在工業(yè)生產(chǎn)中，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)貫穿于某些生產(chǎn)裝置或設備中，以水為冷卻介質(zhì)循環(huán)運行，在交換設備余熱保護其正常運轉(zhuǎn)的同時也節(jié)約了大量的水資源。按照循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的結構特點可分為敞開式循環(huán)體系和密閉式循環(huán)體系，前者一般在大型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中應用，如火力發(fā)電機組、中央空調(diào)機組等，與空氣直接接觸，補水量較大；而后者一般存在于小型的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，如加工機床、空壓機、空分設備、電焊機等設備，不與空氣直接相通，耗水量較小。但在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)實際運行中，由于循環(huán)冷卻水的溫度、鹽份、pH值等均適合微生物的繁殖和水垢的生成，若不加以控制，微生物繁殖將導致粘泥堵塞熱交換器，而水垢也會影響輸送管線的流量，并且在粘泥沉積的地方會產(chǎn)生垢下腐蝕。而且從節(jié)約水資源和減少排污方面考慮，一般要求循環(huán)冷卻水的濃縮倍率設計在一定范圍內(nèi)，從而使得水質(zhì)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，勢必造成設備換熱管和水管道內(nèi)壁生成附著物和換熱管材質(zhì)發(fā)生腐蝕。由于附著物的傳熱性較差，從而大大降低了設備的換熱效率；而換熱管的腐蝕會減弱其機械強度，甚至出現(xiàn)穿孔，使冷卻水發(fā)生泄漏，從而影響整個設備系統(tǒng)的正常運行?？傊?，在外界條件（如溫度、流速、濃度）改變時，循環(huán)冷卻水水質(zhì)多表現(xiàn)為不穩(wěn)定的狀態(tài)，極易產(chǎn)生金屬材質(zhì)腐蝕、設備表面結垢、粘泥沉積與微生物滋生等三類問題。如不進行科學的水處理，勢必會引起管道堵塞、腐蝕泄漏、換熱效率降低等一系列問題，對系統(tǒng)設備和管道造成損壞或非計劃性停機停產(chǎn)。為了使循環(huán)冷卻水系統(tǒng)正常運行，防止循環(huán)冷卻水在冷卻設備、輸水管線內(nèi)形成污垢、產(chǎn)生腐蝕及附著生物粘泥，提高熱交換設備的冷卻效果，確保生產(chǎn)運行的經(jīng)濟性和安全性，就必須對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進行清洗除垢及緩蝕、阻垢分散、菌藻控制等日常的水質(zhì)穩(wěn)定處理。目前最為有效的措施是通過投加阻垢分散劑、緩蝕阻垢劑、殺菌滅藻劑等化學水質(zhì)穩(wěn)定劑以降低設備和管道的腐蝕，控制結垢生成，抑制微生物繁衍，保證系統(tǒng)正常安全運行。這不僅能延長設備的使用壽命，降低動力消耗，并且能節(jié)約能源和水資源，減少污水排放，對環(huán)境保護有非常深遠的意義。
一、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)存在的問題
在工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中由于水質(zhì)不穩(wěn)定而易引起系統(tǒng)結垢、腐蝕、生物粘泥及菌藻滋生等不良后果。
1 腐蝕
1.1 碳鋼材質(zhì)與水中的氧氣作用而發(fā)生腐蝕，其反應如下：
Fe + O2?+ H2O?????? Fe(OH)3↓
1.2 有害離子引起的腐蝕
循環(huán)水在濃縮過程中，各種鹽類的濃度相應增加，當Cl-和SO42-離子濃度較高時，會使金屬表面保護膜的防腐性能降低。尤其是Cl-的離子半徑小、穿透性強，容易破壞金屬表面的保護膜增加其腐蝕反應的陽極過程速度，引起金屬的局部腐蝕。
1.3 兩種不同的金屬接觸時，因金屬間電位差而造成電池腐蝕，例如熱交換器的銅管與碳鋼端板，其接觸部分的鋼鐵材質(zhì)會因此加速腐蝕。
1.4 水中微生物的滋生也會產(chǎn)生細菌性腐蝕，如硫酸還原菌、鐵細菌等。
1.5 其它引起腐蝕的影響因素有：pH值、溶解的氣體、溫度、流速等。
2 結垢及沉積
在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，所溶解的重碳酸鹽濃度隨著蒸發(fā)濃縮而增加，當其濃度達到飽和狀態(tài)，或者在經(jīng)過換熱器傳熱表面使水溫升高時，水中鹽份溶解平衡遭到破壞，會發(fā)生下列反應即水垢的生成：
