，能很好地控制系統結垢，并對氧化鐵、二氧化硅等膠體也有良好的分散作用，同時能在碳鋼金屬表面形成致密的保護膜，阻止腐蝕性離子的浸入，對設備表面起到良好的緩蝕保護效果，是阻垢性能優良兼具緩蝕效果的高效阻垢緩蝕劑。
2.緩蝕劑
這是一種陽極型緩蝕劑，穩定性能好，能在碳鋼、銅及其合金材質表面形成多層致密的高分子防護膜，使金屬表面不起氧化還原反應，具有良好的緩蝕性能。
3.殺菌滅藻劑
本品是針對循環冷卻水系統極易滋生菌藻的特點而設計的殺生劑配方。
本殺菌滅藻劑為低毒、高效、廣譜的殺生劑，分為氧化型和非氧化型兩種殺菌劑，能夠不可逆的有效控制和殺死范圍很廣的微生物，本身也能被分解或被微生物降解；具有穿透粘泥和分散或剝離粘泥的能力，兼有優良的粘泥剝離和抑制菌藻繁殖的效果。同時在使用濃度下，與水中的緩蝕劑和陰垢分散劑能夠彼此相容。
在循環冷卻水系統中，氧化型和非氧化型兩種殺菌劑交替投加，則可取得更好的殺菌滅藻和剝離效果，能削弱微生物的耐藥性。
四、水質管理
1.濃縮倍數管理
在循環冷卻水系統中控制一定值的濃縮倍數對保護設備和節約水資源，減少開支有很大好處。一般要求濃縮倍數在3至6這個范圍內為宜，太高了節約水資源意義不大，且增加了結垢的趨勢。
由于循環水濃縮時，水中的各種離子隨之濃縮，而電導正是反應水中離子濃度多少的數值，濃縮倍數與電導的增長基本上成正比關系。當水濃縮一倍時，電導率值濃縮0.93—0.98倍，所以一般采用濃縮倍數為3時水的對應電導率作為控制值，當水濃縮倍數過高時，則啟動排污口，同時加藥泵啟動，補入相應的被排污水帶走的藥量。
2.藥劑濃度的管理
平時水處理藥劑若不維持在一定濃度范圍內，則不能充分發揮阻垢緩蝕和殺菌剝離效果；而過量加藥則造成經濟上的浪費。因此，加藥要及時適量。目前，循環水系統加藥一般分為兩類：一是采用自動加藥裝置投加；二是根據計算量而采用連續滴加或間歇式投加方式，這種方式也可保證水中藥量濃度在有效范圍內。
3.日常監測
機組運行期間，最重要的水質管理是掌握補水和循環水的水質。一般來說每月應取水樣進行水質分析，以便發現問題及時調整。如出現某個項目超標，則應優化水質穩定劑的配方及其加藥量，使之達到合同規定的水質標準。在腐蝕或結垢情況監測時，可采用現場懸掛標準試片或試管，每月或兩個月測定一次腐蝕或結垢數據。
經過多年的工業循環冷卻水處理現場經驗積累與技術總結，我們開發出了多種適合工業循環
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