循环冷却水处理设计.doc

石油化工循环冷却水处理设计
南京扬子石油化工设计工程有限责任公司（210048）
摘 要 循环冷却水在循环使用的过程中，往往在系统中产生结垢、腐蚀和生物粘泥。循环冷却水处理的任务是消除或减少结垢、腐蚀和生物粘泥的危害，使系统安全可靠地运行。结合扬子石化南京溶剂有限责任公司的循环冷却水处理设计的工程实例，具体说明。
关键词 循环冷却水 处理 设计
一、工程概况
扬子石化南京溶剂有限责任公司是扬子石油化工公司投资建设的工厂，生产原料为13万吨/年重整抽余油，工厂由1.6万吨/年己烷（80％正己烷）、0.88万吨/年90＃溶剂油、4.8万吨/年120＃溶剂油和5.72万吨/年加氢抽余油装置以及相应的辅助生产设施和公用工程系统组成。工厂总图占地3.8公顷，总投资约1.1亿元RMB，1999年12月正式投产运行。
循环冷却水系统为敞开式，设计规模3000m3/h。循环冷却给水压力0.5MPa、温度33℃；循环冷却回水压力0.2MPa、温度43℃。
二、循环冷却水处理流程、工艺参数及设备介绍
循环冷却水处理流程是根据循环冷却水水质标准、补充水水质指标、浓缩倍数、热交换设备对污垢热阻值和腐蚀率的要求，考虑保护环境、节约用水、水质稳定、经济合理，同时吸取成功的运行经验，通过技术经济比较后确定。
循环冷却水系统划分为1个主流程和旁流水处理系统、加药系统、菌藻处理系统、加酸系统、监测换热系统共5个相关系统，5个相关系统即为循环冷却水处理内容，参见图1。

图 1 循环冷却水系统工艺流程示意图
1. 主流程
由生产给水管道供应的生产给水通过补充水管道进入冷却塔集水池，通过循环水泵加压后进入循环冷却给水管道，供应工艺装置区、罐区的生产冷却用水。循环冷却回水则通过循环冷却回水管道返回循环水站，经冷却塔的配水系统均匀分布后，在冷却塔内自上而下进行气水换热降温，冷却后进入冷却塔集水池，再通过循环水泵加压供出。如此循环往复。
2. 浓缩倍数的确定
浓缩倍数是循环冷却水的含盐浓度与补充水的含盐浓度之比值。敞开式循环冷却水系统在运行过程中有蒸发、风吹、渗漏、排污四种水量损失，这四种水量损失的总和由补充水补给。系统运行平衡时，补充水带入系统的盐量等于损失水量带出系统的盐量，而且，蒸发损失并不带走盐量，即：

因此，

式中 ——浓缩倍数；
——循环冷却水的含盐浓度()；
——补充水的含盐浓度()；
——补充水量()；
——蒸发损失水量()；
——风吹损失水量()；
——渗漏损失水量()；
——排污水量()。
为了控制结垢，应使循环冷却水的碳酸盐硬度小于极限碳酸盐硬度。当补充水的含盐浓度不变，如果不加限制地降低浓缩倍数即通过增加排污水量和补充水量的方式降低循环冷却水的含盐浓度，虽然可以有效地控制结垢，但是既不经济，也不合理。
以循环冷却水量10000m3/h、水温差10℃为基准，在浓缩倍数1.5～10.0的范围，分别计算系统的排污水量、补充水量，详见表1。
表1 系统不同浓缩倍数的排污水量和补充水量表
浓缩倍数（N）

