設備冷（lěng）卻水係統工廠（chǎng）應用案例

用水來冷卻工藝介質的係統，我們稱作冷卻水係統，通常可分為以下兩種類型：直流冷卻水係統和循（xún）環冷卻水係統。其中，循環冷卻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（jīn）、醫藥、紡織、機械（xiè）、電子等等傳統工業企業中的工藝用循環冷（lěng）卻水係（xì）統，及各樓宇的中央空調用循環冷（lěng）卻水係統。

冷卻係統的循環 循環冷卻水係統 閉式循環冷卻水係（xì）統

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

設備冷（lěng）卻水係統工廠應用（yòng）案例

設備冷卻水係統（tǒng）工（gōng）廠應用案例（lì）

循環水的使用及水處理的重要性

用（yòng）水來冷卻工藝介質（zhì）的係統，我們稱作冷（lěng）卻（què）水係統，通（tōng）常可分為以下兩種類型（xíng）：直流冷（lěng）卻水係統和循環冷卻水係（xì）統。其中，循環冷卻水係統目前已被廣泛地應用（yòng）於各行各業之中（zhōng），比如，石油化工、電力、冶金、醫（yī）藥、紡織、機械、電子等等傳（chuán）統工業企業中的工藝用循（xún）環冷卻水係統，及各樓宇的中央空調用循環冷卻水（shuǐ）係統。

zui早使用的是直流冷卻水（shuǐ）係統，冷卻水僅僅通過換熱設備一次，用過後水就（jiù）被排放掉。這（zhè）種係統雖然投資少、操作簡便，但它（tā）的（de）用（yòng）水量卻很大，冷卻水的操作費用也（yě）大，不符合節（jiē）約使用水資源的（de）要求，目（mù）前基本都改成了循環冷卻水係統（除了海水中還在（zài）使（shǐ）用的（de）直流冷卻水係統），即冷卻水用過（guò）後不立即排放掉，而是收回循環再用。從直流水係統（tǒng）到循環水係統，水資源的節約（yuē）非常可觀，例如：一個年產30萬（wàn）噸的合成氨工廠，如采用（yòng）直流水係統，每小時用水量約25000T，而改成循環水係統，並以3倍的濃縮倍數（shù）運行，則每小時耗水量隻需約550T。

冷卻水循環後遇到什麽問題？

腐蝕：冷卻水在循（xún）環（huán）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（dé）到補充,所以循（xún）環水中溶解氧總是飽和的,水中溶解氧是造（zào）成金屬電化學腐蝕的主要原因,這是冷卻水循環後易帶來的問題之一。

結垢:水在運行中蒸發（尤其是在冷（lěng）卻塔的環境中），使循環水中含鹽量逐漸增加（jiā），加上（shàng）水中二氧化碳（tàn）在塔（tǎ）中解析逸散，使（shǐ）水中碳酸鈣或其它鹽類在傳熱麵上結垢析出的傾向增加，這是問題之二（èr）。

生物汙垢：冷卻水和空氣接觸，吸（xī）收了空氣中大（dà）量的灰塵、泥沙、微生物及其孢子，使係統的汙泥增加；冷卻塔內的光（guāng）照、適宜的溫度、充足的氧和養分都有利於細菌和藻類的生長，從而使係統粘泥（ní）增加，在換熱器內沉積下來，造（zào）成了粘泥的危害，這是水（shuǐ）循環使用後易帶來的問題（tí）之三（sān）。

