循环水处理整体解决专项方案.doc

循环水处理整体处理方案
一. 循环冷却水系统概况

二. 问题概述
　　循环冷却水系统日常运行面临问题：
　　2.1 设备结垢，阻碍传热，增加能耗，降低生产负荷
　　结垢：是指水中溶解或悬浮无机物，因为种种原因，而沉积在金属表面。
　　冷却水中富含碳酸氢钙等不稳定盐类，在换热管壁受热，即转变为碳酸钙等致密硬垢，规则沉积在管壁，其传热效率仅为碳钢1%左右，也就是在换热管壁假如沉积0.5mm厚硬垢，就相当于换热管壁厚增加了50mm，严重阻碍传热正常进行，能耗增加，从而对生产负荷组成极大影响，甚至停车。
　　2.2 滋生粘泥软垢，阻碍传热；加速设备腐蚀，尤其是发生点蚀事故
　　阻碍传热：微生物繁殖、代谢产生黏液（象胶水一样含有很强黏性），和循环水中悬浮物（补充水进入、冷却塔抽风冷却水洗涤空气灰尘进入）和微生物尸体等交织黏附在一起，随水流黏附在设备壁面，很快就会形成一层滑腻垢层，即所谓表面疏松多孔软垢。附着在换热管壁软垢，是热不良导体（导热系数很小，只有不锈钢材百分之一），所以会造成换热效果显著下降，影响生产负荷。
　　发生点蚀：软垢层疏松多孔，为氧气渗透形成良好通道，在循环水这个大电导池中（富含盐），形成无数个小浓差电池，每个小电池就是一个点发生电化学反应，从而加速设备点蚀现象发生，久之即发生纵深腐蚀穿孔事故。
　　2.3 设备腐蚀，缩短使用寿命
　　腐蚀：是指经过化学或电化学反应使金属被消耗破坏现象。
　　在循环水系统中，关键以溶解氧化学或电化学腐蚀为主，这种腐蚀除了会造成系统水冷设备损坏或使用寿命降低外，还会因为腐蚀造成水冷器穿孔，从而引发工艺介质泄漏造成计划外停车事故等，另外因为腐蚀会产生锈镏，会引发换热效率下降或管线堵塞等危害。
三. 循环冷却水处理技术要求
　　3.1 循环冷却水系统设计标准
　　HG/T 20690-《化工企业循环冷却水处理设计技术要求》，《GB50050-95》
　　3.2 补充水预处理水质要求