计算项目
1.5
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
10.0
循环冷却水量
（m3/h）
10000
10000
10000
10000
10000
10000
10000
10000
水温差（Dt）
（℃）
10
10
10
10
10
10
10
10
排污水量（Qb）
（m3/h）
343.8
169.4
82.2
53.1
38.6
29.9
24.1
14.4
补充水量（Qm）
（m3/h）
523.2
348.8
261.6
232.5
218.0
209.3
203.5
193.8
排污水量（Qb）占循环冷却水量的百分比（％）
3.4
1.7
0.8
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
补充水量（Qm）占循环冷却水量的百分比（％）
5.2
3.5
2.6
2.3
2.2
2.1
2.0
1.9
浓缩倍数在1.5～3.0的范围，排污水量、补充水量的减少趋势明显，而在3.0～10.0的范围则不明显。可见，适当提高浓缩倍数，可以降低排污水量、补充水量。但是，如果过高地提高浓缩倍数（>4），不仅节水效果有限，而且使循环冷却水的硬度、碱度、氯离子（Cl－）的浓度过高，水的结垢倾向大大增加，腐蚀性大为增强，极大地提高了水质稳定处理的难度，阻垢缓蚀剂的投加量亦很大。综合考虑，浓缩倍数取值3.0。
3. 旁流水处理系统
循环冷却水在循环过程中，由于受到污染（包括空气带入的灰尘、粉尘等悬浮固体物，换热设备的渗漏而带入的污染物如油及其它杂质）使水质不断恶化，另外，由于水质的浓缩而引起某一项或几项成份超出允许值。对系统分流出的旁流水进行相应处理，可以维持水质指标在允许范围之内。旁流水处理还可以适当降低对补充水水质的要求，减少排污水量、补充水量，从而保护环境、节约用水。旁流水处理的目的是保持循环冷却水水质，使系统在满足浓缩倍数的条件下有效、经济地运行。
(1).旁流水处理内容
旁流水处理包括过滤、混凝、沉淀、除油、软化、除盐等内容。根据循环冷却水水质标准，分析循环过程的环境和其它污染因素，本系统旁流水处理的目的是去除悬浮物，即过滤。
(2).旁流过滤水量
敞开式循环冷却水系统的旁流过滤水量计算公式如下：

式中 ——旁流过滤水量()；
——补充水量()；
——补充水的悬浮物含量()；
——悬浮物沉降系数，通过试验确定，通常取值0.2；
——冷却塔空气流量()；
——空气中含尘量()；
——风吹损失水量()；
——排污水量()；
——循环冷却水的悬浮物含量()；
——旁流过滤后水的悬浮物含量()。
根据公式计算的结果，并考虑经济合理，同时吸取成功的运行经验，取2.5％（75m3/h）的循环冷却回水经过旁流过滤设备过滤后进入冷却塔集水池。
(3).旁流过滤设备
1台钢制全自动过滤器，过滤能力100m3/h。根据虹吸原理采用滤后水反冲洗，不设置反冲洗水泵，滤前进水、滤后出水、反洗供水、反洗排水均依靠水力控制自动工作。
4. 加药系统
为了控制循环冷却水流经的管道、换热设备的结垢、腐蚀，应对循环冷却水投加阻垢剂、缓蚀剂。另外，在系统正常运行之前，应预先投加预膜剂，使管道、换热设备水侧金属表面形成一层较薄的、密致的缓蚀保护膜。
阻垢缓蚀剂通过自吸泵吸入药剂储存罐，再由自动控制系统动态控制的加药计量泵将药剂送入冷却塔集水池。
近年来开发了一些利用物理原理的磁化除垢器、静电除垢器、电子水处理器等，具有一定的除垢、杀菌灭藻的作用，但效果不稳定，适用于循环冷却水量较小而且水质较清洁的系统。
(1).阻垢缓蚀剂的选择
在循环冷却水处理中使用的药剂有阻垢剂、缓蚀剂和复合型药剂三种。
阻垢剂的作用是利用其与水中的金属离子起络合反应而产生可溶性络合盐，使金属离子的结垢倾向受到抑制，不易结成坚硬的水垢；同时，阻垢剂作用还在于其吸附作用与分散作用，通过提高结垢物质微粒表面的电荷密度，使微粒间排斥力增大，降低结晶速度，并使晶格结构发生畸变，从而防止结成硬实的水垢。
缓蚀剂的作用是能在金属表面形成一层致密而连续的金属氧化膜或其它类型的膜，覆盖在金属表面，从而与腐蚀介质隔绝，控制腐蚀。
循环冷却水处理包括对结垢、污垢、腐蚀和微生物等几方面的控制，无论是阻垢剂、缓蚀剂或其它药剂都有其片面的作用范围。因此，选用具有协同效应而且互为增效的复合配方，即复合型药剂，不仅可以保持循环冷却水的水质，而且使系统运行高效、可靠。
选用JC－463型阻垢缓蚀剂，为有机磷、共聚物和铜缓蚀剂的复合配方。该配方经过长江南京段水质多年使用的结果表明，效果良好，具有阻垢、缓蚀、分散等多种作用。该配方可在碱性条件下使用，不需调节循环冷却水的pH值，对环境的污染轻微，在控制碳酸钙垢、磷酸钙垢等方面均具有优异性能。
(2).加药量的计算
系统运行过程中的风吹损失、排污损失均会带走部分药剂，而进入系统的补充水不含药剂。因此，应不断向循环冷却水中投加药剂，使药剂浓度相对恒定，加药量为：

