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1、敞开式循环水处理工艺设计 第 I 页摘 要循环冷却水在使用之后，水中的 Ca2+、Mg2 +、Cl -等离子，溶解固体和悬浮物相应增加，空气中污染物如灰尘、杂物、可溶性气体以及换热器物料泄漏等，均可进入循环冷却水，使循环冷却水系统中的设备和管道腐蚀、结垢，造成换热器传热效率降低，过水断面减少，甚至使设备管道腐蚀穿孔。要解决循环冷却水系统中的这些问题，必须进行综合治理。采用水质稳定技术，用物理与化学处理相结合的办法控制和改善水质，使循环冷却水系统中的腐蚀、结垢、微生物污垢得到有效的解决，从而取得节水、节能的良好效益。关键词: 循环冷却水，腐蚀，结垢，微生物敞开式循环水处理工艺设计 第 II 页A
2、bstractIn the use of cooling water, water Ca2 +, Mg2 +, Cl-plasma, dissolved solids and the suspension of a corresponding increase in air pollutants such as dust, debris, gas and heat exchanger soluble materials such as leakage, can enter the cycle of cooling Water, cooling water system of equipment
3、 and pipeline corrosion, scaling, resulting in heat exchanger efficiency, reduce cross section, even the equipment pipeline corrosion perforation. To solve the cooling water systems in these issues, the need for comprehensive management. Use of water stability, physical and chemical treatment using
4、a combination of methods to control and improve water quality so that the cooling water system of corrosion, scaling and microbiological fouling be an effective solution to obtain water-saving, energy-saving benefits of the good.Keywords: Circulation chilled water , corrosion , fouling , microorgani
5、sm敞开式循环水处理工艺设计 第 III 页目 录1 引言 12 循环水系统及控制指标 22.1 循环水系统的特征 22.2 敞开式循环水系统22.3 循环水系统产生的问题 224 循环水使用中的控制指标 33 循环水水质处理技术的作用及其重要性 54 循环冷却水的腐蚀 64.1 循环冷却水腐蚀的成因 64.2 循环冷却水中腐蚀的影响因素 64.3 循环冷却水腐蚀的抑制 75 循环冷却水系统中的沉积物及其控制95.1 沉积物分类 95.2 水垢的控制技术 105.3 污垢的控制 136 微生物的控制 156.1 微生物引起的危害 156.2 微生物的控制指标 156.3 微生物的控制 157
6、日常处理工作 208 结束语 21 参考文献 22致谢 23敞开式循环水处理工艺设计 第 1 页1 引言在 20 世纪初，随着工业的迅速发展，工业用水愈来愈多，但是，几乎没有一家工厂使用循环水。到了四十年代，人们生活用水、农田用水和工业用水之间出现了争夺，直流水系统已经受到了水资源的限制，于是另觅用水的出路而发展了循环水系统。例如一套水用量约 20000t/h 左右的装置，如采用循环水系统，每小时补充四五百吨新鲜水就够了，节约的水量非常可观。我国淡水资源并不丰富，且分配甚不均衡，北方缺雨少水，更显水源紧张。如华北地区和京津一带已连年闹水荒，严重影响工农业的发展和人们的生活用水，节约用水日益迫切
7、。在水源上得天独厚的长江流域和江南水乡，由于不注意排水的处理，江河湖泊受到不同程度的污染，影响人们用水的质量和鱼类的生存。为保护生态环境不被破坏，环保部门对排出水的温度、PH 值及其它污染物都有规定。为使有害成份达到排放标准，只有减少污水的流量才能适合处理，才能降低污水处理的费用。因此，无论从节约水源还是从经济观点和保护环境的观点出发，都应设法减少取水量，降低冷却水排污量，限制使用直流水系统，尽可能推广采用敞开式循环冷却水系统。循环水比起直流水，除了节约新鲜水量、减少排污水量之外，还可以防止热污染。循环水还因控制换热器的污垢热阻而提高传热效果和生产效率，减少设备体积，节约钢材。循环水有效的控制