　　3.3 循环水系统水处理效果指标

　　3.4补充水量和浓缩倍率、排污水量关系
　　3.4.1 补充水量 = 蒸发水量 + 排污水量 + 风吹损失 + 渗漏
　　3.4.1.1 蒸发水量: E =⊿T×Q×4.184÷R（m3/h ）
　　式中：T—示进出水温差，℃；
　　Q—示循环水量，m3/h；
　　R—示蒸发潜热，kJ/kg；（依据系统设计温度通常R值为2404.5 kJ/kg）
　　3.4.1.2 风吹损失：通常为循环水量0.1%，为0.5 m3/h；
　　3.4.1.3 排污水量：B排 = E÷（K-1）- D（风吹）
　　式中：K—示浓缩倍数；
　　D—示风吹损失，通常为循环水量0.1%；
　　3.4.1.4 系统渗漏：系统渗漏通常设为0 m3/h
　　3.4.2 和水处理药剂投入关系
　　系统水处理费用和补充水量成正比，所以提升浓缩倍率运行，是降低水处理费用有效方法，但随浓缩倍率提升一定倍数时，又会使循环水中有害物质含量超标，所以须同时采取一定辅助方法，如pH调整/加大旁流过滤处理等方法，使系统处理综合成本最低。
　　3.5旁滤量设计要求
　　循环冷却水在冷却塔中和空气接触散热时，空气中灰尘、粉尘、孢子等悬浮固体被带入冷却水中，另外补充水进入循环水时也带入一部份固体杂物，它们使循环水悬浮物、菌藻含量及其它污染物超出许可值，所以须设旁滤设施，对循环冷却水进行旁流过滤处理，以确保循环冷却水悬浮物含量指标保持在要求范围内，保持换热管壁洁净。
　　HG/T 20690-提议循环冷却水旁流过滤量为循环量2～5％。设计时其计算式中空气含尘量以环境保护部门监测为准。
四. 处理措施
　　 依据系统面临问题，结合重庆维邦企业对各类循环水系统水处理工程实际处理经验，推荐以下处理措施，预防换热器管壁结垢、生长粘泥软垢、快速腐蚀等事故发生，确保生产装置安全、稳定、长周期、满负荷优质运行。
　　4.1 设备结垢处理方法
　　4.1.1硬垢形成原因：冷却水中富含碳酸氢钙等不稳定盐类，在换热管壁受热分解，即转变为碳酸钙等致密硬垢，规则沉积在换热管壁、冷却塔填料及系统管网等处。
　　4.1.2 硬垢控制：换热器管壁硬垢沉积，是循环冷却水系统设备面临最大问题之一，它直接对生产负荷造成影响；向循环水中投加少许，适应系统水质阻垢分散剂，即能使硬垢沉积问题得四处理。水处理剂服务商，依据系统补充水质及生产装置工艺特点，经过试验室模拟系统试验，筛选出最适合阻垢缓蚀剂配方，并提供立即专业技术服务，能使硬垢沉积问题得到很好处理。如维邦研发WB-711/WB-712/WB-713等系列阻垢缓蚀剂，含有优异阻垢分散性能，循环水中Ca2+含量在mg/L（以CaCO3计）左右稳定而不发生沉积。
　　4.2 滋生生物粘泥软垢处理方法
　　4.2.1粘泥软垢形成原因：产粘液微生物代谢、悬浮物、一定水流速度、换热管壁粗糙度，四个条件形成粘泥软垢。后面两个条件是系统客观存在，处理措施只能从微生物和悬浮物着手处理。
　　4.2.2 微生物控制：筛选适合杀菌灭藻剂，投入合适水处理杀菌费用，使循环水中微生物含量控制要求范围内，将微生物代谢粘液保持许可范围，预防粘泥软垢形成。如维邦研发复合型杀菌灭藻剂WB-115(氧化性)/WB-104（非氧化性），杀菌率达99%以上。
　　4.2.3 悬浮物控制：增设旁流过滤系统（系统浓缩倍率高/悬浮物高时辅助使用），滤除循环水中悬浮物，控制在要求范围内，避免悬浮物和微生物黏液相互作用，在系统内累积而沉积换热管内，形成软垢，阻止传热，同时形成电化学腐蚀。
　　4.3 设备腐蚀处理方法
　　4.3.1腐蚀形成原因：腐蚀是指经过化学或电化学反应使金属被消耗破坏现象。冷却水中溶解氧和设备接触形成腐蚀电池，发生以下反应，促进金属不停溶解而被腐蚀。
在阳极区 Fe=Fe2++2e
在阴极区 ?O2+H2O+2e=2OH-
在水中 Fe2++2OH-=Fe(OH)2 Fe(OH)2+ O2 = Fe(OH)3
　　4.3.2 腐蚀控制：向循环水中投加较低量，适应系统水质复合缓蚀剂，即能使设备腐蚀控制在标准要求范围。对于碳钢不锈钢系统，优选阻垢缓蚀剂配方时，即已复配入配方中，能处理设备腐蚀问题，假如系统中有铜设备，则应另添加铜缓蚀剂，如维邦WB-301系列。
五. 投入和产出
　　因为循环冷却水系统在日常运行中，换热设备会产生结垢、腐蚀和滋生生物粘泥，所以冷却水系统须进行水质稳定处理，以处理上述问题，确保生产装置安全、稳定、长周期、高负荷优质运行。对应投入水处理药剂费用是因为本身生产稳定需要。它和工厂污水处理药剂费用投入不一样，污水处理是为人类生产环境保护需要。
　　冷却水系统进行水质稳定处理经济效益，计算方法关键从稳定生产负荷、降低停车处理次数、节省用水、确保设备使用寿命等方面进行评定。
　　5.1 稳定生产负荷：换热器结垢刚开始是缓慢逐步沉积，只要沉积薄薄一层垢后，沉积速度即越来越快，使传热速率快速下降，对生产负荷组成显著影响（热电厂冷凝器最显著），我们按结垢使负荷隐形平均下降2％计算，假如进行科学水质稳定处理，则负荷稳定，即视为产出2％。
　　5.2 降低停车处理次数：生产装置大修周期通常为十二个月半、两年、甚至两年以上，大检修期同时对冷却水系统进行检修、清洗处理。而未进行水质稳定处理，设备产生结垢、腐蚀和滋生生物粘泥周期大大缩短，六个月甚至三个月就要处理一次。停车造成停车损失，清洗需要药剂，也需要时间，同时花费大量人力，造成经济损失。
　　5.3 节省使用新鲜水30％左右：工厂是用水大户，随环境保护要求越来越高，水资源日趋担心，新鲜水成本也越来越高，节省用水对工厂已很关键，可节省较大一笔费用。严格按维邦提供水质稳定处理方案对系统运行管理，能确保系统高负荷稳定运行，同时节省用水约30％。但现在有工厂单从节省用水考虑，冷却水系统基础不排污，使循环水很多参数严重超标，造成系统短期结垢，不得不停车处理，造成停车损失，此法不可取。
　　5.4 确保设备使用寿命：未进行水质稳定处理或水处理剂缓蚀效果不好系统，设备腐蚀率是HG/T 20690-要求要求五倍甚至十五倍以上，大大缩短设备使用寿命，有设备甚至两三年就得更换，使工厂损失惨重，可见科学水质稳定对工厂效益很关键。
附： 维邦循环水系统科学水质稳定处理技术
　　循环水系统零排放水质稳定处理技术，是集原水预处理、腐蚀、污垢、微生物控制和旁途经滤及除盐综合处理为一体，并配以计算机辅助控制自动分析和加药系统，使循环水系统实现长周期高负荷安全稳定运行，最大程度节药用水和降低水处理费用。