前言：本站為你精心整理了循環(huán)冷卻水運(yùn)用狀況范文，希望能為你的創(chuàng)作提供參考價(jià)值，我們的客服老師可以幫助你提供個(gè)性化的參考范文，歡迎咨詢。

1循環(huán)冷卻水

我國(guó)水資源總量占世界水資源總量的7%,居第6位。但人均占有量?jī)H有2400m3,為世界人均水占有量的25%,居世界第119位,是全球13個(gè)貧水國(guó)之一。我國(guó)是一個(gè)貧水國(guó)家,按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),每人每年水供應(yīng)量在1000t以下就是缺水國(guó)家。目前,中國(guó)缺水在千億立方米以上。不少地區(qū)人均水資源已同世界聞名的缺水國(guó)家以色列相近。黃土高原地區(qū)情況就是這樣。我國(guó)被列為世界上貧水的國(guó)家之一。特別是北方、西部廣大地區(qū)缺水特別嚴(yán)重。我國(guó)東南地區(qū)由于地面水資源污染引起水質(zhì)性缺水情況也很嚴(yán)重。在全國(guó)670座大中城市中,有400座城市不同程度地缺水。其中110座城市嚴(yán)重缺水。面對(duì)如此缺水的嚴(yán)峻形勢(shì),我國(guó)工業(yè)用水量卻浪費(fèi)驚人。主要是工業(yè)用水重復(fù)利用率低。工業(yè)用水重復(fù)利用率只有20%~30%。僅為發(fā)達(dá)國(guó)家的1/3。一般的冷卻系統(tǒng)均采用敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng),冷卻水用過(guò)后不是立即被排放掉,而是收回循環(huán)再用。水的再冷是通過(guò)冷卻塔或其他冷卻設(shè)備來(lái)進(jìn)行的。由于敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水的再冷卻是通過(guò)冷卻塔來(lái)進(jìn)行的,因此冷卻水在循環(huán)過(guò)程中要與空氣接觸,部分水在通過(guò)冷卻塔時(shí)還會(huì)不斷被蒸發(fā)損失掉,因而水中各種礦物質(zhì)和離子含量也不斷被濃縮增高。為了維持各種礦物質(zhì)和離子含量穩(wěn)定在某一個(gè)定值上,必須對(duì)系統(tǒng)補(bǔ)充一定量的冷卻水(補(bǔ)充水)。并排出一定量的冷卻水(排污量)。這種敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)要損失一部分水,但與直流冷卻水系統(tǒng)相比,可以節(jié)省大量的冷卻水,且排污水也相應(yīng)減少,而且減少系統(tǒng)對(duì)外界的熱污染。因此不論從節(jié)約水資源,還是從經(jīng)濟(jì)和保護(hù)環(huán)境的觀點(diǎn)出發(fā),都應(yīng)設(shè)法降低各類工廠的冷卻水用量,減少排污水量。工業(yè)冷卻水占工業(yè)用水的80%以上,對(duì)冷卻水實(shí)行循環(huán)利用,具有顯著的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。如果循環(huán)水平均濃縮倍數(shù)由2.2提高到4.0,每1萬(wàn)立方米循環(huán)水可以減少70~80m3的循環(huán)水補(bǔ)充水。同時(shí)還可以減少排放70~80m3的污水。因此,如何提高工業(yè)水的重復(fù)利用率,并合理、科學(xué)地使用工業(yè)水就顯得極為重要。

2循環(huán)水系統(tǒng)中存在的問(wèn)題

循環(huán)冷卻水處理,最重要的是解決換熱設(shè)備的結(jié)垢和腐蝕問(wèn)題。結(jié)垢要影響換熱效率,多耗能源,影響工藝操作。腐蝕會(huì)降低設(shè)備使用壽命,并存在安全隱患。

2.1腐蝕

水在冷卻塔內(nèi)和空氣充分接觸,循環(huán)水中的溶解氧得到補(bǔ)充,所以循環(huán)冷卻水中溶解氧總是飽和的。水中溶解氧是造成金屬電化學(xué)腐蝕的主要原因,這是冷卻水循環(huán)使用后易帶來(lái)的一大問(wèn)題。

