关于循环冷却水质控制的一些感悟

2022-09-11

循环水冷却是在经过与空气、水接触后, 由辐射散热以及蒸发散热、接触散热等过程共同作用的结果。由于冷却水自身不稳定性, 很容易在参与循环过程中出现腐蚀、粘泥与结构, 这势必对日后循环装置的健康、正常运行造成一定负面影响。所以这就要求我们应切实做好循环冷却水控制工作。

一、冷却水水质不稳定造成的影响

冷却水水质具有不稳定性, 这种特性会给循环装置、水资源等造成严重影响。

1. 冷却水易结垢。

冷却水一旦出现结垢, 溶解物就会通过固体形态参与循环, 在热交换器装置的表面或循环装置的管道内沉淀, 不仅降低了传热的综合效率, 还会使循环装置的管道内出现堵塞, 降低循环效率和工作效率。

2. 冷却水易产生粘泥。

冷却水一旦产生粘泥, 砂土或其他微生物等会借助粘泥的粘性特点, 在循环装置的管道管壁上粘结, 或者冷却水中的悬浮物质得到沉降, 长时间的堆积会形成一种软泥状物质, 以此在循环装置的管道管壁上附着。无论是粘结在循环装置管道管壁的粘泥还是附着在循环装置管道管壁的粘泥, 都会增大热交换管的阻力, 降低热交换管的交换效率, 从而对循环装置管道造成局部腐蚀, 甚至对其他参与循环的设备造成腐蚀, 影响装置和设备的正常运行。

3. 冷却水易腐蚀。

循环装置中的管道和热交换器等大都由不锈钢、铜合金、低碳钢和铜构成。循环装置正常运行的过程中, 铁离子会在钢表面形成电池阳极, 一旦在水中溶解, 就会产生较多的溶解氧, 对循环装置的管道造成损坏, 并造成水资源浪费, 加剧循环装置的腐蚀程度。

二、冷却水水质控制的建议

1. 控制冷却水结垢

通过提高冷却水碳酸盐极限硬度、加入阻垢剂、降低补充水的浓缩倍数或碳酸盐硬度的方法来控制冷却水结垢。

(1) 提高冷却水碳酸盐极限硬度时应当严格控制水温、PO3-4浓度、Mg2+含量、排污水量和非碳酸硬度等。水温以<50℃为宜, PO3-4浓度应当在1.5g/m3-2.07g/m3之间, 冷却水的Mg2+含量应当小于2.50mol/m3, 排污水量应当保持3%-5%, 非碳酸硬度应当小于1mol/m3。

(2) 利用阻垢剂对冷却水进行处理时近年来兴起的一种控制效果较好的处理方式, 具有操作方便、费用低、设备简单、效果显著等优点。加入的阻垢剂可以选择有机合成或天然, 选择有机合成的阻垢剂时加入量应当在0.25mg/1, -10mg/1之间, 选择天然的阻垢剂时加入量应当在50mg/1-200mg/1之间。磷酸酯、磷酸盐、聚丙烯酸盐、二磷酸盐和聚磷酸盐都是经常使用的阻垢剂。

(3) 降低冷却水的浓缩倍数时倍数应当小于3。冷却水的碳酸盐极限硬度应当大于补充的水碳酸盐硬度。控制过程中应当严格控制排水量, 使排水量在3%-5%范围内。

2. 控制冷却水粘泥

对粘结在循环装置管道管壁的粘泥采用加入杀菌剂进行控制, 经常使用的杀菌剂包括氯和硅酸铜, 选择杀菌剂时应当结合实际情况综合考虑杀菌效果和经济性。选择0.5mg·L-1-1.0mg·L-1的氯可以对硅藻和其他细菌进行有效灭菌;选择0.6 mg·L-1的氯可以对真菌进行有效灭菌;选择0.12mg·L-1-0.5mg·L-1的硅酸铜可以对硅藻进行有效灭菌;选择0.17mg·L-1-0.4mg·L-1的硅酸铜可以对绿藻进行有效灭菌;选择0.33mg·L-1-0.50mg·L-1的硅酸铜可以对细菌进行有效灭菌;选择0.8mg·L-1-0.4mg·L-1的硅酸铜可以对真菌进行有效灭菌。

对附着在循环装置管道管壁的粘泥采用过滤、加入分散剂的方法进行控制。加入分散剂前可以将微絮凝加入3%-5%的冷却水量, 将水中悬浮物质去除, 微絮凝可以选择铁盐、铝盐等, 严格控制过滤速度, 以每小时8m-10m为宜。经常使用的分散剂是混合药剂, 以木质素和单宁酸混合为主。

3. 控制冷却水腐蚀

可以采用涂料覆盖、加入缓蚀剂等方法来控制与缓解冷却水腐蚀。所谓涂料覆盖是指选择合适的涂料将循环装置内部金属管道全面覆盖, 将其与冷却水隔绝, 以起到防腐蚀作用。而在冷却水中加入缓蚀剂, 可以形成特定的保护膜, 起到防腐蚀作用。此外应当根据实际情况选择复合型缓蚀剂, 以增强防腐蚀效果。另外, 像铬酸盐、聚磷酸钠缓蚀剂等比较容易控制, 且对铜合金、铁、铝、铜均能起到缓解腐蚀作用。而聚磷酸钠、锌缓蚀剂则成膜较快, 由于其保护膜较为坚固, 所以防止腐蚀的效果较好。不过需要注意的一点是, 缓蚀剂的药剂浓度、钙碱度和钙硬度、铁离子浓度和水质蚀度等均能影响缓蚀剂的缓蚀效果。

结束语

关于循环冷却水质控制方面的研究已经经历了70多年, 前后经历了加酸运行和自然运行两次控制技术的变革[3]。加酸运行控制技术在一定程度上解决冷却水的结垢难题。自然运行是指利用阻垢高效分散剂的特点解决冷却水的结垢和腐蚀难题。两种控制技术均在一定程度上延长了循环装置的运行时间。随着人们对环境要求的不断提高, 面对水资源日益供不应求的现状, 很多学者在水质控制方面越来越关注减排、节水等, 以此实现企业与环境的相互和谐发展。

摘要：所谓循环冷却水是指利用换热器交换热量或者是通过直接接触换热方式获取介质热量并经冷却塔凉水后, 以循环使用, 从而实现节约水资源目的。由于冷却水的水质具有不稳定性, 极易出现腐蚀、结垢等现象, 因此对冷却水水质的控制是十分必要的。本文结合循环冷却水的概念与特点, 对冷却水水质不稳定所造成的影响进行探讨, 并据此对控制冷却水质提出一些建议。

关键词：循环冷却水,水质,控制,影响,建议