Ca(HCO3)2?=CaCO3↓+CO2↑+H2O
生成的CaCO3水垢沉積在換熱器的傳熱表面，形成一層硬垢，導熱性能很差，嚴重影響換熱效率。
其次，循環(huán)水系統(tǒng)設備、管道主要材質(zhì)是碳鋼，其腐蝕產(chǎn)物主要是氫氧化物和鐵的氧化物的水合物，呈膠體狀態(tài)，穩(wěn)定地懸浮于水中，但當通過熱交換器時易在受熱面膠體相互凝集沉淀。沉淀的Fe2O3由于它的不連續(xù)性和不致密性而對金屬無保護作用，而且由于它的磁性，粘著力強，且比重大，消除困難，形成污垢。
另外，循環(huán)水中也有天然有機物、泥沙、微生物群落等懸浮物，它們于流速慢或溫度高的地方慢慢沉積而形成污垢沉積在設備、管道表面。此類污垢一般較為疏松，易用水沖洗去除。
3 微生物影響
微生物可分為細菌、真菌及藻類，由于其散布在自然界各個角落，而循環(huán)水之溫度、鹽份、pH值、溶解氧等比較適合微生物繁殖。若未能得到有效控制，微生物不斷滋生，并分泌出大量粘液，將水中不溶性雜質(zhì)粘結在一起，產(chǎn)生粘泥附著于設備和管道的內(nèi)表面，阻礙水的流動和系統(tǒng)熱交換，且在粘泥沉積地方往往會造成沉積物下腐蝕。
4 危害與不良影響
上述的水垢、腐蝕和微生物滋生等這三者不是孤立的，是互相聯(lián)系和相互影響的，如水垢和污垢往往結合在一起，結垢和生物粘泥又能引起或加重腐蝕。這些水垢、腐蝕物及生物粘泥給設備的安全運行帶來了嚴重的危害。
4.1設備管道水垢附著：水垢的導熱系數(shù)極低，降低傳熱效率或傳熱不勻，影響設備制冷效果，使換熱器壓力升高，增大壓縮機正背面壓力差，導致電機負荷增加，造成高壓運行，增加電能消耗，嚴重時可直接造成主機高壓事故停機。
4.2 使系統(tǒng)水循環(huán)量減少：沉積物（如水垢、微生物粘泥）覆蓋在循環(huán)水系統(tǒng)設備管道或換熱器流道表面，嚴重的將堵塞管道，阻礙水流動，使冷凍水循環(huán)量減少，熱交換效率進一步降低。
4.3腐蝕設備和管道：系統(tǒng)管道及設備內(nèi)壁常因腐蝕造成銹渣脫落，脫落的銹渣會堵塞盤管，使換熱效果下降，嚴重時造成穿孔泄漏等重大停機事故；同時腐蝕的存在還使設備的使用壽命大為縮短。
二、化學清洗說明
首先對于存在上述問題的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進行化學清洗。清洗之前需對水質(zhì)進行采樣分析，調(diào)查了解設備運行使用情況，判斷污垢主要成分。根據(jù)水質(zhì)分析、系統(tǒng)材質(zhì)和設備系統(tǒng)運行與結垢情況制訂清洗方案。其具體操作步驟分為：
清水沖洗：啟動系統(tǒng)循環(huán)水泵，用大流量的清水盡可能的沖洗掉系統(tǒng)中的灰塵、泥沙、脫落的藻類及腐蝕產(chǎn)物等疏松的污垢，以節(jié)約用清洗藥劑量，降低清洗成本，為下一步的化學清洗做準備。
殺菌剝離：排放出污水后補充清水，在循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)的冷卻水池中分別一次性的加入殺菌剝離劑，殺死系統(tǒng)中菌藻類微生物，并使設備、管道內(nèi)表面附著的生物粘泥剝離脫落；通過水泵循環(huán)運行12～24小時，進行殺菌滅藻剝離污垢，最后從最低點排放污水。
清洗除垢：系統(tǒng)補入清水后加入具有溶垢、滲透與分散作用的清洗劑和清洗緩蝕劑，啟動水泵將管道系統(tǒng)內(nèi)的浮銹、水垢、油污等清洗下來，分散于水中，隨水排出，還原清潔的金屬表面。循環(huán)清洗兩次，每次12小時，并要求加清水置換排污至濁度小于20ppm即視為清洗結束，最后將Y型過濾器上的過濾網(wǎng)拆開，蘸藥劑手工清洗干凈。
鈍化或預膜：設備管道經(jīng)過清洗后其金屬表面處于十分活躍的活性狀態(tài)，極易二次氧化銹蝕。A：若設備清洗后封存，則對設備進行預膜鈍化處理；B：若設備清洗后立即投入使用，則需進行預膜緩蝕處理，以更好的保護潔凈的金屬表面防止氧化銹蝕。
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)清洗過程完成后，就進入了日常水質(zhì)穩(wěn)定維護階段，即通過加入水質(zhì)穩(wěn)定劑，降低金屬材質(zhì)生銹速率，抑制水中菌藻滋生，防止鈣、鎂鹽結垢、沉淀，最大限度的保持設備和管道的金屬表面清潔。這樣就可減少設備清洗次數(shù)，延長其使用壽命。
三、水質(zhì)穩(wěn)定處理
工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的日常水質(zhì)穩(wěn)定處理是相當重要的，不僅可延長管線和設備的使用壽命，即水處理的效果是使管線和設備達到設計的使用壽命；而且能節(jié)約大量的電能及水資源；還可防止設備水系統(tǒng)結垢、腐蝕，菌藻附著，保證系統(tǒng)設備經(jīng)濟而安全運行。
