循環(huán)水術(shù)語(yǔ)：
1循環(huán)冷卻水系統(tǒng)：以水作為冷卻介質(zhì)，并循環(huán)使用的供水系統(tǒng)，由換熱設(shè)備、冷卻塔、水泵、管道以及其它有關(guān)設(shè)備組成，分為敞開式循環(huán)水系統(tǒng)和密閉式循環(huán)水系統(tǒng)。
2敞開式循環(huán)水系統(tǒng)：是指循環(huán)冷卻水與空氣直接接觸冷卻的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。
3循環(huán)水量：每小時(shí)用水泵輸送的總水量，以Q表示，單位m3/h。
4保有水量：冷卻水系統(tǒng)的總貯水量（包括涼水池、換器器、管網(wǎng)系統(tǒng)、旁濾等）。以V表示，單位m3。保有水量與循環(huán)量之間設(shè)計(jì)要求是：保有水量/循環(huán)量=1/3-1/5之間。
5 蒸發(fā)水量：循環(huán)水在冷卻塔內(nèi)通過蒸發(fā)而冷卻，在此過程中損失的水量稱為蒸發(fā)水量，以E表示，單位m3/h。E=a（R-B），a=e（t1-t2）（%）（e，夏季25～30℃時(shí)0.15～0.16，冬季-15～10時(shí)0.06～0.08，春秋季0～10℃時(shí)為0.10～0.12.
6補(bǔ)充水量： 循環(huán)冷卻水在運(yùn)行過程中補(bǔ)充因蒸發(fā)、風(fēng)吹、排污等損失的水量，以M表示，單位m3/h。M＝N×B
7排污水量：為了維持一定的濃縮倍數(shù)，必須從循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中排放的水量，以B表示，單位m3/h。B＝E/N-1
8飛濺損失：由于風(fēng)力作用把水從系統(tǒng)中吹入大氣，叫做飛濺損失。一般風(fēng)吹損失可按1‰Q計(jì)算，以W表示，單位m3/h。
9濃縮倍數(shù)：循環(huán)水中的含鹽量與補(bǔ)充水的含鹽量之比值，以N表示。常用來計(jì)算濃縮倍數(shù)的離子有鉀離子、電導(dǎo)、氯離子、二氧化硅等 。
10腐蝕速率：以金屬失重而計(jì)算得的每年平均腐蝕深度，常用單位mm/a、mdd、密爾/年(可選用標(biāo)準(zhǔn)試片法、試管法進(jìn)行監(jiān)測(cè))
11污垢沉積速率：模擬監(jiān)測(cè)換熱管內(nèi)在一個(gè)月中所沉積的污垢總量。單位mg/cm2.月（mcm，可選用試管法進(jìn)行監(jiān)測(cè))）。
12粘泥量：指微生物及其分泌的粘液與其它有機(jī)或無(wú)機(jī)的雜質(zhì)混合在一起的粘濁物。單位mL/m3。
13異養(yǎng)菌：以細(xì)菌平皿計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)出第毫升水中異養(yǎng)菌落個(gè)數(shù)，單位個(gè)/mL。
水質(zhì)參數(shù)：1、PH值；2、鈣硬度；3、堿度；4、K+或SiO2；5、總鐵；6、電導(dǎo)率； 7、渾濁度；8、微生物；9、生物粘泥量；10、污垢沉降速率；11、垢層與腐蝕產(chǎn)物的成分；12、腐蝕率；13、藥劑濃度。
一、 循環(huán)水術(shù)語(yǔ)
1、 循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 2、 敞開式系統(tǒng) 3、 密閉式系統(tǒng) 4、 藥劑 5、 異氧菌數(shù) 6、 粘泥 7、 粘泥量 8、 污垢熱阻值 9、 腐蝕率
| 10、 系統(tǒng)容積 11、 濃縮倍數(shù) 12、 監(jiān)測(cè)試片 13、 預(yù)膜 14、 間接換熱 15、 旁流過濾水 16、 藥劑允許停留時(shí)間 17、 補(bǔ)充水量 18、 排污水量 19、 熱流密度 |
二、 故障
（一）、沉積物的析出和附著原理和解決方法
⑴沉積物的析出和附著原理
一般天然水中含有的重碳酸鹽，在循環(huán)水系統(tǒng)中，重碳酸鹽的濃度隨著蒸發(fā)而濃縮增加，當(dāng)濃度達(dá)到過飽和狀態(tài)時(shí)，或者在經(jīng)過換熱器傳熱表面使水溫升高時(shí)，會(huì)發(fā)生下列反應(yīng):
冷卻水經(jīng)過冷卻塔向下噴淋時(shí)，溶解在水中的游離要逸出，這就促使反應(yīng)向右進(jìn)行。沉積在換熱器傳熱表面，形成致密的碳酸鈣水垢，因它的導(dǎo)熱性極差,影響換熱器傳熱效率，嚴(yán)重時(shí)可造成管道堵塞。
⑵、控制方法
1、沉積物的控制
a)水垢的控制有：①離子交換樹脂法：是讓水通過離子交換樹脂，將Ca2+、Mg2+從水中置換出來并結(jié)合在樹脂上，達(dá)到從水中除去Ca2+、Mg2+的目的。缺點(diǎn)：成本較高，如補(bǔ)充水量較小的循環(huán)水系統(tǒng)可采用。
②石灰軟化法：補(bǔ)充水未進(jìn)入循環(huán)冷卻水系統(tǒng)之前，在預(yù)處理時(shí)就投加適當(dāng)?shù)氖?，讓水中的碳酸氫鈣與石灰在澄清池中預(yù)先反應(yīng)，生成碳酸鈣沉淀析出，從而除去水中Ca2+。優(yōu)點(diǎn)：成本低，適用于原水鈣含量高而補(bǔ)水量較大的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。缺點(diǎn)：投加石灰時(shí)，灰塵較大，勞動(dòng)條件差。
