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1、工业循环水处理技术工业循环水处理技术培训资料培训资料北京拓凯化工技术有限公司北京拓凯化工技术有限公司目录v第一章循环水的基本知识v第二章水处理的必要性v第三章循环水处理的基本知识v第四章循环水处理的应用领域v第五章解决方法-水处理药剂介绍v第六章水处理达到的目标-GB50050v第七章循环水处理技术方案的制定步骤第一章循环水的基本知识v什么是循环冷却水以水作为冷却介质，并循环运行的一种给水系统，由换热设备、冷却设备、处理设施、水泵、管道及其他相关设施组成。v循环冷却水的分类循环冷却水分为：开式循环冷却水和闭式循环冷却水v循环冷却水的作用循环水系统的功能是将冷却水(河水/井水)送至换热器去冷却炉
2、体、汽轮机、工艺物料等。循环冷却水的作用过程开式冷却水系统常用冷却塔作为水的冷却设备，这种系统在钢铁、电力、石油化工、煤化工、化肥、制药等行业中有广泛使用。在开式循环水系统中，冷却水通过热交换器后水温提高成为热水，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。v循环水系统基本流程为：吸取井循环水泵房前池拦污栅滤网循环水泵出口阀供水管路换热设备回水管路冷却塔拦污栅滤网供水管路循环水泵房前池。循环冷却水系统流程图水源预处理冷水池泵换热器排污水热水凉水冷却塔第二章水处理的必要性第一节水处理的必要性v天然水中含有较多杂质，若直接将此水用于冷却系统，则会在设备传
3、热面上析出结晶物，即发生结垢现象，大大降低换热效率，影响设备的正常使用。水中溶解氧常引起设备管线或传热面腐蚀，成为腐蚀因素，缩短金属材料的寿命。v地表水或敞开式循环水与大气接触机会较多，适宜微生物生长，往往因此生成粘泥影响设备性能。因此为了使设备安全、高效运行对用于工业生产的循环水必须进行水处理。第二节循环水在冷却塔中运行所带来以下变化v水分不断蒸发,水中的溶解盐类不断被浓缩,盐度不断增加。v水和空气充分接触,大量灰尘被洗涤到水中,造成污泥的增加。v空气中的氧气很容易溶解在水中,引起腐蚀。溶解氧的腐蚀机理腐蚀机理的三个步骤vv与冷却水接触的铁在阳极开始溶解。vv电子释放并转移至阴极。vv在阴极
4、电子与氧生成氢氧根离子，腐蚀就此产生。污垢的沉积v冷却水中溶解有各种成垢盐类，如碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐和磷酸盐，这些两价金属盐的溶解度很小，并且是负的温度效应，随浓度和温度的升高很容易形成难溶性结晶从水中析出，附着在水冷器传热面上成为水垢。如冷却水中的碳酸氢根离子浓度较高，当冷却水经过水冷器的换热面时，受热发生分解，发生如下反应：Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2当冷却水通过冷却塔时，溶解于水中的二氧化碳溢出，水的pH值升高，碳酸氢钙在碱性条件下发生如下反应：Ca(HCO3)2 + 2OH- CaCO3 + 2H2O + CO32- 难溶性碳酸钙可以是无定型碳酸钙、六水碳
5、酸钙、一水碳酸钙、六方碳酸钙、文石和方解石。方解石属三方晶系，是热力学最稳定的碳酸钙晶型，也是各种碳酸钙晶型在水中转变的终态产物。当冷却水中有过量磷酸根离子时，发生如下反应：Ca2+ + PO43- Ca3 (PO4 ) 2严重结垢的管道严重结垢的管道微生物的滋生vv冷却水系统为微生物的生长繁殖提供了理想的环境。vv据统计不进行微生物控制导致的问题占所有问题的90。循环水中的微生物vv细菌细菌- -有好氧菌和厌氧菌有好氧菌和厌氧菌好氧菌好氧菌- -粘泥制造者粘泥制造者 ，生长在氧气充足的地方，对冷却水系，生长在氧气充足的地方，对冷却水系统产生持续的危害。统产生持续的危害。 表面有粘液层，可附着