式中 ——系统正常运行时单位时间内的加药量()；
——风吹损失水量()；
——排污水量()；
——单位体积循环冷却水的加药量()，JC－463型
阻垢缓蚀剂在长江南京段水质的投加量60mg/L；
——蒸发损失水量()，当冷却塔进水、出水温差10℃，
干球温度32.6℃时，蒸发损失水量约占总水量的1.6％；
——浓缩倍数，3.0。
(3).自动控制加药设备
a. 组成
自动控制加药设备由自动控制系统和加药装置组成。
(a).自动控制系统
自动控制系统包括各类信号传感器、数据显示仪表、信号转换仪表、计算机。其中，计算机采用人机对话的方式，列有中文菜单，除了控制加药量、采集和处理所列的各类相关工艺参数之外，还能够分别以汉字、表格、曲线的形式显示循环冷却水系统的运行状况，例如补充水量（瞬时、累计）、药剂投加量（瞬时、累计）、pH值、电导率、温度等。另外，计算机具有数据统计、查询、打印、报警的功能，为循环冷却水系统的操作管理提供帮助。
(b).加药装置
加药装置包括药剂储存罐、加药计量泵。
●.药剂储存罐
阻垢缓蚀剂通常采用药剂直接投加。当气温较低时，药剂粘度增大，为避免管道、设备的堵塞，需要加入适量的水进行稀释。设置1～2个药剂储存罐，储存大约30天的加药量。
药剂储存罐配置搅拌机，当药剂沉淀时或者需要稀释时使用。药剂储存罐配置液位计，与控制进水（用作稀释）的电磁阀联锁，能够按照设定的稀释倍率自动完成稀释、搅拌的工作。药剂储存罐、搅拌机的材质均为不锈钢。
●.加药计量泵
2台加药计量泵，1台工作、1台备用。加药计量泵根据操作情况可以手动或者自动改变容量，重复精度高，并能够输出粘度较大的液体。每台加药计量泵配置1台均流器，将加药计量泵的脉冲输出转变为平缓均匀的直线输出，以便于对流量进行记录和累计。
b.工作原理
通过监测循环冷却水系统补充水量，并根据水质稳定试验所选定的药剂浓度，将循环冷却水的电导率与补充水的电导率之比即浓缩倍数（注：经常处于波动）、排污水量作为加药量的修正值以实现连续、按比例、自动地投加药剂。选用能够输出频率信号的显示仪表，同时转换成4～20mA标准信号由计算机进行采集并处理，再转换成频率信号送至加药计量泵。当频率信号随着补充水量的变化而同步变化时，加药计量泵接受并执行的加药量也随之同步变化，从而准确地实现自动控制加药。
自动控制加药过程采样PID控制原理参见图2。

图 2 自动控制加药过程采样PID控制原理图
(4).加药效果比较
详见表2。
表2 加药效果比较表
加药方式

比较项目
普通加药方式
自动控制加药方式
配置
1个药剂储存罐、2台加药计量泵。
1套自动控制系统、1个药剂储存罐、2台加药计量泵、1套流量计、1套浓缩倍数仪、1套pH/ORP测试仪。
设备价格
3万元
11万元
药剂投加量总价/年
24.5万元/年
13.2万元/年
故障率
约20次/年，主要是加药计量泵堵塞。
无。加药计量泵堵塞后，立即启动反冲洗程序，5min内恢复正常工作。
工作效率
人工岗位巡检，1～2次/日。
数据远传，远程监控系统工作。