冷卻水循環後，冷卻水補充水量（liàng）可大幅度降低，節約了用水，這是我們所希望的。但水循環後突出的腐蝕、結垢和生物汙垢等（děng）問題如不（bú）解決，生產裝置（zhì）的長周期、滿負（fù）荷、安（ān）全穩定運（yùn）行是（shì）難以保（bǎo）證的（de），那麽采用循環水後所期望的經濟、技術效益不僅不能充分發揮，而且將給企業帶來許多危（wēi）害——嚴重的沉積物的附著、設備腐蝕和微生物的大量滋生，由此形成的黏泥汙垢堵塞管道或各種（zhǒng）材料及設（shè）備嚴重受損等問題，會威脅和（hé）破壞工廠的安全生產；而由於各種沉積物使換熱設備的（de）水流阻力加大，水泵及相關設備的能耗大幅增（zēng）加，傳熱效率降低，從而（ér）降低產品品質或生產效率，這一切都（dōu）可能造成極大的經濟損失，例如：電廠（chǎng）出現（xiàn）此類問題，必然使凝汽器凝結水的（de）溫度升高、真空度下降，嚴（yán）重（chóng）影響汽輪機的出力和電廠的發電量（liàng），並且大幅增加能（néng）耗（有一個經驗數值（zhí）：發電機組真空度每下降1%，多耗燃料原油0.8%）。

所以，必（bì）須要選擇一種科學合理、全麵有效且經濟實用的循環冷卻水（shuǐ）處（chù）理方案，使上述問題得到妥善解決或改善，水處理就是通過（guò）水質（zhì）處（chù）理的辦法來解決以上問題。如（rú）能真正做好水處理，不但能保證（zhèng）保質保量、安全生產，而且（qiě）還能通過大幅降低能耗、節約材料、節約用水來降低生產成本，直（zhí）接創造（zào）可觀的（de）經濟效益，例如在電廠，就可以提高汽輪機凝汽（qì）器（qì）的真空度，一般可提（tí）高7～8％，提高汽輪機的功率，提高電負（fù）荷5～6％，增（zēng）加發電能力；如應用在低壓鍋爐爐內處理，不但可將水處理運行費用從僅使用爐外處理方式時的0.5元/噸降到0.3元/噸左右，而且據統計，可使每台2t•h-1的鍋爐節煤約5%；現代工業一（yī）般水冷換熱器在未進行水處理時的壽（shòu）命為2年（nián）左右，經水處理後的壽命可達7~8年，檢（jiǎn）修費和檢修工作（zuò）量可降低90%，一（yī）個小型（xíng）化工廠由此節約的（de）檢修費即可達50萬元。

科（kē）學合理且全麵完整的化學水處理方案

循環冷卻水的化學（xué）水處理就是通過在（zài）水中投加各種化學水（shuǐ）處（chù）理藥劑而達到解決或（huò）緩解沉積物附著、金屬設備腐蝕和微生物滋生這三個問題，完整的技術過程應是（shì）針對循環水係統的水質、設備材質、工況條件選擇緩蝕劑、阻垢劑、分散劑、殺生劑正確匹配組成水處理配方，並提出工藝控製條件、提供相應的清洗（xǐ）、預膜方案等，其中將緩蝕劑（jì）、阻垢劑、分散劑等組成配方、確定（dìng）適宜（yí）的工藝控製條件，指導開車，提供技術服務（wù），這是冷卻水處理技術的主（zhǔ）要內（nèi）容。

循環水係統中的沉積物主（zhǔ）要是（shì）水垢和汙垢（淤泥、腐蝕產物（wù）及生物沉積物），天然水中溶解的各種鹽類因受熱等（děng）各（gè）種原因從水中析出（chū），我們稱之為水垢，有（yǒu）如：碳（tàn）酸（suān）鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、氯化（huà）物、矽酸（suān）鹽等等，以（yǐ）鈣鹽為（wéi）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作用差異很大；而水源不同（江河湖水、地下水、市政供水等等），水質差別也會很大（同（tóng）一水源，不同季（jì）節，水質也會有差異），所以，必須先通過全麵的分析，確定水中鹽類的主要（yào）成分，即主要成垢（gòu）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（chù）理方法就是通（tōng）過在（zài）水中投（tóu）加緩（huǎn）蝕劑（以鈍化膜、沉澱膜及（jí）吸附膜等等形式）覆蓋於金屬表麵，起到（dào）減緩腐蝕的（de）作用。所以，我們就得先了解係統中金屬（shǔ）的（de）種類，結合水質條件及運行參數，選擇緩蝕劑，並確定處（chù）理（lǐ）方案。