③加酸：投加硫酸，穩(wěn)定重碳酸鹽。缺點(diǎn)：加酸后，循環(huán)水pH值會(huì)下降，如不注意控制加量過多，則會(huì)加速設(shè)備腐蝕。人工分析pH滯后，最好配有自動(dòng)加酸、調(diào)節(jié)pH值的設(shè)備和儀表。
④通CO2氣：針對(duì)有些化肥廠和化工廠常有多余的CO2氣，將其通入水中，穩(wěn)定重碳酸鹽，反應(yīng)如下：
缺點(diǎn)：因冷卻水通過冷卻塔時(shí)，CO2氣易從水中逸出，因而在冷卻塔中析出碳酸鈣，堵塞冷卻塔中填料之間的孔隙。這種現(xiàn)象稱鈣垢轉(zhuǎn)移，因此采用有困難。
⑤投加阻垢劑：結(jié)垢原理：從水中析出碳酸鈣等水垢的過程，就是微溶性鹽從溶液中結(jié)晶沉淀的一種過程。按結(jié)晶動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)，結(jié)晶的過程首先是生成晶核，形成少量的微晶粒，然后這種微小的晶體在溶液中由于熱運(yùn)動(dòng)（布郎運(yùn)動(dòng)）不斷地相互碰撞，和金屬器壁也不斷地進(jìn)行碰撞，碰撞的結(jié)果就提供了晶體生長(zhǎng)的機(jī)會(huì)，使小晶體不斷地變成大晶體，也就是說形成了覆蓋傳熱面的垢層。
解決方法：我們通過投加某些藥劑，破壞其結(jié)晶增長(zhǎng)，從而達(dá)到控制水垢形成的目的。目前使用的各種阻垢劑有聚磷酸鹽、有機(jī)多元磷酸、有機(jī)磷酸酯、聚丙烯酸鹽等。
2、污垢的控制：污垢是由塵土、雜物碎屑、菌藻尸體及其分泌物和細(xì)微水垢、腐蝕產(chǎn)物等構(gòu)成。控制其必須做到：①降低補(bǔ)充水濁度；②做好循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理；③投加分散劑；④增加旁濾設(shè)備等。
（二） 、設(shè)備腐蝕機(jī)理與控制
常見腐蝕種類
a. 冷卻循環(huán)水中溶解氧引起的電化學(xué)腐蝕
在敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，水與空氣能充分地接觸，水中溶解的O2達(dá)到飽和狀態(tài)，當(dāng)碳鋼與溶有O2的冷卻水接觸時(shí)，由于金屬表面的不均一性和冷卻水的導(dǎo)電性，在碳鋼表面會(huì)形成許多腐蝕微電池，微電池的陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)分別發(fā)生下列氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)
在陽(yáng)極區(qū)
在陰極區(qū)
在水中
這些反應(yīng)，促使微電池中陽(yáng)極區(qū)的金屬不斷溶解而被腐蝕。
b. 有害離子引起的腐蝕
循環(huán)冷卻水在濃縮過程中，鹽類如重碳酸鹽、氯化物、硫酸鹽等的濃度也會(huì)增加。CL-和SO42-會(huì)使金屬上保護(hù)膜的保護(hù)性能降低，尤其是CL-的離子半徑小，穿透性強(qiáng)，容易穿過膜層，置換氧原子形成氯化物，加速陽(yáng)極過程的進(jìn)行，使腐蝕加速，從而它也是引起點(diǎn)蝕的原因之一。對(duì)于不銹鋼CL-是引起腐蝕的主要原因，一般要求CL-的含量不超過300mg/L。
c. 微生物引起的腐蝕
微生物的滋生使金屬發(fā)生腐蝕，①這是由于微生物排出的黏液與無(wú)機(jī)垢和泥沙雜物等形成的沉積物附著在金屬表面，形成氧濃差電池，使金屬腐蝕。②在金屬表面和沉積物之間缺乏氧，因此一些厭氧菌得以繁殖，在適宜的溫度下（25—30℃），繁殖更快。它分解水中的硫酸鹽，產(chǎn)生H2S,引起碳鋼腐蝕，其反應(yīng)為
③鐵細(xì)菌是鋼鐵銹瘤產(chǎn)生的主要原因，它能使Fe2+氧化為Fe3+.釋放的能量供細(xì)菌生存。
冷卻水系統(tǒng)中金屬的腐蝕形態(tài)：均勻腐蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕、孔蝕選擇性腐蝕、磨損腐蝕、應(yīng)力腐蝕等。
冷卻水系統(tǒng)中金屬的腐蝕的影響因素：PH值；陰離子；絡(luò)合劑、硬度、金屬離子、溶解氣體、濃度、懸浮固體、流速、電偶、溫度等多重因素影響。
冷卻水系統(tǒng)中金屬的腐蝕控制方法：添加緩蝕劑；提高冷卻水的PH值；選用耐蝕材料的換熱器；用防腐阻垢涂料涂覆。
（三）、微生物的滋生和粘泥
冷卻水中微生物一般是指細(xì)菌和藻類。它是因?yàn)?，養(yǎng)分的濃縮，水溫的升高和日光照射，給細(xì)菌和藻類創(chuàng)造了迅速繁殖的條件，大量細(xì)菌分泌出的黏液，使水中漂浮的的灰塵雜質(zhì)和化學(xué)沉淀物等粘附在換熱器的傳熱表面，將會(huì)引起腐蝕，冷卻水的流量減少，降低換熱器的冷卻效率，嚴(yán)重時(shí)，堵塞管子，被迫停產(chǎn)清洗。
冷卻水系統(tǒng)中微生物的控制指標(biāo)：
監(jiān)測(cè)項(xiàng)目 | 控制指標(biāo) | 監(jiān)測(cè)頻率 |