6、在金属表面。其表面有粘液层，可附着在金属表面。其代谢产物具有很强的粘性和腐蚀性，可使悬浮物和其它杂物沉代谢产物具有很强的粘性和腐蚀性，可使悬浮物和其它杂物沉积。积。 厌氧菌厌氧菌- -强腐蚀性强腐蚀性 可生存在氧气可生存在氧气 缺乏的地方。可产生强烈缺乏的地方。可产生强烈的破坏性：尤其在营养源充足的地方，比如硫，其产物具有强的破坏性：尤其在营养源充足的地方，比如硫，其产物具有强腐蚀性。可导致局部腐蚀，穿孔，极难处理。腐蚀性。可导致局部腐蚀，穿孔，极难处理。vv藻类藻类 生长在阳光充足的地方。生长在阳光充足的地方。第三节循环水处理的方法v物理处理：过滤v化学处理：投加水处理剂第四节敞开式循环冷却
7、水处理的重要性v冷却水在循环系统中不断循环使用，由于水的温度提高，水流速度的变化，水的蒸发，各种无机离子和有机物质的浓缩，冷却塔和冷水池在室外受到阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的进入，以及设备结构和材料等多种因素的综合作用，会产生比直流系统更为严重的沉积物的附着、设备腐蚀和微生物的大量滋生，以及由此形成的黏泥污垢塞堵管道等问题，它们会威胁和破坏工厂长周期的安全生产，甚至造成经济损失，因此必须要重视循环冷却水的水处理问题。第五节水处理能带来的好处v稳定生产v节约水资源v减少环境污染v延长换热设备寿命、提高经济效益第三章循环水处理的重要参数v蒸发损失量（E）在敞开式循环水处理系统中，热水经过冷却塔蒸
8、发达到冷却目的，在这个过程中损失的水量称为蒸发量。关于蒸发损失量可用如下公式进行粗略计算：E=KtR（m3/h）式中：t一冷却塔进出水温差，；R一循环水量，m3/h；K一系数，夏季采用0.16%；春秋季采用0.12%；冬季采用0.08%。风吹损失量(F)指循环水在冷却塔处的飞溅和雾沫夹带损失的水量，此量与冷却塔的型式和当地风速有关。一般来说，自然通风冷却塔的飞散损失量占循环水量的0.1%（有捕水器）；0.3-0.5%（无捕水器）。强制排污量（B）为防止水系统腐蚀和结垢而保持系统中浓缩倍数的要求而从系统中不断排出的水量。B=E/（N-1）补充水量(M)相当于单位时间内，因蒸发、飞散、排污损失的总
9、和。M=E+B+W浓缩倍数（N）循环水中的盐类浓度与补充水中盐类浓度之比，其值用式定义。N=CR/CMCR：循环水中盐类浓度；CM：补充水中的盐类浓度。第四章循环水处理的应用领域v钢铁冶金v电力v石油化工v化肥v煤化工v制药钢铁冶金v钢铁行业是冷却水用水量最大的行业，特点为单套系统循环用水量不大，但系统多总用水量大，系统间差别大，处理方法迥异；周边环境差空气中粉尘污染水质。钢铁行业循环冷却水系统焦化厂净环水系统制氧厂净环水系统球团厂净环水系统烧结厂净环水系统炼铁厂净环水系统、高炉热风炉密闭软水系统炼钢厂净环水系统、结晶器密闭或开式软水系统、转炉除尘浊环水系统、连铸二冷浊环水系统轧钢厂净环水系统
10、、浊环水系统发电厂净环水系统汽化冷却（锅炉）水系统电力v电力开式冷却系统具有以下不同点：冷却水量大冷却系统简单、换热器数量少-净环水系统无工艺泄漏污染冷却水质煤化工v一般煤化工只有净环水系统，特点为冷却水量不大，冷却统简单、换热器数量少，工艺泄漏、空气中飘尘污染冷却水质。采用德士古气化炉或航天炉的煤化工企业还有灰水系统。灰水循环系统特点：高温150-250高压4.0-8.7MPa高硬（CaO的加入增加了钙硬）高悬浮物（煤种复杂多变，灰分大）高碱灰水系统工艺流程灰水系统工艺流程石油化工v开式冷却系统具有以下不同点：单套冷却水量较大冷却系统简单、换热器数量少-净环水系统工艺泄漏经常发生污染冷却水质