在冷卻水中會引起故（gù）障的微生物主要是細菌、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（men）有的會直接腐蝕各種金屬或非金屬，有的則會粘附其它雜質沉積附著，危害極大（dà）。得（dé）先確定（dìng）係統中（zhōng）主要存在的微生物的（de）種（zhǒng）類及數量，結合水（shuǐ）質（zhì）的情況（kuàng）和運行的狀況（kuàng），選擇針對性（xìng）的殺（shā）菌滅藻劑，製定有效的殺菌滅藻實施方（fāng）案（àn）。

總而言之，水（shuǐ）處理在進（jìn）入具體實施（shī）之前，先得通過（guò）各項分析，全麵（miàn）了解係（xì）統及水質（zhì）的情況，有時對補充水可以用（yòng）穩（wěn）定指數、飽和指數（shù）等作腐蝕型（xíng）或結垢型水質的預判，再通過實驗（yàn），針對性地選擇合適的緩蝕劑、阻垢（gòu）劑及殺菌滅藻劑，並正（zhèng）確匹配組成高效的水處理（lǐ）配方。

在具體的水處理應用過程中，對於緩蝕（shí）、阻垢及殺菌需要作整體考慮（lǜ），而往往緩蝕及阻垢劑也是複配使用的，有時，是一種水處理藥劑兼具（jù）緩蝕（shí）及阻垢的功能，選擇複合緩蝕、阻垢劑及殺菌劑組成配方並製定處理方案時，要全（quán）麵考（kǎo）慮兼容性，突出“協同效應”，需要考慮以下的一些因素：

1)        是否適用於該冷卻水係統運行的pH值範圍；

2)        能否使冷卻水的濃（nóng）縮倍數達到設計要求；

3)        運行的費用和用戶的經濟條件，這裏不僅要考慮水處理劑的費用，而且還要考慮（lǜ）原水預處理和排汙處理的費用以及對工藝生產帶來的影響；

4)        複（fù）合水（shuǐ）處理劑或（huò）其中各組成藥劑的供應來源；

5)        操（cāo）作管理是否方（fāng）便；

6)        當地環保部門的規定和對（duì）周圍環境的（de）汙染；

7)        工藝生（shēng）產發生（shēng）事故時，泄漏的物料對水處理劑作用的幹擾（rǎo）；

8)        水處理劑中的緩蝕劑、阻垢劑和配用的殺生劑的相容性；

9)        使用的換熱設備的結構、材質以及（jí）預膜、塗料的（de）處理情況（kuàng）。

日常運行中，還（hái）得考慮根據各種變化（huà）作相應的調整。

水處理的具體實施應按如（rú）下步（bù）驟進行：

如果需要，應該首（shǒu）*行冷卻用水的預處理；其次（cì），是對係統的表麵處理（清洗、預膜）；zui後，再進行日常的緩蝕、阻垢及殺菌處（chù）理。

1．補充（chōng）水的預處理

由於地表天然水中（zhōng）混入的懸（xuán）浮物、膠體物構成水（shuǐ）的濁度，濁度太（tài）高則不能直接供冷卻水使用。通常用混凝沉降（jiàng）、過濾等方（fāng）法去除（chú）（離子交換也是預處理（lǐ）的一（yī）類）；有些地區（qū）的地下水含鐵量或水中（zhōng）的硬、堿度過高，也需要通過預處理手段（duàn）先降下來一部分，否則，冷卻水使用過程中正常的水（shuǐ）處理藥劑將達不到理想的效果。

2．係統（tǒng）的表麵處理

在進行日常緩蝕、阻垢及殺菌處理之前（qián），先得（dé）對係統作表麵處理，目（mù）的是清（qīng）除金屬表麵的沉積物，預膜保護後，再投加日常水處理藥劑。表麵處（chù）理過程需注（zhù）意幾點：

1)        根據沉積（jī）物質的成（chéng）份選擇合適的清（qīng）洗藥劑，保（bǎo）證安全、高效；

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

3)        新係統投用之前，也需（xū）進行表麵處理。對於新係統而言，正常投（tóu）用（yòng）前的衝洗隻能清除安裝（zhuāng）過程中遺留在係統內的碎屑、雜物和（hé）塵土，但清除不了設（shè）備和管道在生產及安（ān）裝中生成的表麵氧化皮和油汙，而這些會影響預膜處理的效果，所以，要采取更（gèng）為*的表麵處理。