異養(yǎng)菌 真菌 硫酸鹽還原菌 鐵細(xì)菌 粘泥量 | ＜5×105個(gè)/mL（平皿計(jì)數(shù)法） ＜10個(gè)/mL ＜50個(gè)/mL ＜100個(gè)/mL ＜4ml/m3(生物過濾網(wǎng)法) ＜1ml/m3(碘化鉀法) | 2～3次/周 1次/周 1次/月 1次/月 1次/天 1次/天 |
冷卻水系統(tǒng)中微生物的控制方法：選用耐蝕材料；控制水質(zhì)；采用殺生涂料；陰極保護(hù)；清洗；防止陽(yáng)光照射；旁流過濾；混凝沉淀；噬菌體法；添加殺生劑，靜電水處理與電子水處理。
（四）、藥劑
1、阻垢劑及分散劑
機(jī)理：在冷卻水中，某些阻垢劑能吸附在碳酸鈣、磷酸鈣等小晶體及其懸浮粒子表面，形成雙電層，在靜電作用下，顆粒相互排斥，從而使微小的顆粒分散在水中不沉降。或在接觸面上形成疏松的粘附性能較弱的沉積物，然后被循環(huán)水沖走。
常見類型：有聚磷酸鹽、有機(jī)多元磷酸、有機(jī)磷酸酯、聚丙烯酸鹽等。
A、聚磷酸鹽常用的有三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉。特點(diǎn)：微量的聚磷酸鹽能破壞碳酸鈣等晶體的正常生長(zhǎng)過程，從而達(dá)到阻止碳酸鈣水垢的形成。也可作為緩蝕劑用。但聚磷酸鹽在水中會(huì)發(fā)生水解，生成正磷酸鹽。在PH值大于7.5或小于6.5時(shí)，水解速度也會(huì)加快，水解的正磷酸鹽易和水中的鈣離子生成磷酸鈣水垢，同時(shí)正磷酸鹽又是菌藻的養(yǎng)物，長(zhǎng)期下去，如不采取其他措施，則必然會(huì)促進(jìn)系統(tǒng)中菌藻的繁殖。所以不宜單純使用此藥劑。
B、有機(jī)膦酸：有機(jī)磷酸的種類很多，在它們的分子結(jié)構(gòu)中都含有與碳原子直接相連的膦酸基團(tuán)。因?yàn)樗鼈兎肿咏Y(jié)構(gòu)中都有C-P鍵，而這種鍵比聚磷酸鹽中的P-O-P鍵要牢固得多，因此它們的化學(xué)穩(wěn)定性好，不易水解，并且有臨界值效應(yīng)（就是只需幾mg/L的有機(jī)磷酸就可以阻止幾百mg/L的碳酸鈣發(fā)生沉淀；同時(shí)，它的阻垢性能比據(jù)磷酸鹽好。第三，它還有與其他藥劑共用時(shí)的良好協(xié)同效應(yīng)，即在總劑量不變的情況下，藥劑各自單獨(dú)使用，其效果不如二者混合在一起使用效果好。并且它與多種藥劑都有良好的協(xié)同效應(yīng)。第四，有機(jī)膦在高劑量下還具有良好的緩蝕性能，并且屬無(wú)毒或極低毒的藥劑，在使用時(shí)可不必?fù)?dān)心環(huán)境污染。
常見的有ATMP（氨基三亞甲基膦酸），EDTMP（乙二胺四亞甲基膦酸），HEDP（羥基亞乙基膦酸），DTPMP（二亞乙基三胺五亞甲基膦酸）。
C、有機(jī)磷酸酯：抑制硫酸鈣垢的效果較好，但抑制碳酸鈣垢的效果較差。有機(jī)磷酸酯分子結(jié)構(gòu)中有C-O-P鍵，它雖比聚磷酸鹽難水解，但比有機(jī)膦酸容易水解生成正磷酸。一般與其他藥劑如聚磷酸鹽、鋅鹽、木質(zhì)素和苯并三氮唑等復(fù)合作用。
D、膦羧酸：在其分子中同時(shí)含有磷酸基和羧基兩種基團(tuán)。根據(jù)它們?cè)诨衔宸N的位置合數(shù)目的不同，可以有很多品種。但目前在實(shí)際應(yīng)用中，使用較多的是PBTCA,它的化學(xué)名稱為2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸，簡(jiǎn)稱PBTCA。因?yàn)槠浞肿又泻辛姿峄汪然鶅煞N基團(tuán)，在這兩種基團(tuán)的共同作用下，使得PBTCA能在高溫、高硬度和高PH值的水質(zhì)條件下，具有比常用有機(jī)膦酸更好的阻垢性能。與有機(jī)膦酸相比，PBTCA不易形成難溶的有機(jī)膦酸鈣，同時(shí)它也具有緩蝕作用，特別是在高劑量使用時(shí)，他還是一種高效緩蝕劑。PBTCA與鋅鹽和聚膦酸鹽復(fù)配可產(chǎn)生良好的協(xié)同效應(yīng)。
E、聚羧酸：聚羧酸作為阻垢劑和分散劑，使用最多的是丙烯酸的均聚物和共聚物，以及以馬來酸為主的均聚物和共聚物。聚羧酸的阻垢性能與其相對(duì)分子質(zhì)量、羧基的數(shù)目和間隔有關(guān)。每個(gè)品種有其最佳相對(duì)分子質(zhì)量值。如果相對(duì)分子質(zhì)量相同，則碳鏈上羧基數(shù)越多，阻垢效果愈好。因?yàn)楫?dāng)羧基聚集密度高時(shí)，阻礙了相鄰碳原子的自由旋轉(zhuǎn)作用，相對(duì)地固定了相鄰碳原子上羧基的空間位置，增加了它們與堿土金格的締合程度，從而提高了阻垢能力。
這類化合物對(duì)碳酸鈣等水垢具有良好的阻垢作用。同時(shí)也有臨界值效應(yīng)，因此用量也是極微的，但他們與聚磷酸鹽和膦酸鹽不同，后者只能對(duì)結(jié)晶狀化合物產(chǎn)生影響，而對(duì)泥土、粉塵、腐蝕產(chǎn)物和生物碎屑等污物的無(wú)定形粒子不起作用；而聚丙烯酸等聚合物電解質(zhì)卻能對(duì)這些無(wú)定形不溶性物質(zhì)起到分散作用，使其不凝結(jié)，呈分散狀態(tài)而懸浮在水中，從而被水流所沖走。
常用的聚羧酸有聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、丙烯酸與丙烯酸羥丙酯共聚物、丙烯酸與丙烯酸酯共聚物、水解聚馬來酸酐、馬來酸酐-丙烯酸共聚物、苯乙烯磺酸-馬來酸酐共聚物、丙烯酸-2-甲基-2’-丙烯酰胺基丙基磺酸類共聚物、聚天冬氨酸等。