5. 加氯系统
控制敞开式循环冷却水系统的菌藻繁殖，是循环冷却水处理的重要内容。藻类通常在冷却塔和冷却塔集水池受阳光照射的地方大量繁殖，并附着于塔体和池壁上，干扰空气和水的流动，降低冷却效率。脱落的藻类进入管道而沉积，附着在热交换设备器壁上形成污垢，降低传热效率，增加水头损失。同时，藻类是细菌的食物，促使细菌繁殖，加剧腐蚀过程，危害很大。
控制菌藻繁殖的方法是投加杀生剂，杀生剂选用液氯。氯气从氯瓶中蒸发，依次经过氯气过滤器、真空调节器、加氯控制柜，最后通过水射器送入冷却塔集水池。
(1).杀生剂的选择
杀生剂按照杀生机理分为氧化型、非氧化型、表面活性型三类。
氧化型杀生剂有液氯、二氧化氯、臭氧、次氯酸钠。液氯在水中发生如下水解反应：

杀菌作用主要依靠HOCl，OCl－杀菌能力只有HOCl的1～2％。用氯杀菌，能够与较多阻垢、缓蚀剂配合使用，彼此干扰少，杀菌效果好，而且价廉、制取方便。
非氧化型杀生剂有硫酸铜、氯酚类。硫酸铜不能单独使用，一方面是为了防止Cu2＋沉淀，需要同时投加铜的螯合剂；另一方面是为了使Cu2＋能渗进菌藻内部，需要同时投加表面活性剂。氯酚类杀生剂虽然可以杀灭多种菌藻，但对水生动物和哺乳动物有危害，不易被其它微生物迅速降解，造成环境污染。
表面活性型杀生剂也属于非氧化型杀生剂，以季铵盐类化合物为代表，有AMT、DBA、DBL。季铵盐具有杀生力强、毒性低、对污泥有剥离作用、化学稳定性好、使用方便等特点。但当水中有机物含量较多时，季铵盐易被吸附，从而降低药效，增加药剂消耗；另外，水中的金属离子也会使药效受到影响，季铵盐类还容易引起发泡现象，需要配合使用消泡剂。
部分杀生剂对循环冷却水中微生物的有效性及其特点详见表3。
表3 部分杀生剂对循环冷却水中微生物的有效性及其特点
杀生剂
细菌
真菌
藻类
特点
粘泥形成菌
铁沉积细菌
腐蚀性细菌
形成芽孢的
不形成芽孢的
氯
一般
很好
很好
无效
一般
很好
氧化性，搬运时有危险，对金属有腐蚀性，能破坏冷却塔木结构的木质素，高pH值时杀生性能降低
季铵盐
很好
很好
很好
好
一般
好
有泡沫生成，阳离子型表面活性剂
有机锡化合物－季铵盐
很好
很好
很好
很好
好
很好
有泡沫生成，阳离子型表面活性剂
二硫氰基甲烷
很好
很好
好
好
一般
一般
pH＞7.5时无效，非离子型
异噻唑啉酮
很好
很好
好
好
好
很好
搬运时有危险，非离子型
铜盐
一般
一般
一般
无效
一般
很好
将有铜析出在钢设备上，引起电偶腐蚀
溴的有机化合物
很好
很好
很好
好
无效
一般
水解，必须直接从桶中加入
有机硫化合物
好
很好
好
好
好
无效
排污水有毒，使铬酸盐还原，阴离子型
综合考虑，杀生剂选用液氯。
(2).液氯投加方式
液氯投加方式分为连续投加和间歇投加。连续投加杀生效果好，但运行费用高，操作工作量大。间歇投加较为经济，每天投加1～3次，每次3～4h。夏季菌藻繁殖旺盛，采用连续投加，其余季节间歇投加。
(3).加氯量计算
加氯量计算公式如下：

