工业循环冷却水处理
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的问题：
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的无机物，由于种种原因，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的1%左右，也就是在换热管壁如果沉积0.5mm厚的硬垢，就相当于换热管壁厚增加了50mm，严重阻碍传热的正常进行，能耗增加，从而对生产负荷构成极大影响，甚至停车。
2.2 滋生粘泥软垢，阻碍传热；加速设备腐蚀，特别是发生点蚀事故
阻碍传热：微生物繁殖、代谢产生的黏液（象胶水一样具有很强黏性），与循环水中的悬浮物（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***等交织黏附在一起，随水流黏附在设备壁面，不久就会形成一层滑腻的垢层，即所谓的表面疏松多孔的软垢。附着在换热管壁的软垢，是热的不良导体（导热系数很小，只有不锈钢材的百分之一），因此会造成换热效果明显下降，影响生产负荷。
发生点蚀：软垢层疏松多孔，为氧气的渗入形成良好通道，在循环水这个大的电导池中（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的发生，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：是指通过化学或电化学反应使金属被消耗***的现象。
在循环水系统中，主要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的水冷设备损坏或使用寿命减少外，还会由于腐蚀造成水冷器穿孔，从而引起工艺介质泄漏造成计划外的停车事故等，另外由于腐蚀会产生锈镏，会引起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 20690-2000《化工企业循环冷却水处理设计技术规定》，《g***050-95》
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补充水量与浓缩倍率、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；（根据系统设计温度一般r值为2404.5 kj/kg）
3.4.1.2 风吹损失：一般为循环水量的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，一般为循环水量的0.1%；
3.4.1.4 系统渗漏：系统渗漏一般设为0 m3/h
3.4.2 与水处理药剂投入关系
系统水处理费用与补充水量成正比，因此提高浓缩倍率运行，是降低水处理费用的有效方法，但随浓缩倍率提高一定倍数时，又会使循环水中***物质含量超标，因此须同时采取一定的辅助措施，如ph调节/加大旁流过滤处理等方法，使系统处理综合成本***低。
3.5旁滤量设计要求
循环冷却水在冷却塔中与空气接触散热时，空气中的灰尘、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，它们使循环水的悬浮物、菌藻含量及其它污染物超出允许值，因此须设旁滤设施，对循环冷却水进行旁流过滤处理，以保证循环冷却水悬浮物含量指标保持在规定范围内，保持换热管壁干净。
hg/t 20690-2000建议循环冷却水旁流过滤量为循环量的2～5％。设计时其计算式中空气含尘量以环保部门监测为准。
四. 处理办法
根据系统面临问题，结合欧美克（厦门）科技有限公司对各类循环水系统水处理工程的实际处理经验，推荐以下处理办法，防止换热器管壁结垢、生长粘泥软垢、快速腐蚀等事故的发生，保证生产装置安全、稳定、长周期、满负荷优质运行。
4.1 设备结垢的解决方法
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的***大问题之一，它直接对生产负荷造成影响；向循环水中投加少量的，适应系统水质的阻垢分散剂，即能使硬垢沉积问题得到解决。水处理剂服务商，根据系统补充水质及生产装置工艺特点，通过实验室模拟系统试验，筛选出***适合阻垢缓蚀剂配方，并提供及时***的技术服务，能使硬垢沉积问题得到很好解决。如欧美克研发的wb-711/wb-712/wb-713等系列阻垢缓蚀剂，具有优异的阻垢分散性能，循环水中ca2+含量在2000mg/l（以caco3计）左右稳定而不发生沉积。
4.2 滋生生物粘泥软垢的解决方法
4.2.1粘泥软垢形成原因：产粘液微生物代谢、悬浮物、一定的水流速度、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，解决办法只能从微生物和悬浮物着手解决。
4.2.2 微生物控制：筛选适合的杀菌灭藻剂，投入适当的水处理杀菌费用，使循环水中微生物含量控制规定范围内，将微生物代谢粘液保持允许范围，防止粘泥软垢的形成。如欧美克研发的复合型杀菌灭藻剂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，控制在规定范围内，避免悬浮物与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 设备腐蚀的解决方法
4.3.1腐蚀形成原因：腐蚀是指通过化学或电化学反应使金属被消耗***的现象。冷却水中的溶解氧与设备接触形成腐蚀电池，发生如下反应，促使金属不断溶解而被腐蚀
。
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，适应系统水质的复合缓蚀剂，即能使设备腐蚀控制在标准规定范围。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，能解决设备腐蚀问题，如果系统中有铜设备，则应另添加铜缓蚀剂，如欧美克wb-301系列。
五. 投入与产出
由于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，因此冷却水系统须进行水质稳定处理，以解决上述问题，保证生产装置安全、稳定、长周期、高负荷优质运行。相应投入的水处理药剂费用是因为自身生产稳定需要。它与工厂污水处理药剂费用投入不同，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的经济效益，计算方法主要从稳定生产负荷、减少停车处理次数、节约用水、保证设备使用寿命等方面进行评估。
5.1 稳定生产负荷：换热器结垢刚开始是缓慢逐步沉积的，只要沉积薄薄的一层垢后，沉积速度即越来越快，使传热速率迅速下降，对生产负荷构成明显影响（热电厂冷凝器***明显），我们按结垢使负荷隐形平均下降2％计算，如果进行科学水质稳定处理，则负荷稳定，即视为产出2％。
5.2 减少停车处理次数：生产装置大修周期一般为一年半、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，半年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 节约使用新鲜水30％左右：工厂是用水大户，随环保要求越来越高，水资源日趋紧张，新鲜水成本也越来越高，节约用水对工厂已非常重要，可节约较大一笔费用。严格按欧美克提供的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，同时节约用水约30％。但目前有的工厂单从节约用水考虑，冷却水系统基本不排污，使循环水很多参数严重超标，导致系统短期结垢，不得不停车处理，造成停车损失，此法不可取。
5.4 保证设备使用寿命：未进行水质稳定处理或水处理剂缓蚀效果不好的系统，设备腐蚀率是hg/t 20690-2000规定要求的五倍甚至十五倍以上，大大缩短设备使用寿命，有的设备甚至两三年就得更换，使工厂损失惨重，可见科学的水质稳定对工厂效益非常重要。
附：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、微生物控制和旁路过滤及除盐综合处理为一体，并配以计算机辅助控制的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，***大限度节***水和降低水处理费用。
应用:工业循环水处理、***空调系统水处理等。 简介：循环使用、间接冷却水是节约用水的主要措施之一，但循环使用的冷却水随着循环使用的次数增加，其中的微生物、悬浮物、油类等杂质的含量就愈高，水质就容易恶化。此外，循环系统还存在着结垢、腐蚀的危害。当循环水微生物繁殖、粘泥增多、在水冷器中产生污泥沉积以后，就会加剧金属的电化腐蚀；污泥下又是***生长的良好场所，为***提供营养源，***将造成更严重的污泥沉积，如此***循环，导致了金属的腐蚀穿孔，结垢和污泥严重时还会造成水冷器管道的堵塞。为了防止循环水处理系统管道腐蚀、结垢，提高传热效率，尽量减少设备检修，延长使用寿命，必须对循环水系统进行处理。