2.2沉積(含水垢及污垢)

水在冷卻塔中蒸發(fā),使循環(huán)水中鹽含量逐漸增加,加上水中二氧化碳在塔中解析逸散,使水中碳酸鈣在傳熱面上結(jié)垢析出的傾向增加,這是問(wèn)題之二。2.3微生物黏泥冷卻水和空氣接觸,吸收了空氣中大量的灰塵、泥沙、微生物及孢子,使系統(tǒng)的污泥增加。冷卻塔內(nèi)的光照、適宜的溫度、充足的氧和養(yǎng)分都有利于細(xì)菌和藻類的生長(zhǎng),從而使系統(tǒng)黏泥增加,在換熱器內(nèi)沉積下來(lái),造成黏泥的危害,這是水循環(huán)使用后帶來(lái)的問(wèn)題之三。

3產(chǎn)生問(wèn)題的原因

3.1換熱器的材質(zhì)

根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),不同材質(zhì)組合雖然有利于提高換熱效率,但帶來(lái)的電偶腐蝕和水質(zhì)處理上的難度也是不可忽視的。例如化肥廠的水系統(tǒng),在碳化塔工段使用鋁合金換熱水箱,就存在鋁管與鋼鐵連接處的電偶腐蝕問(wèn)題,循環(huán)水也難以回用高堿度廢水(鋁對(duì)Cl-、Na+、K+等耐受能力較弱)。同時(shí),碳化水箱設(shè)計(jì)為U形管,管徑較細(xì),冷卻水在其中流速慢,碳化液溫度高,易結(jié)垢和沉積污垢。

3.2運(yùn)行工藝的影響

3.2.1水垢附著

在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中,碳酸氫鹽的濃度隨蒸發(fā)濃縮而增加。當(dāng)其濃度達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài),或經(jīng)過(guò)傳熱表面水溫升高時(shí),會(huì)分解生成碳酸鹽沉積在傳熱表面,形成致密的微溶性鹽類水垢,其導(dǎo)熱性能很差(≤1.6W/(m•K),鋼材一般為45W/(m•K))。

3.2.2設(shè)備腐蝕

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中,大量設(shè)備是由金屬制造,長(zhǎng)期使用循環(huán)冷卻水,會(huì)發(fā)生腐蝕穿孔。這是由多種因素造成的,主要有:冷卻水中溶解氧引起的電化學(xué)腐蝕;有害離子(Cl-和SO2-4)引起的腐蝕;微生物(厭氧菌、鐵細(xì)菌)引起的腐蝕等。從大量垢下腐蝕的情況分析,有兩種情況:一種是銹垢。這種垢大多為瘤狀,瘤周為黑色,主要是水質(zhì)pH值偏低,鐵細(xì)菌和硫酸鹽還原菌繁殖的后果;另一類是污垢與金屬接觸部位細(xì)菌繁殖的后果。主要是水的流速慢,換熱面上或系統(tǒng)設(shè)備上積存雜質(zhì)和污垢所造成。

3•2•3微生物的滋生與黏泥

在循環(huán)水中,由于養(yǎng)分的濃縮,水溫升高和日光照射,給細(xì)菌藻類的迅速繁殖創(chuàng)造了條件。細(xì)菌分泌的黏液使水中漂浮的灰塵雜質(zhì)和化學(xué)沉淀物等黏附在一起,形成沉積物附著在傳熱設(shè)備表面,即生物黏泥或軟垢。

3•2•4污垢沉積

污垢沉積主要是冷卻水流速偏低造成的,特別是夏季水溫高,膦系水處理系統(tǒng)微生物黏泥大量滋生,流速慢的地方,緊貼管壁的生物黏泥更減緩了本來(lái)就緩慢的水流,結(jié)果是惡性循環(huán)。提高冷卻水流速不利于污垢存留,一般大于0•9m/s的水流,污垢或黏泥難以在循環(huán)水系統(tǒng)中管道和設(shè)備上附著。