式中 ——加氯量()；
——循环冷却水量()；
——单位循环冷却水的加氯量()。
控制循环冷却水的余氯量0.5～1.0mg/L。余氯量小于0.5mg/L，投加次数增加，操作管理困难，而且降低了杀灭菌藻的效果。余氯量大于1.0mg/L，虽然增加了耗氯量，却并没有明显提高杀灭菌藻的效果，而且加剧金属点腐蚀。间歇投加，gc取值2～4mg/L，加氯量6～12kg/h；连续投加，gc取值0.5～0.8mg/L，加氯量1.5～2.4kg/h。
(4).自动控制真空加氯设备
a.组成
自动控制真空加氯设备由1套控制系统、2组真空加氯机组（1组工作、1组备用）、2台氯瓶组成，能够实现自动加氯或者人工加氯的切换。设备的核心为真空加氯机，配置1台在线余氯分析仪以控制余氯量，同时，在线余氯分析仪与真空加氯机联锁，能够实现连续自动加氯。
真空加氯机包括真空调节阀、加氯控制柜和水射器三个基本部件。真空调节阀安装在氯瓶间，控制柜安装在加氯间，水射器安装在冷却塔集水池附近。
b.工作原理
当水射器产生的真空通过加氯控制柜传到真空调节阀时，该阀自动开启，并将压力气体调节为真空气体。真空调节阀上设有压力止回调节阀和压力放泄阀，当真空调节阀失灵时，压力止回调节阀起到二级保护作用；当前两者均关闭不严时，压力放泄阀自动开启，将泄漏的氯气排至室外，确保加氯系统不出现正压。由于加氯系统为全真空运行，故有效地控制了氯气泄漏，从而保护环境和操作人员的健康。
加氯控制柜内有一V型槽孔板，槽上有一滑塞可沿密封环滑动，其滑动的每一个位置对应一个孔径，即对应着一定的投加速率。因此，该加氯机可以精确控制加氯量。加氯机和在线余氯分析仪联锁，可以根据余氯当前值随时调整V型槽孔径，从而实现连续、自动加氯。而且，也可手动调整旋钮，改变V型槽孔孔径，控制加氯量。
水射器内部装有止回阀，阻止回水进入加氯系统。
c. 技术特点
（a）真空操作
对操作人员和设备提供安全保障，系统的负压部分有任何泄漏都能够自动关闭系统。
（b）计量精确
易于调整的V型槽孔板的结构使加氯量精确到0.2％。
（c）无扰动传输
在改变控制方式和开、停电源时，控制器自动重新计算技术参数，防止执行器移动。
（d）备用运行
当控制器因其输出信号被冻结而离线时可处于备用方式，控制器可从键盘或远程接入备用，或从备用方式接出。
（e）软件可控灵敏度
可以调整灵敏度，因而控制器并不调节执行器进行改正阀位的微小误差，这样可以防止不必要的执行振荡而造成部件磨损。
（f）手动修正
用执行器上安装的旋钮可以手动调节执行器阀位和加氯量，并且在控制器的液晶屏幕上指示。
(5).加氯效果比较
详见表4。
表4 加氯效果比较表
加氯方式

比较项目
普通加氯方式
自动控制加氯方式
配置
2台真空加氯机、2个氯瓶、1台电子秤。
1套自动控制系统、1套在线余氯分析仪、1套漏氯报警仪、2台真空加氯机、2个氯瓶、1台电子秤。
设备价格
30万元
43万元
液氯投加量总价/年
8.6万元/年
6.2万元/年
故障率
约10次/年，主要是真空加氯机调节器、流量计故障。
无。发生故障后立即联锁停止加氯，同时测试空气中氯气浓度，并向控制中心发出报警信号、指示事故位置。
安全性
较低
很高
工作效率
人工岗位巡检，1～2次/日。
数据远传，远程监控系统工作。
6. 二氧化氯投加系统
由于安全生产和操作管理的原因，菌藻处理系统于2001年增加了1个二氧化氯投加系统，杀生剂为二氧化氯（ClO2），该系统与原有的加氯系统交替使用。二氧化氯由稳定性二氧化氯溶液和活化剂现场制取，投加方式采用负压投加，参见图3。
图 3 二氧化氯投加系统示意图PID for adding ClO2
(1).二氧化氯的性质
二氧化氯（ClO2）在常温常压下是黄绿色气体，沸点11℃，凝固点－59℃，极不稳定，在空气中浓度大于10％或在水中浓度大于30％具有爆炸性。使用时必须以水溶液的形式现场制取，立即使用。
二氧化氯易溶于水，不发生水解反应，在10g/L以下没有爆炸危险。水处理所用的二氧化氯溶液的浓度远低于此值。
(2).二氧化氯消毒的作用机理
二氧化氯对细胞壁有较强的吸附和穿透能力，与微生物接触时释放原子氧及次氯酸分子，可有效地氧化细胞内含巯基的酶，还可以快速抑制微生物蛋白质的合成来破坏微生物，还能分解残留的细胞结构。即使存在悬浮物，二氧化氯也能以较小的剂量杀死大肠杆菌类炭疽杆菌。对其他诸多细菌、病毒都有良好的失活效果。
(3).二氧化氯消毒的优缺点
优点：对细菌、病毒的消毒效果好；在水的pH值为6～9的范围内消毒效果不受pH值的影响；不与氨反应，当水中存在氨时不影响消毒效果；二氧化氯在水中的稳定性次于氯胺，高于游离氯，能保存较长时间，起剩余保护作用；二氧化氯既是消毒剂，又是强氧化剂，对水中多种有机物有氧化分解作用。
缺点：费用很高。
(4).稳定性二氧化氯溶液
稳定性二氧化氯溶液是一种可以保存的化工产品。其生产方法是将生成的二氧化氯气体通入含有稳定剂的液体（如碳酸钠、硼酸钠、过氯化物的水溶液）中而制成的二氧化氯溶液，二氧化氯的含量约2％，储存期2年。
二氧化氯存在于以碳酸钠为稳定剂的液体中，存在形式为ClO2－。制取稳定性二氧化氯溶液的反应方程式为：