4)        循（xún）環水係統的預膜是為了提高緩蝕劑的成膜效果，常在循環水開車初期投加較高的緩蝕劑量，待成膜後，再降低藥劑濃度維持補膜，即所謂的正常處理。這種預膜處理，其目的（de）是希望在金屬表麵上（shàng）能（néng）很快地（dì）形成（chéng）一層保護膜，提高緩蝕劑抑製腐蝕的效果。實踐也證明在同一（yī）個係統中，經過預膜和未經（jīng）預膜的設備，在用同樣的緩蝕劑情況下，其緩蝕（shí）效果卻相差很大。循環水（shuǐ）係統除了在開車時必須（xū）要進（jìn）行預膜外，在發（fā）生以下情況時也需進行重（chóng）新（xīn）預膜：

3．日常水質處理

經過預處理的水將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（jí）實驗（yàn）篩選出的緩（huǎn）蝕、阻垢及殺菌處理的（de）方案投加藥劑，進入了對水質的日常控製處理階段。

係統在日常的運行中，補充水的水質（zhì）可（kě）能會隨季節有所（suǒ）變化，係統的運行（háng）參數也有可能（néng）會有調（diào）整，則需要隨時監控水質（zhì）和處理效果，並根據（jù）運行參數、補充水質的變化作水處理方（fāng）案的相應調整，以確保穩定的*化效果，調整方向包括，藥劑種類、投加濃度、組成配方的比例（lì）及投（tóu）加方式等等。

而在監控水處理效果的方法中，水質分（fèn）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用更直觀（guān）、更準確（què）的方法——腐蝕及（jí）熱交換效率的測試，即以掛（guà）片法或用在線腐蝕測試儀測定循環水係統中各（gè）金屬的腐（fǔ）蝕速（sù）率或瞬間腐（fǔ）蝕速度；用汙垢熱阻在（zài）線測試儀測定熱交換效率和監測換熱器等等。

國標或部標都（dōu）相應對冷卻水（shuǐ）係統中抑製材料腐蝕及沉積物附著有明確的規定，對作為間接反映係（xì）統運行狀態的水質中各項（xiàng）數據（jù）也有明確的標（biāo）準，如附1所示。

綜上所述，科學（xué）、合理和*性價比的水處理工（gōng）藝程序是根據您目標係統的運行參數、設備材質、工況條件、水質（zhì）條件，通（tōng）過分（fèn）析及實驗來選擇zui合適的水處理單體及（jí）確（què）定單體間的配比組成配方（fāng），並采取（qǔ）正確的操作流程（chéng）和確定適宜的工藝控製條件。運行過程中還須隨時通（tōng）過分析及實驗，調整藥劑單體、配方比例及（jí）投加劑量，以適應由於氣候、環境介質、補（bǔ）充水水（shuǐ）質及運行參數等（děng）各方麵因素的變化引起的（de）循（xún）環水質的變化，達到處理效果的*化，如附2圖

水處理綜（zōng）述暨對水處理未來發展的展望

前麵討論了用化學（xué）水處理方式綜（zōng）合解（jiě）決循環水係統中沉積物附著、設備（bèi）腐蝕及微生物滋（zī）長等運行障礙的方案。在理論上和實踐過程中（zhōng），除了（le）化學水處理方（fāng）式外，還可以運用其（qí）它的一些（xiē）方法去抑製沉積物的析出、緩解金（jīn）屬的腐蝕及控製微生（shēng）物引起的（de）腐蝕、黏泥及其生長，例舉如下（xià）：