目前，采用化學加藥處理方法是循環(huán)水質(zhì)穩(wěn)定處理中最為有效且經(jīng)濟的技術措施，即根據(jù)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的水質(zhì)和材質(zhì)特點，采用合適的水質(zhì)穩(wěn)定劑以維持和修補系統(tǒng)內(nèi)金屬表面形成的保護膜，并阻止和分散各種成垢離子結垢，控制菌藻的生成，達到防腐、防垢和控制微生物生長的目的。
加藥處理后的循環(huán)水質(zhì)要求符合GB50050-2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》，其中：碳鋼腐蝕率 ≤ 0.075mm/a；銅腐蝕率 ≤0.005mm/a；污垢熱阻 ≤4.0 ×10-4mk/s；異養(yǎng)細菌總數(shù)≤5×105個/mL。
一般來說，用于工業(yè)循環(huán)冷卻水處理的水質(zhì)穩(wěn)定劑主要有三大類：阻垢緩蝕劑、緩蝕劑和殺菌滅藻劑。
1.阻垢分散劑
該水質(zhì)穩(wěn)定劑為復合型水處理藥劑，具有協(xié)同增效作用，化學穩(wěn)定性強，耐高溫，低磷環(huán)保，可同時控制多種金屬材質(zhì)的腐蝕及污垢的產(chǎn)生，具有良好的阻垢緩蝕效果。本品能通過絡合增溶、晶格畸變及吸附分散作用，破壞垢物形成與增長的條件，使Ca2+、Mg2+等致垢離子穩(wěn)定地溶于水中，對碳酸鈣、硫酸鈣、磷酸鹽及碳酸鋇等有卓越的阻垢效果，能很好地控制系統(tǒng)結垢，并對氧化鐵、二氧化硅等膠體也有良好的分散作用，同時能在碳鋼金屬表面形成致密的保護膜，阻止腐蝕性離子的浸入，對設備表面起到良好的緩蝕保護效果，是阻垢性能優(yōu)良兼具緩蝕效果的高效阻垢緩蝕劑。
2.緩蝕劑
這是一種陽極型緩蝕劑，穩(wěn)定性能好，能在碳鋼、銅及其合金材質(zhì)表面形成多層致密的高分子防護膜，使金屬表面不起氧化還原反應，具有良好的緩蝕性能。
3.殺菌滅藻劑
本品是針對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)極易滋生菌藻的特點而設計的殺生劑配方。
本殺菌滅藻劑為低毒、高效、廣譜的殺生劑，分為氧化型和非氧化型兩種殺菌劑，能夠不可逆的有效控制和殺死范圍很廣的微生物，本身也能被分解或被微生物降解；具有穿透粘泥和分散或剝離粘泥的能力，兼有優(yōu)良的粘泥剝離和抑制菌藻繁殖的效果。同時在使用濃度下，與水中的緩蝕劑和陰垢分散劑能夠彼此相容。
在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，氧化型和非氧化型兩種殺菌劑交替投加，則可取得更好的殺菌滅藻和剝離效果，能削弱微生物的耐藥性。
四、水質(zhì)管理
1.濃縮倍數(shù)管理
在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中控制一定值的濃縮倍數(shù)對保護設備和節(jié)約水資源，減少開支有很大好處。一般要求濃縮倍數(shù)在3至6這個范圍內(nèi)為宜，太高了節(jié)約水資源意義不大，且增加了結垢的趨勢。
由于循環(huán)水濃縮時，水中的各種離子隨之濃縮，而電導正是反應水中離子濃度多少的數(shù)值，濃縮倍數(shù)與電導的增長基本上成正比關系。當水濃縮一倍時，電導率值濃縮0.93—0.98倍，所以一般采用濃縮倍數(shù)為3時水的對應電導率作為控制值，當水濃縮倍數(shù)過高時，則啟動排污口，同時加藥泵啟動，補入相應的被排污水帶走的藥量。
2.藥劑濃度的管理
平時水處理藥劑若不維持在一定濃度范圍內(nèi)，則不能充分發(fā)揮阻垢緩蝕和殺菌剝離效果；而過量加藥則造成經(jīng)濟上的浪費。因此，加藥要及時適量。目前，循環(huán)水系統(tǒng)加藥一般分為兩類：一是采用自動加藥裝置投加；二是根據(jù)計算量而采用連續(xù)滴加或間歇式投加方式，這種方式也可保證水中藥量濃度在有效范圍內(nèi)。
3.日常監(jiān)測
機組運行期間，最重要的水質(zhì)管理是掌握補水和循環(huán)水的水質(zhì)。一般來說每月應取水樣進行水質(zhì)分析，以便發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整。如出現(xiàn)某個項目超標，則應優(yōu)化水質(zhì)穩(wěn)定劑的配方及其加藥量，使之達到合同規(guī)定的水質(zhì)標準。在腐蝕或結垢情況監(jiān)測時，可采用現(xiàn)場懸掛標準試片或試管，每月或兩個月測定一次腐蝕或結垢數(shù)據(jù)。
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