F、天然分散劑有木質(zhì)素、丹寧、淀粉和纖維素等。但他們?cè)谒幚響?yīng)用中，用量較大，費(fèi)用較高，并且在高溫高壓下易于分解，因此目前應(yīng)用范圍較少。
2、緩蝕劑
緩蝕劑是一種用于腐蝕介質(zhì)中抑制金屬腐蝕的添加劑。它的使用濃度一般很低，添加緩蝕劑的腐蝕介質(zhì)的基本性質(zhì)不發(fā)生變化，它是一種經(jīng)濟(jì)效益較高且適應(yīng)性較強(qiáng)的金屬防護(hù)措施。
緩蝕劑的分類：1、根據(jù)所抑制的電極過程。2、根據(jù)生成保護(hù)膜的類型；氧化膜型緩蝕劑、沉淀膜型緩蝕劑和吸附膜型緩蝕劑。3、根據(jù)其他（化學(xué)組成、保護(hù)金屬種類、按使用的腐蝕介質(zhì)PH等）
冷卻水緩蝕劑應(yīng)具備的條件;1、在經(jīng)濟(jì)上有利的。2、它的飛濺、泄漏、排放或經(jīng)處理后的排放，在環(huán)境保護(hù)上是允許的；3、它與冷卻水中存在的各種物質(zhì)以及加入冷卻水中的阻垢劑、分散劑和殺生劑是相容的，甚至還有協(xié)同作用；4、對(duì)冷卻水系統(tǒng)中各種金屬材料的緩蝕效果都是可以接受的。5、不會(huì)造成換熱金屬表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的降低；6、在冷卻水運(yùn)行的PH值范圍內(nèi)（6.5-9.5），有較好的緩蝕作用。
常用緩蝕劑：鉻酸鹽、亞硝酸鹽、硅酸鹽、鉬酸鹽、鋅鹽、磷酸鹽、聚磷酸鹽、有機(jī)膦酸、苯并噻唑、苯并三唑和甲基苯并三唑、硫酸亞鐵。
協(xié)同作用和復(fù)合緩蝕劑：在一個(gè)腐蝕體系中同時(shí)加入兩種或兩種以上的緩蝕劑時(shí)，緩蝕效果有時(shí)會(huì)比單獨(dú)加入同樣濃度的一種緩蝕劑時(shí)更好。這種作用稱為協(xié)同作用。
循環(huán)水中使用的部分復(fù)合緩蝕劑
分類 | 復(fù)合緩蝕劑的主要成分 | 分類 | 復(fù)合緩蝕劑的主要成分 |
鉻酸鹽系 | 鉻酸鹽-鋅鹽 鉻酸鹽-鋅鹽-有機(jī)膦酸鹽 鉻酸鹽-聚磷酸鹽 鉻酸鹽-聚磷酸鹽-鋅鹽 | 全有機(jī)系 | 有機(jī)膦酸鹽-聚羧酸鹽-唑類 有機(jī)膦酸鹽-芳香唑類-木質(zhì)素 有機(jī)膦酸-聚羧酸 |
磷酸鹽系 | 聚磷酸鹽-鋅鹽 聚磷酸鹽-有機(jī)膦酸鹽 聚磷酸鹽-有機(jī)膦酸鹽-鋅鹽 聚磷酸鹽-有機(jī)膦酸鹽-巰基苯并噻唑 聚磷酸鹽-有機(jī)膦酸鹽-正磷酸鹽-丙烯酸三元共聚物 | 鉬酸鹽系 | 鉬酸鹽-葡萄糖酸鈉-鋅鹽-有機(jī)膦酸鹽-聚丙烯酸 鉬酸鹽-正磷酸鹽-唑類 鉬酸鹽-有機(jī)膦酸鹽-唑類 |
鋅鹽系 | 鋅鹽-有機(jī)膦酸鹽 鋅鹽-膦羧酸-分散劑 鋅鹽-多元醇磷酸酯 鋅鹽-丹寧 | 鎢酸鹽系 | 鎢酸鹽-有機(jī)膦酸鹽 鎢酸鹽-鋅鹽-苯并三唑-聚天冬氨酸 鎢酸鹽-鋅鹽-苯并三唑-苯甲酸鈉-葡萄糖酸鈉 |
3、殺生劑
一、優(yōu)良的冷卻水殺生劑應(yīng)具備的條件，1、能有效地控制或殺死范圍很廣的微生物。
2、在不同的冷卻水的條件下，它易于分解或被生物降解。3、在游離活性氯存在時(shí)，具有抗氧化性，以保持其殺生效率不受損失；4、在使用濃度下，與冷卻水中的一些緩蝕劑和阻垢劑能彼此相容；5、在冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行的PH值范圍內(nèi)有效而不分解；6、在對(duì)付微生物粘泥時(shí)具有穿透粘泥和分散或剝離粘泥的能力。
二、冷卻水殺生劑的選擇依據(jù)
1、選用的殺生劑能抑制冷卻水中幾乎所有能引起故障的微生物的活動(dòng)；2、經(jīng)濟(jì)實(shí)用；3、如果水冷卻水系統(tǒng)中有木質(zhì)構(gòu)件，則建議使用非氧化性殺生劑；4、選用殺生劑的排放是否為當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門所允許。5、是否適用于該冷卻水系統(tǒng)的PH值、溫度以及換熱器的材質(zhì)。
三、氧化性殺生劑：有氯、次氯酸鈉、氯化異氰尿酸、二氧化氯、臭氧、溴及溴化物等。
四、非氧化性殺生劑：有氯酚類、有機(jī)錫化合物、季銨鹽、有機(jī)氨類、有機(jī)硫化合物、銅鹽、異噻唑啉酮、溴化丙酰胺、戊二醛等。
五、一些殺生劑殺生性能的比較
殺生劑 | 細(xì) 菌 | 真菌 | 藻類 | 特點(diǎn) | |||
粘泥形成菌 | 鐵沉積細(xì)菌 | 腐蝕性細(xì)菌 | |||||
形成芽孢的 | 不形成芽孢的 | ||||||
氯 | + | +++ | +++ | ○ | + | +++ | 氧化性，搬運(yùn)時(shí)有危險(xiǎn)，對(duì)金屬有腐蝕性，能破壞冷卻塔木結(jié)構(gòu)的木質(zhì)素，高PH值時(shí)殺生性能降低 |
季銨鹽 | +++ | +++ | +++ | ++ | + | ++ | 有泡沫生成，陽(yáng)離子型表面活性劑 |
有機(jī)錫化合物-季銨鹽 | +++ | +++ | +++ | +++ | ++ | +++ | 有泡沫生成，陽(yáng)離子型表面活性劑 |