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

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

2)        加酸或通CO₂氣，降低pH值，穩定重碳酸鹽的方法；

3)        使用靜電阻垢儀器（qì）或電（diàn）子阻垢儀器。

  2．汙垢的控製，除了投加分散（sàn）劑外，還有以（yǐ）下幾種（zhǒng）方法（fǎ）：

1)        通過（guò）預處理，降低補充水的濁度；

2)        增加旁濾（lǜ）設備（bèi）。

 3．金屬腐蝕的控製方法，除了添加（jiā）緩蝕劑外，還有以下三種：

1)        提高冷卻水的pH值；

2)        選用耐蝕材料；

3)        用（yòng）防腐阻（zǔ）垢塗料塗覆。

4．微生物引起（qǐ）的腐蝕、黏泥及其（qí）生長（zhǎng）的控製（zhì）方法，除了投加（jiā）殺生劑外，主要還有以（yǐ）下一些方法：

1)        選用耐細（xì）菌腐蝕的材料；

2)        控製冷卻水（shuǐ）中的氧含量、pH值、懸浮物（wù）和微（wēi）生物的養料；

3)        采用殺生（shēng）塗（tú）料（liào）；

4)        采用犧牲陽極的陰極保護（hù）；

5)        清洗；

6)        防止陽光照射（shè）；

7)        旁流過濾；

8)        混凝沉澱；

9)        噬菌體法。

實（shí）踐證明，以上的各種方法作為輔助手段，都能在防腐、阻垢或（huò）殺菌的某一方（fāng）麵（miàn）起（qǐ）一（yī）定程度的（de）作用，但比較化學水處（chù）理方式，它們或者還不全麵，或者單一方式的處理效（xiào）率（lǜ）還達不到（dào）要求，或者是不夠經濟。一個良好的水處理控製方案往往是以化學水處理方法為（wéi）主，根據係統的特定情況，結合以上的一些輔助手段（duàn）聯合使用。

雖然目前化學處理方式是zui行之有效的水（shuǐ）處理方案，但隨著對環境保護的重視，對一些毒性較大，或本身雖屬於無毒或（huò）低毒，但會造成水體（tǐ）的富營養化而被列為第二類汙染物的一些化學水處理藥劑的使用或排放已有很嚴格的要求，如鉻酸鹽及其複合（hé）冷卻水緩蝕劑、磷（lín）酸鹽類的緩蝕劑和水處（chù）理劑等等，這（zhè）就要求（qiú）我們需要開（kāi）發無毒或低（dī）毒（dú）、低磷和非磷的水處理劑；而操作簡便、管理方便及對環境沒有汙染的物理水處（chù）理方法及水處理在線檢測、監控技（jì）術（shù）也是今後大力發展的方向。

冷卻水處理是一門涉及許多學科的‘邊緣（yuán）’科學（xué），它需要專門的（de）知識和經驗。冷卻水處（chù）理方麵的專家不多，而且作為新興（xìng）行業，很多單位（wèi）的技術人員（yuán）在冷卻水處（chù）理發（fā）生問題時由於自身缺乏經驗，希望能及時得到全麵（miàn）的專家意見，所以（yǐ），一種基於知識（shí）的計算機程序係統（tǒng），能模擬專家領域的專家求解問題（tí）的能力，對麵臨的複雜（zá）問題，能做出專家水平的結論的冷卻水處理谘詢用的計算機專（zhuān）家係統也將（jiāng）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（jiā），現階段能（néng）源也存在（zài）較大的缺口。而隨著我們國家現代化建（jiàn）設的高速發展，循環水裝置越來越廣（guǎng）泛地被應用於工（gōng）業及民用（yòng）的各個領域（yù），水處理的重要性也就日益凸現（xiàn）。我們希望從（cóng）業者能遵循正確的（de）水處理應用理（lǐ）念，規範行業（yè）標準，共同提高我國工業循環（huán）水處理的技術（shù）水平，可以為我國（guó）現代化（huà）建設在節約水資源、節約（yuē）能源及保證安全生產等各（gè）方麵做（zuò）出突出的貢獻。

附1

<<工業循環（huán）冷卻水處理設計規範>>

對循環冷卻水係統中腐蝕速度、汙垢熱阻及水質的要（yào）求

Ø         腐蝕速度：

l           碳鋼小於0.125 mm/a

l           銅、銅合金及不鏽鋼小於（yú）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