稳定性二氧化氯溶液的消毒分为活化和不活化两种。不活化的二氧化氯消毒的反应方程式为：

尽管ClO2－的消毒效果与二氧化氯相当，但作用缓慢。
稳定性二氧化氯溶液活化后释放出二氧化氯气体。活化的二氧化氯消毒的反应方程式为：

故稳定性二氧化氯溶液在消毒时应以酸活化而达到最佳使用效率。活化剂为稀酸，在酸性条件下，二氧化氯游离释放。制取和活化的过程中，有一部分二氧化氯损失。因此，应控制稳定性二氧化氯溶液中的ClO2－的含量，而该含量的多少与产品的pH值有关。活化过程中，应适当调整混合活化剂量。
(5).二氧化氯投加量
稳定性二氧化氯溶液与5％稀盐酸体积比为1:1，活化时间10～15min，活化后pH值3.0～4.0，投加浓度0.5mg/L，投加时间1～2h，投加频率每周2次。
(6).二氧化氯投加设备
二氧化氯投加设备中的二氧化氯储存罐、活化剂储存罐、混合活化罐的材质均为玻璃钢，水射器、管道材质均为PVC，液位计的材质为玻璃。二氧化氯储存罐有效容积1.0m3，尺寸Ф1000×H1500（mm）；活化剂储存罐有效容积1.0m3，尺寸Ф1000×H1500（mm）；混合活化罐有效容积2.0m3，尺寸Ф1500×H1500（mm）。
7. 加酸系统
循环冷却水系统在每次运行之前，应对系统进行酸洗。另外，在系统运行过程中，为了保证阻垢缓蚀剂的处理效果而需要降低系统pH值时，也进行加酸处理。
本系统中，由槽罐车运来的浓硫酸（98％）经硫酸泵加压后进入硫酸储存罐，再通过水射器送入冷却塔集水池。
三、系统监测
1. 水质监测
为了及时分析、了解循环冷却水处理的状况和效果，设置水质监测项目，详见表5。
表5 循环冷却水水质监测项目表
监测项目
监测目的
监测频率
pH值
控制循环冷却水的加药效果
连续
硬度（Ca2+、Mg2+）
控制循环冷却水的阻垢、缓蚀效果
1次/2～4小时
碱度
控制循环冷却水的结垢趋势
1次/2～4小时
K+
控制循环冷却水的浓缩倍数
1次/24小时
电导率
控制循环冷却水的含盐量、浓缩倍数
1次/24小时
悬浮物
控制循环冷却水的污垢、粘泥
连续
游离氯
控制循环冷却水中菌藻繁殖
1次/1～2小时
药剂浓度
控制循环冷却水的腐蚀、结垢趋势
1次/4～8小时
PO43－
控制磷酸盐的水解度
1次/4～8小时
2. 监测换热系统
为了了解循环冷却水对换热设备的不良影响，检验循环冷却水处理效果，设置具有模拟功能的监测换热设备，可以在热流密度、壁温、材质、流速、流态、水温等方面进行与实际换热设备极为接近或相同的模拟。因为监测换热设备接近实际换热设备的工作过程和状态，可以检测污垢热阻值（或者结垢速率）、腐蚀速率。
由于循环冷却水的水质稳定剂的配方直接影响换热设备的换热效率、换热设备和管道的腐蚀，也影响系统的维修周期、能耗等诸多方面，因此，监测换热设备具有特别重要的意义。它不仅可以直观地反映水质的实际状况，而且可以对水质稳定剂的配方筛选进行指导。监测换热设备对水质的监测可以对循环冷却水系统的管理做到有据可查，为配制合适的水质稳定剂提供依据，也可以迅速发现系统的异常，为及时处理赢得时间。为保证系统的正常工作和连续生产，必须准确地对系统的结垢、腐蚀进行监测，从而制定最佳的水处理方案。
(1).智能化监测换热设备
a.组成
智能化监测换热设备由控制系统和机械部分组成。控制系统包括控制柜（含UPS稳压电源）、蒸汽控制器（1套）、流量控制器（3路）、A/D数字监控仪、D/A数字回控仪、组态编辑器、打印机、双工作备份处理器、碳钢流程仪表探头、不锈钢流程仪表探头、铜流程仪表探头；机械部分包括加热循环柜、热源控制发生器、3路（碳钢材质、不锈钢材质、铜材质）水质模拟监测换热器。参见图4。