二氯氰基甲烷 | +++ | +++ | ++ | ++ | + | + | PH>7.5時(shí)無(wú)效，非離子型 |
異噻唑啉酮 | +++ | +++ | ++ | ++ | ++ | +++ | 搬運(yùn)時(shí)有危險(xiǎn)，非離子型 |
銅鹽 | + | + | + | ○ | + | +++ | 將有銅析出在鋼設(shè)備上，引起電偶腐蝕 |
溴的有機(jī)化合物 | +++ | +++ | +++ | ++ | ○ | + | 水解，必須直接從桶中加入 |
有機(jī)硫化合物 | ++ | +++ | ++ | ++ | ++ | ○ | 排污水有毒，使鉻酸鹽還原，陰離子型 |
注：+++特別好；++很好；+尚好；○無(wú)效。
六、使用中的注意事項(xiàng)
1、與分散劑聯(lián)合使用；2、抗藥性；3、溫度和PH值；4、添加方式；5、濃縮倍數(shù)和停留時(shí)間。
三、 循環(huán)水達(dá)標(biāo)要求
（一）、《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50050-95技術(shù)要求。
序號(hào) | 項(xiàng)目 | 單位 | 指標(biāo)范圍 |
1 | 腐蝕速率（碳鋼） | mm/a | ≤0.125 |
腐蝕速率（不銹鋼） | mm/a | ≤0.005 | |
腐蝕速率（銅） | mm/a | ≤0.005 | |
2 | 粘附速率 | mg/cm2mon | ≤15 |
3 | 異養(yǎng)菌 | 個(gè)/ml | <5×105 |
4 | 粘泥量 | ml/m3 | ≤4 |
5 | 污垢熱阻（敞開式） | ㎡.K/W | 1.72×10-4～3.44×10-4 |
（二）、監(jiān)測(cè)方法
1、化學(xué)分析：
水質(zhì)分析是保證水處理效果的有效方法，要求分析管理指標(biāo)合格率大于95%。
化學(xué)分析提供一個(gè)監(jiān)測(cè)腐蝕結(jié)垢的間接方法：腐蝕監(jiān)測(cè)可通過測(cè)定總鐵含量，找出規(guī)律性的變化，了解系統(tǒng)腐蝕情況，結(jié)垢監(jiān)測(cè)可通過Ca2+、Mg2+ 離子的測(cè)試值與濃縮倍數(shù)相對(duì)應(yīng)的理論計(jì)算值的差異來推測(cè)成垢趨勢(shì)。
2、掛片腐蝕監(jiān)測(cè)
掛片監(jiān)測(cè)是行之有效的腐蝕監(jiān)測(cè)方法，掛片可采用預(yù)膜或不
預(yù)膜的方式，浸漬于循環(huán)水中，定期取出測(cè)定。
3、監(jiān)測(cè)換熱器監(jiān)測(cè)
此方法是采用飽和蒸汽作熱載體，在模擬流速、傳熱強(qiáng)度、冷卻水進(jìn)出口溫度等方面，基本接近裝置中實(shí)際運(yùn)行中腐蝕或結(jié)垢某一方面條件最苛刻的水冷器，故具有相對(duì)代表性，是目前循環(huán)冷卻水系統(tǒng)監(jiān)測(cè)最好的方法之一。
4、微生物監(jiān)測(cè)
微生物控制效果是水處理成功的關(guān)鍵之一，其效果主要通過測(cè)定水中生物粘泥量及異氧菌總數(shù)來判別。
5、其它日常監(jiān)測(cè)
除了以上監(jiān)測(cè)手段外，還需要進(jìn)行以下的日常直觀檢查。
¤冷卻塔池及塔壁 ¤水質(zhì)穩(wěn)定劑及加藥裝置
在運(yùn)行過程中應(yīng)特別注意循環(huán)水中的異味、濁度、塔壁上的菌藻粘泥及腐蝕掛片的表面狀況等。
四、 日常處理過程
正常運(yùn)行管理
◆基礎(chǔ)投加
裝置全流程打通，系統(tǒng)經(jīng)水沖洗（或預(yù)膜）至水質(zhì)合格，即可進(jìn)行基礎(chǔ)投加處理。按系統(tǒng)保有水量一次性投加阻垢緩蝕劑，此時(shí)系統(tǒng)開始有熱負(fù)荷，循環(huán)水開始不斷蒸發(fā)濃縮，為保證生產(chǎn)正常運(yùn)行，此階段不排污，僅適量補(bǔ)水，待濃縮倍數(shù)達(dá)到2.0倍時(shí)系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行階段（如在運(yùn)行初期遇特殊情況需長(zhǎng)時(shí)間低濃縮倍數(shù)運(yùn)行時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整運(yùn)行方案，適當(dāng)增加緩蝕劑量以保護(hù)設(shè)備）。
基礎(chǔ)投加量按下式計(jì)算：
加藥量==（）kg
式中： V---系統(tǒng)保有水量；m3
基礎(chǔ)投加后運(yùn)行1小時(shí)，取水樣測(cè)定有機(jī)膦含量是否在控制范圍內(nèi)，如果不足，則需補(bǔ)加阻垢緩蝕劑至合格。
正常運(yùn)行的補(bǔ)充加藥
循環(huán)水在運(yùn)行過程中,由于排污和吸附等,水質(zhì)穩(wěn)定劑會(huì)被消耗掉，所以需補(bǔ)加藥劑。加藥量的計(jì)算按下式計(jì)算。
◆根據(jù)補(bǔ)充水量連續(xù)加藥量的計(jì)算：
加藥量= =（ ）kg/h
式中：K—濃縮倍數(shù)
◆如果系統(tǒng)補(bǔ)水量計(jì)量不準(zhǔn)，可根據(jù)控制濃度與實(shí)測(cè)濃度差值加加藥量的計(jì)算
加藥量= = （ ）kg