11、化肥v开式冷却系统具有以下不同点：单套冷却水量不大冷却系统简单、换热器数量少-净环水系统工艺泄漏经常发生污染冷却水质制药v开式冷却系统具有以下不同点：单套冷却水量小冷却系统简单、换热器数量少-净环水系统工艺泄漏经常发生污染冷却水质第五章解决方法-水处理药剂介绍v清洗剂：新投产设备或老设备经检修重新启动在预膜之前对循环水系统设备和管道进行清洁的药剂，根据设备、管道表面污物的不同，会采用相应的清洗剂。公司通常采用的药剂有阳离子表面活性剂、杀菌剥离剂、酸和碱等。预膜剂v磷系配方处理的循环水系统，运行前加大缓蚀剂的投加量，可以很好地抑制设备和管道的初期腐蚀，这种大量的缓蚀剂成为预膜剂，有资料说明未预膜
12、的碳钢腐蚀速率为0.12-0.17mm/a;预膜后碳钢腐蚀速率降低到为0.006-0.008mm/a。公司常用的预膜剂为六偏磷酸钠和七水硫酸锌。消泡剂v在清洗或杀菌剥离过场中，使用的水处理剂为表面活性剂，有泡沫产生，大量的泡沫会影响换热效果，投加消泡剂用以抑制泡沫的产生。公司使用的消泡剂为硅氧烷类消泡剂。缓蚀剂v添加到水中，能抑制或降低金属腐蚀过程的药剂。循环水中常用的缓蚀剂属于阴极沉淀膜或吸附膜缓蚀剂，公司常用的缓蚀剂有碳钢、不锈钢用磷酸盐和锌盐、铜及铜合金用MBT和BTA，清洁表面用有机胺。阻垢分散剂v具有溶限效应的一类药剂，通过螯合、络合、晶格畸变达到阻止CaCO3、MgCO3等微溶盐类
13、沉积的目的。 这类物质主要是低分子量的水溶性丙烯酸共聚物或马来酸聚合物。头架构会抑制污垢在换热器表面上的沉积，同时使缓蚀剂更好的发挥作用。公司的产品有三元、聚马和马丙共聚物。杀菌剂v氧化性杀菌剂：具有强烈氧化性的杀生剂，通常是一种强氧化剂，对水中微生物的杀生作用强烈。常用的杀生剂有：含氯化合物，过氧化物等，具体的产品有液氯、二氧化氯、次氯酸钠、次氯酸钙（漂白粉）、氯化异氰尿酸（优氯净）、臭氧、过氧化氢（双氧水）、活性溴杀生剂、DBNPA、溴氯二甲基海因、二溴二甲基海因等 。非氧化性杀生剂：非氧化性杀生剂不是以氧化作用来杀死微生物，而是致毒作用于微生物的特殊部位，因此不受水中还原物的影响。非氧化
14、性杀生剂通常是季胺盐、异噻唑啉酮。非氧化性杀生剂是对杀生作用有一定持久性，对沉积物和粘泥有渗透剥离作用，受硫化氢、氨等还原物质和水中PH值影响较小等优点。但处理费用相对氧化性杀生剂要高，容易引起环境污染，微生物容易产生抗药性。复合阻垢缓蚀剂v复合阻垢缓蚀剂是集分散、阻垢和缓蚀性能于一体的高效药剂，含有有机磷酸盐、丙烯酸磺酸多元共聚物，药剂通过吸附在结晶表面，使之不能正常生成，而发生晶格畸变阻止了传热表面水垢的生成；或者是与Ca2+、Mg2+形成稳定的络合物增加CaCO3等的溶解度，这种成分还可以对微小晶粒起到有效的分散作用。复合药剂中的有机膦及碳钢缓蚀剂活化后的金属表面形成一层致密的沉淀型保护
15、膜或表面络合物，而有效抑制碳钢的腐蚀。混凝剂v浊环水中含有悬浮物、油、这些物质在水中呈现胶体状态，通常不能依靠自身重力自然沉降去除，需要向水中加入化学药剂，使微粒之间的静电斥力减弱或小时，胶体微粒相互容易吸附结成大颗粒，此过程称为凝聚。进一步由高分子物质对这些悬浮物大颗粒起架桥吸附作用，最终破坏胶体的沉降稳定性和聚合稳定性,使胶体逐渐形成絮状沉淀物，此过程称为絮凝。混凝是这两个过程同时发生的总成，所用药剂称为混凝剂。公司常使用的混凝剂为聚合氯化铝及不同分子量和水解度的聚丙烯酰胺。汽化冷却（锅炉）水处理剂v锅炉内或锅炉外使用的药剂称为锅炉水处理剂。一般有抑制或降低氧腐蚀的除氧剂-联氨、催化亚硫酸钠、或羟基胺；防结垢的磷酸盐-磷酸三钠；调节炉水酸碱度的调节剂-氨水或碱。第六章水处理达到的目标-GB50050项目国家标准GB50050碳钢腐蚀率mm/a0.075不锈钢腐蚀率mm/a0.005污垢热阻m2K/W3.4410-4污垢沉积速率mcm20细菌总数个/ml1105粘泥量ml/m33第七章循环水处理技术方案的制定步骤v现场调查-了解补水水质、循环水量、保有水量、工艺设备v补水水质分析v实验室阻垢试验、旋转挂片腐蚀试验、动态模拟实验v编制循环水处理技术方案演讲完毕，谢谢观看！