8、了系统中设备的腐蚀，从而提高设备的使用寿命。化学工业、石油工业、冶金工业及建筑的空调系统中常需要将热工艺介质进行冷却，水的特性很适合用作冷却介质。工业冷却水通过换热器（或称热交换器、水冷却器、水冷器）与工艺介质间接换热。热的工艺介质在热交换中降低温度，冷却水被加热温度升高。工业冷却水的用量往往很大，在化学工业许多企业中占到工业用水总量的 90%95%以上。2循环水系统及控制指标2.1 循环水系统的特征冷却水系统是用水来作为工业冷却介质的系统，它分为直排冷却水系统和循环冷却水系统。直排冷却水系统因其消耗水量大、加药处理费用过高，已经被淘汰。循环冷却水系统中的冷却水流经换热器时，和工艺介质进行热交
9、换，热介质通过冷却水冷却到需要的温度，冷却水温度升高，成为热水。热水基本不排放，经过冷却后仍返回系统重复使用。即冷却水被加热成热水，热水被冷却成冷水，冷水再加热，热水再冷却，循环不止，因而大大节约了用水。这就是循环冷却水系统与直排冷却水系统不同之处。循环冷却水系统又可分为密闭式和敞开式两种，其区别在于敞开式系统中的热水是经过冷却塔（又称凉水塔）或冷却池与空气直接接触被冷却为冷水，再返回系统循环使用的，而密闭式系统中水不与大气接触，密闭循环，水的冷却主要依靠冷水机等手段来完成，水不敞开式循环水处理工艺设计 第 2 页浓缩，也基本上不消耗。2.2 敞开式循环水系统在敞开式循环冷却水系统中，冷却水用
10、过后也不是立即排放掉，而是收回循环再用。水的再冷却是通过冷却塔来进行的，因此冷却水在循环水过程中要与空气接触，部分水在通过冷却塔时还会不断被蒸发损失掉，因而水中各种矿物质和离子含量也不断被浓缩增加。为了维持各种矿物质和离子含量稳定在某一个定值上，必须对系统补充一定量的冷却水，通常称作补充水；并排出一定量的浓缩水，通称排污水。这种敞开式循环冷却水系统要损失一部分水，但与直流冷却水系统相比，可以节约大量的冷却水，且排污水也相应减少。因此，不论从节约水资源，还是从经济和保护环境的观点出发，都应设法降低各类工厂的冷却水用量，尽可能使用敞开式循环冷却水系统。2.3 循环水系统产生的问题冷却水通过换热器后
11、水温提高成为热水，热水经冷却塔曝气与空气接触，由于水的蒸发散热和接触散热使水温降低，冷却后的水再循环使用。敞开式冷却水系统又叫冷却塔系统，因为它常用冷却塔作为水的冷却设备，这种系统在工厂得到广泛使用。如图2-1 所示。这种敞开式循环冷却水系统，由于在循环过程中要蒸发掉一部分水，还要排出一定的浓缩水，故要补充一定的新鲜水，以维持循环水中的含盐量或某一离子含量在一定值上。比较起来，循环水的补充水量是很有限的，一般只是直流水的四十分之一左右。冷却水在循环使用过程中，容易带来以下三个问题：1、水在冷却塔内和空气充分接触，使水中的溶解氧得到补充，所以循环水中的溶解氧总是饱和的。水中溶解氧是造成金属电化学
12、腐蚀的主要原因。加上水浓缩后含盐量增加，电导率上升，也增加了腐蚀倾向；敞开式循环水处理工艺设计 第 3 页图 2-1敞开式循环冷却水系统2、 水浓缩之后成垢离子成倍增加。特别由于碳酸氢盐是很不稳定的盐类，它在换热器表面会分解成为碳酸盐和二氧化碳。碳酸钙的溶解度很低，使传热面上结碳酸钙水垢的倾向增加；3、冷却水和空气接触，吸收了空气中的大量灰尘、泥沙、微生物及其孢子，使系统的污泥增加。冷却塔内的光照、适宜的温度、充足的氧和养分都有利于细菌和藻类的生长，从而使系统黏泥增加，在换热器内沉积下来，增加了黏泥的危害。24 循环水使用中的控制指标要搞好循环取得良好的效果，对于循环水和补充水和各种杂质应当有
13、限制性的要求，这种限制性的控制指标就是水质控制的边界条件，如果超出控制指标，就会给循环水处理带来危害。表 2-1 是循环水系统中各种离子或杂质的允许含量：表 2-1 循环水中各种离子或杂质的允许含量名称 允许含量 过高或过低时的危害浑浊度 一般要求20mg/L,使用板式，翅片式和螺旋式换热器时宜10mg/L污垢沉积含盐量 投加缓蚀阻垢剂时，一般不宜3000s/cm腐蚀或结垢钙离子（以 CaCO3计） 根据碳酸钙稳定指数和 过高结水垢，过低则腐敞开式循环水处理工艺设计 第 4 页磷酸钙饱和指数进行控制，大致要求50mg/L，500mg/L蚀总碱度（以 CaCO3计） 根据碳酸钙稳定指数选定 PH 指标，总碱度根据PH 值自然平衡，大致要求50mg/L，500mg/L过高结水垢，过低则腐蚀钙离子加总碱度（以CaCO3计）采用全有机配方时，大致要求二者之和1000mg/L过高可能结水垢铁和锰（总铁量） 0.5mg/L 过高表明系统有腐蚀，可形成黏性污垢，导致局部腐蚀铜离子 对