式中：V --- 系統(tǒng)保有水量，m3
C----水中控制有機(jī)膦濃度mg/L
D---- 實(shí)測(cè)藥劑有機(jī)膦濃度mg/L
S---- 藥劑商品濃度%
循環(huán)水中有機(jī)膦濃度的計(jì)算公式
有機(jī)膦濃度（mg/L）=總磷-正磷
不管采用哪種計(jì)算方法確定藥劑的日常投加量，都應(yīng)使循環(huán)水中有機(jī)膦含量保持在控制范圍內(nèi)，保持相對(duì)的穩(wěn)定。
◆投加方式:
可采用計(jì)量泵連續(xù)加藥，在加藥罐中把藥劑原液，加水配制成5-10%的稀藥液，用加藥計(jì)量泵調(diào)整好流量后均勻地注入集水池中，加藥最佳位置在集水池泵吸入口處。如果計(jì)量泵較小，應(yīng)相應(yīng)把藥液濃度增加，甚至直接注入藥劑原液。投加量應(yīng)根據(jù)分析出的有機(jī)膦值加以調(diào)節(jié)。
按規(guī)定頻次監(jiān)測(cè)循環(huán)水的PH值，如PH值大于9，則應(yīng)加大排污，適當(dāng)降低濃縮倍數(shù)，使PH值保持在小于9。
如果監(jiān)控的其他指標(biāo)超過規(guī)定值，應(yīng)加大排污，適當(dāng)降低濃縮倍數(shù)，總之，當(dāng)濃縮倍數(shù)與其他控制指標(biāo)發(fā)生矛盾時(shí)，應(yīng)首先服從控制指標(biāo)的合格。
能否保持主要控制指標(biāo)的合格和穩(wěn)定是循環(huán)水的化學(xué)處理取得良好效果的關(guān)鍵，管理工作的中心就是為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定操作處理，系統(tǒng)操作的穩(wěn)定首先取決于排污量和補(bǔ)水量的穩(wěn)定及藥劑含量的穩(wěn)定，要做到這一點(diǎn)又必須分析準(zhǔn)確，加上勤調(diào)節(jié)，操作與分析的密切配合是至關(guān)重要的。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的化學(xué)處理切忌各項(xiàng)控制指標(biāo)的大起大落，故必須一開始就嚴(yán)格要求，精心調(diào)節(jié)，一旦穩(wěn)定下來，就可納入正常管理的軌道。
◆殺菌操作
循環(huán)水殺菌操作一般采用氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑交替投加，根據(jù)具體情況氧化性殺菌劑每周分幾次沖擊性投加。
為防止細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性一定時(shí)間內(nèi)沖擊性投加非氧化性殺菌劑一次。投加24小時(shí)后視濁度適當(dāng)換水以降低循環(huán)水濁度，另外使用過程中要求氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑錯(cuò)開投加，以免影響藥效。投加時(shí)可直接加入集水池水湍流處。
水質(zhì)管理標(biāo)準(zhǔn)及分析項(xiàng)目、分析頻次
分析項(xiàng)目 | 管理指標(biāo) | 分析方法 |
PH | 6.5～9.5 | GB6904.1 |
濁度 | ≤20mg/l ≤10mg/l（板式、翅式、螺旋板式換熱器） | GB13200 |
Ca+堿度 | ≤1100mg/l | GB6910 GB/T15451-95 |
Cl- | ＜700mg/l（根據(jù)藥劑配方，管材定） | GB6905.1 |
硫酸根 | SO42++CL-≤1500 mg/l | |
異養(yǎng)菌總數(shù) 夏 冬 | 5×105 個(gè)/ml 1×105 個(gè)/ml | 《冷卻水分析和檢驗(yàn)方法》第2章 |
硅酸以SiO2計(jì) | Mg+ SiO2≤15000 | |
游離余氯 | 0.5—1.0 mg/l（回水管處） | |
腐蝕速率 | ≤0．005mm/a（不銹鋼、銅） ≤0．125mm/a（碳鋼） | 《冷卻水分析和檢驗(yàn)方法》第410條 |
石油類 | ＜5 mg/l（非石油化工及石油企業(yè)） ＜10 mg/l（煉油企業(yè)） | 《冷卻水分析和檢驗(yàn)方法》第409條 |
五、 清洗預(yù)膜
新建的冷卻水系統(tǒng)投入運(yùn)行前，首先要進(jìn)行清洗和預(yù)膜然后再轉(zhuǎn)入日常的冷卻水處理。
清洗的目的是，除去新建的冷卻水系統(tǒng)內(nèi)殘的施工雜物，泥土塵垢，油脂及腐蝕產(chǎn)物，為預(yù)膜提供清潔的金屬表面。
概述
金屬冷卻設(shè)備表面的污垢，會(huì)大大降低換熱器的冷卻效果，而新建的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，存在著泥沙，塵埃，施工雜物，油脂，將影響正常開工的進(jìn)行。所以在冷卻水系統(tǒng)開工運(yùn)行前，必須清洗。
冷卻水系統(tǒng)中的污垢來源，主要有以下幾種：
1．新的冷卻設(shè)備，再加工制造、運(yùn)輸及 期會(huì)發(fā)生銹蝕，帶入油脂，再安裝過程中留下碎屑，油類，泥沙和雜物。
2．新建的系統(tǒng)管網(wǎng)中，施工過程中殘留的雜物，砂子，碎石等等。