图4 智能化监测换热设备示意图
b.技术特点
智能化监测换热设备可以检测污垢热阻值，同时分别检测碳钢材质、不锈钢材质、铜材质的换热设备的腐蚀速率，能够准确地反映循环冷却水系统的腐蚀、结垢趋势。智能化监测换热设备的热源为低压饱和蒸汽。
智能化监测换热设备采用智能化操作，监测准确，性能稳定可靠。该设备结构简单、体积较小，易于拆卸、维修，操作管理方便。
(2).监测效果比较
详见表6。
表6 监测效果比较表
监测方式

比较项目
普通监测换热器方式
智能化监测换热设备方式
配置
1台监测换热器、2个挂片器、1个手工腐蚀测试器、1个手工粘泥测试器、1台电子天平。
1套自动控制系统、1套腐蚀测试仪、1套污垢热阻分析仪、1套黏附速率测试仪、1台监测换热器、2个挂片器。
设备价格
6万元
11万元
测试周期
3个月
在线即时采样
测试精度（与实际换热设备比较）
腐蚀：10％；
结垢厚度：8％；
粘泥厚度：12％。
腐蚀：2％；
结垢厚度：5％；
粘泥厚度：8％。
工作效率
人工岗位巡检，1～2次/日。
数据远传，远程监控系统工作。
四、评价
本工程循环冷却水处理各系统自从1999年12月投入使用至今（2004年5月），运行状况良好，达到了预期要求，效果评价如下：
(1).技术先进、经济合理；
(2).符合安全生产、保护环境、节约能源、节约用水和节约用地的要求，并便于施工、维护和操作管理；
(3).旁流过滤设备依靠水力控制自动工作，维护和操作管理方便；
(4).自动控制加药设备、自动控制真空加氯设备实现无人化操作，具有自动化程度高、控制准确、运行安全可靠、管理方便的优点，而且节约人力、药剂消耗；
(5).智能化监测换热设备采用智能化操作，监测准确，性能稳定可靠。
参考文献
（1）中华人民共和国国家标准：《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050－95），中国计划出版社，1995；
（2）中国石油化工总公司（行业）标准：《石油化工企业循环水场设计规范》（SHJ16－90），中国计划出版社，1990；
（3）中国石化石油化工冷却水处理技术编写组：《石油化工冷却水处理技术》，中国石化出版社，1989，北京。
作者简介 陈应新，男，高级工程师,南京市人,1988年毕业于西北建筑工程学院
环境工程系给水排水工程专业，从事给水排水、消防、环保工程设计。
作者简介 陈应新，男，高级工程师,江苏省南京市人。1988年毕业于西北建筑工程学院
环境工程系给水排水工程专业，从事给水排水、消防、环保工程设计。发表的
论文：《循环水系统扩容工程设计中的水泵选型设计》、《石油化工企业给水排
水管道工程设计》、《C5石油树脂工厂循环冷却水系统方案比选》、《纯氧曝气系
统在高浓度有机石化污水处理中的应用 》、《 石油化工循环冷却水处理设计》、
《循环冷却水系统的工业应用》、《工业循环冷却水处理自动控制的实践》、《智
能化监测换热设备在工业循环冷却水处理中的应用》等。

12