3．運(yùn)行過程中，在換熱器上析出的碳酸鈣，硫酸鈣和硅酸鎂垢。
4金屬冷卻設(shè)備因腐蝕而產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物，如鐵的氧化物，氫氧化物。
5．補(bǔ)充水帶入的固體懸浮物，泥沙，碎片，冷卻塔中冷卻水從空氣中洗 下來的塵埃，微生物滋生形成生物粘泥。
6．生產(chǎn)中的物料泄漏，油壘可起污垢結(jié)劑的作用。
7．加入水中的水處理藥劑由于選用不當(dāng)或管理上當(dāng)而生成的污垢。
清洗工作的內(nèi)容包括，污垢調(diào)查分析，對(duì)清洗液進(jìn)行溶垢試驗(yàn)和腐蝕性試驗(yàn)，清洗后廢液處理方法，清洗方案，現(xiàn)場(chǎng)清洗，檢查清洗效果。
清洗方法可分為兩大類：物理，化學(xué)清洗。
二、物理清洗
物理清洗是通過物理的或機(jī)械的方法對(duì)冷卻水系統(tǒng)或其設(shè)備進(jìn)行清洗的一大類清洗方法。
常用的物理清洗方法有，桶刷、吹氣、沖洗、反沖洗、高壓水力沖洗、刮管器清洗、膠球清洗等。物理清洗常常和化學(xué)清洗配合使用。我們?cè)谏a(chǎn)中常用的方法有吹氣，沖洗，反沖洗及高壓水力清洗，下面簡(jiǎn)要介紹一下。
1． 吹氣
吹氣是把空氣吹入換熱器中，以破壞水的正常流動(dòng)方式，促使換熱器璧上的沉積物松動(dòng)或開裂。
2． 沖洗
沖洗是最常用和最簡(jiǎn)便的清洗方法。它將潔凈的工業(yè)水同國(guó)水槍和膠皮管去沖洗冷卻水系統(tǒng)及換熱器內(nèi)部疏松的軟垢，但這種方法不能沖洗硬垢及其腐蝕產(chǎn)物。
再化學(xué)清洗之后，通常需要進(jìn)行沖洗。
3．反沖洗
又稱回洗，即通過改變換熱器中水的流向達(dá)到清洗的目的，其清洗效果比正沖好。往往能松動(dòng)和沖走軟的泥沙和軟垢。
4、高壓水力清洗
是采用高速水的射流，以一定傾角作用于清洗的表面。當(dāng)高速水射流撞擊于垢層上時(shí)，動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ堋亩构笇訌慕饘俦砻嫔厦撀洹?/span>
三、化學(xué)清洗
方法：1、堿清洗：又稱為堿洗，即以強(qiáng)堿性或堿性的化學(xué)藥劑作為清洗劑去疏松乳化和分散金屬設(shè)備內(nèi)污垢的一類清洗方法。
2、酸清洗：主要采用某些酸或酸式鹽進(jìn)行的，能有效地清洗掉金屬設(shè)備中某些硬垢和由金屬氧化物組成的腐蝕產(chǎn)物。酸洗中，由于存在著設(shè)備的腐蝕和氫脆，我們常向酸中加入一些高效的緩蝕劑。
3、絡(luò)合劑清洗，是利用各種絡(luò)合劑對(duì)各種絡(luò)合離子的絡(luò)合作用或鰲合作用，使之生產(chǎn)可溶性的絡(luò)合物或鰲合物進(jìn)行清洗的，常用的無(wú)機(jī)絡(luò)合物有聚磷酸鹽，常用的有機(jī)鰲合劑有檸檬酸、乙二胺四乙酸和氮川乙酸。特點(diǎn)：具有溶垢效率高，對(duì)基體金屬和水泥設(shè)施的侵蝕性小，無(wú)氫脆和無(wú)晶間腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，故常用于循環(huán)水系統(tǒng)的不停車清洗中，但也具有價(jià)格高，在高溫下才有效的缺點(diǎn)。
4、表面活性劑清洗：表面活性劑和調(diào)溫劑常使用清洗冷卻水系統(tǒng)中含油的或膠狀物質(zhì)的污垢，能分散冷卻水中的油類、脂類和微生物產(chǎn)生的沉積物，通過排放除掉。
5、殺菌劑清洗，當(dāng)冷卻水系統(tǒng)中有微生物粘泥和含油污垢時(shí)，可采用低泡型非離子型表面活性劑和非氧化殺生劑。同時(shí)通入CL2調(diào)節(jié)PH=6-7，循環(huán)清洗。
四、不同情況下的清洗
1、新設(shè)備的清洗，新的冷卻水設(shè)備由于沒有經(jīng)過運(yùn)行，設(shè)備內(nèi)部一般比較干凈，故清洗方案主要是用于除去加工過程中留下的油脂，少量鐵銹和微生物。
2、老設(shè)備的清洗，對(duì)于一些銹垢嚴(yán)重的冷卻設(shè)備，可以在停車后進(jìn)行單臺(tái)設(shè)備的清洗。對(duì)于不同材料的換熱器可采用不同的清洗方案。
3、不停車設(shè)備的清洗，對(duì)于大型設(shè)備裝置的產(chǎn)值很高，停車清洗造成的經(jīng)濟(jì)損失很大，為此采取不停車?yán)鋮s水的清洗方案。
五、預(yù)膜
1、目的：是讓清洗后，尤其是酸洗后處于活化狀態(tài)下的新鮮表面上或保護(hù)膜曾受到重大的損傷金屬表面上，再投入正常運(yùn)行前，預(yù)先生成一層完整而致密的保護(hù)膜。
2、預(yù)膜方案：一般采用聚磷酸鹽—鋅鹽。
3、預(yù)膜時(shí)機(jī)：(1)新的換熱器或冷卻水系統(tǒng)投入正常運(yùn)行之前；
（2）換熱器或冷卻水系統(tǒng)的清洗，特別是酸洗后；
（3）冷卻水系統(tǒng)檢修后隨即開車前等。
4、影響預(yù)膜的因素（1）Ca與Zn的含量低時(shí)，則不會(huì)生成致密的保護(hù)膜，應(yīng)加大其含量。
（2）PH值：PH低于5.0，不能成膜，且能一起金屬腐蝕，PH過高時(shí)，六偏磷酸鈉水解率提高，正磷含量升高，易形成磷酸鈣垢，影響成膜。因此，PH控制在5.5—6.5之間較好。
（3）濃度：濃度過高，則生成膜就松散，抗腐蝕能力下降。
（4）溫度：預(yù)膜水溫高將有利于分子擴(kuò)散，加速預(yù)膜劑的反應(yīng)，成膜速度快，膜的質(zhì)地密實(shí)。
（5）流速：在預(yù)膜過程中，水的流速要高一些，約1.0—1.5m/s，流速大有利于預(yù)膜劑和水中溶解氧的擴(kuò)散，因而成膜速度快，其生成的膜層均勻密實(shí)。
（6）重金屬離子：如鐵、鋁、銅等對(duì)預(yù)膜產(chǎn)生不利影響。
（7）預(yù)膜劑的濃度：根據(jù)當(dāng)?shù)厮|(zhì)特征進(jìn)行篩選。
5、預(yù)膜過程操作
進(jìn)行水質(zhì)全分析：水中鈣要求大于80mg/l，同時(shí)估算硫酸加量（約為堿度值的1/3）。
緩慢加入硫酸到冷水池里（注意安全），加到水流湍急處。30分鐘分析一次PH，調(diào)PH在6.5左右時(shí)投加預(yù)膜劑。
在泵吸入口處，一次性投加預(yù)膜劑300-500mg/l，控制總無(wú)機(jī)磷≥120mg/l，半小時(shí)后取樣分析。若總無(wú)機(jī)磷達(dá)不到要求，補(bǔ)加剩余預(yù)膜劑，直到符合要求。
④分析項(xiàng)目及頻率：
監(jiān)測(cè)內(nèi)容 | 監(jiān)測(cè)頻率 | 控制范圍 |
PH | 一次/0.5h | 5.5-7.0 |
濁度 | 一次/2h | ≤10 mg/l |
總無(wú)機(jī)磷 | 一次/2h | ≥120 mg/l |
總鐵 | 一次/4h | ≤1.0 mg/l |
鈣離子 | 一次/4h | 自然 |
⑤控制PH在5.5-7.0之間，根據(jù)PH控制加酸量。
⑥預(yù)膜運(yùn)行12小時(shí)后,投加分散劑100-200mg/l（遠(yuǎn)離泵吸入口），濁度大于15mg/l時(shí)，也需在12小時(shí)后投加100mg/l。
⑦水位控制：在穩(wěn)定低位運(yùn)行，不排水，如水位過低就補(bǔ)水。
⑧預(yù)膜效果測(cè)試：觀察掛片的表面色暈，并用5%濃度CuSO4測(cè)膜的質(zhì)量，當(dāng)出現(xiàn)紅點(diǎn)時(shí)間大于10秒時(shí)，可確定預(yù)膜已達(dá)終點(diǎn)。一般掛碳鋼掛片。
⑨ 預(yù)膜24-48小時(shí)后開始換水，進(jìn)行大排大補(bǔ)，將總磷降低到3mg/l以下，進(jìn)行日常管理基礎(chǔ)投加阻垢緩蝕劑，正常進(jìn)行補(bǔ)水，總磷逐漸降低至日?？刂浦笜?biāo)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。
⑩預(yù)膜過程注意事項(xiàng)
預(yù)膜過程中應(yīng)控制濁度＜20mg/L，濁度越低，預(yù)膜的色彩質(zhì)量越好，若濁度出現(xiàn)持續(xù)上升情況，可開旁濾或采取適量補(bǔ)排水措施，若有多余預(yù)膜劑，可補(bǔ)加，若沒有多余預(yù)膜劑，一般維持總無(wú)機(jī)磷含量不小于60mg/l，適當(dāng)延長(zhǎng)預(yù)膜時(shí)間，也可達(dá)到預(yù)膜要求。
預(yù)膜結(jié)束換水時(shí)，應(yīng)大排大補(bǔ)，以最快速度，將高濃度預(yù)膜液置換出循環(huán)水系統(tǒng)，防止因PH值上升，水體出現(xiàn)泛白，磷鋅沉積。如置換不能連續(xù)，應(yīng)注意監(jiān)測(cè)循環(huán)水的PH值，并加濃硫酸調(diào)節(jié)，使水的PH值始終小于7.5。
預(yù)膜的關(guān)鍵是PH值一定要控制好，如果循環(huán)水的PH值小于5，保護(hù)膜無(wú)法形成，即使已形成的膜也會(huì)被溶解，PH值高于7，由于預(yù)膜中含有較高的正磷酸根和鋅鹽，它們就會(huì)在循環(huán)水中以磷酸鈣、磷酸鋅或氫氧化鋅的形式析出使循環(huán)水呈現(xiàn)乳白色。水中的這些析出物就會(huì)沉淀到金屬表面使膜不完整、不致密。其后果是使換熱器金屬表面產(chǎn)生嚴(yán)重的局部腐蝕（點(diǎn)蝕）而過早穿孔泄漏。如果預(yù)膜過程中發(fā)生上述PH值失控事故，預(yù)膜處理必須重新開始。
聚磷酸鹽-鋅鹽預(yù)膜方案的主要內(nèi)容
① 清掃和用水沖洗冷卻水系統(tǒng),根據(jù)冷卻水系統(tǒng)中換熱器金屬表面上沉積物的具體情況,進(jìn)行必要的物理清洗和化學(xué)清洗,使需預(yù)膜的冷卻設(shè)備有一個(gè)清潔的金屬表面.
② 預(yù)膜時(shí),水中加入640mg/l六偏磷酸鈉和160mg/l一水硫酸鋅作為預(yù)膜劑.同時(shí)放入腐蝕試片以監(jiān)測(cè)金屬在預(yù)膜過程中的腐蝕情況.在50℃時(shí)將水循環(huán)8小時(shí).如果水的溫度不易達(dá)到50℃.則可改為在常溫下循環(huán)24-48小時(shí).
③ 水的pH保持在6.5+ -0.5,鈣離子濃度保持在40mg/l左右.
④ 預(yù)膜好后,通過排放,使冷卻水系統(tǒng)轉(zhuǎn)入日常運(yùn)行.
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