4水質(zhì)指標(biāo)

根據(jù)裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行對(duì)水質(zhì)的要求,以及國(guó)標(biāo)《石油化工給水排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(SH3099-2000)的規(guī)定,循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標(biāo)如下。

4•1污垢熱阻

所有循環(huán)水均存在污垢沉積影響換熱的問(wèn)題。污垢熱阻值的規(guī)范指標(biāo)規(guī)定為(1•72~3.44)×10-4m2•k/w。由于現(xiàn)行大多是采用磷系配方(包括聚磷和復(fù)合配方),其污垢是否附著換熱器而影響換熱,除了水的流速、流量、藥劑濃度外,菌藻微生物繁衍滋生也是重要的因素。當(dāng)加了殺菌滅藻劑后,微生物黏泥少,污垢就少,換熱就好。菌藻微生物隨時(shí)都在繁殖,污垢熱阻值也在不斷變動(dòng)之中。所以,污垢熱阻這一指標(biāo)難以準(zhǔn)確反映實(shí)際情況,很多流于形式。

4•2懸浮物和濁度

其允許值低于或等于30mg/L。由于新鮮水水質(zhì)問(wèn)題或者旁濾池的運(yùn)行情況不好以及微生物的繁衍滋生等原因,造成循環(huán)冷卻水的懸浮物和濁度經(jīng)常超標(biāo)。

4•3pH值

指標(biāo)為8•0~8•6。根據(jù)實(shí)踐運(yùn)行情況,循環(huán)冷卻水在較高pH值條件下運(yùn)行,可有效防治系統(tǒng)腐蝕。優(yōu)良的藥劑與垢離子絡(luò)合成不溶物,在旁流處理或沉積池中沉積而不斷與循環(huán)水分離,循環(huán)水的堿度和pH值不僅不會(huì)隨循環(huán)水的濃縮而提高,反而會(huì)降低或平衡在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)。

4•4堿度

指標(biāo)為≤500mg/L。使用磷系的最高允許指標(biāo)為500mg/L,一般動(dòng)物中不能超出此指標(biāo),否則將產(chǎn)生磷酸鈣結(jié)垢,廢氨廢堿更不敢回收入循環(huán)水中使用。為了防止堿度升高,曾有加酸處理。但磷酸鹽本身要增加堿度,只有不斷排放循環(huán)水或控制低濃縮倍數(shù),才能正常運(yùn)行,很不利于節(jié)水和環(huán)保。

4•5鈣離子

指標(biāo)為≤600mg/L。循環(huán)水中有一定鈣離子有利于緩蝕。高分子聚合物使鈣鎂離子成為膠體絡(luò)合物再轉(zhuǎn)化非離子泥垢。實(shí)際運(yùn)行中,鈣離子濃度與堿度、pH值和藥劑二者之間存在聯(lián)動(dòng)關(guān)系。在規(guī)定的加藥量、pH值、堿度指標(biāo)內(nèi),鈣離子也自動(dòng)平衡在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍。

4•6鐵離子

循環(huán)水中如果有鐵離子存在,是循環(huán)水系統(tǒng)出現(xiàn)腐蝕的一個(gè)信號(hào),一般在低pH值條件下出現(xiàn)。

4•7氯離子(以Cl-計(jì))

循環(huán)水系統(tǒng)是鋼鐵材質(zhì),循環(huán)水中Cl-≤1000mg/L,有銅、不銹鋼材質(zhì)Cl-≤400mg/L。氯離子是造成金屬腐蝕的重要因素。

4•8石油類(COD)

指標(biāo)為<10mg/L。聚合物能使水體中油類聚集,只要設(shè)計(jì)好集油池,油類會(huì)自動(dòng)上浮并與循環(huán)水分離。

4•9濃縮倍數(shù)

濃縮倍數(shù)是循環(huán)冷卻水處理上常用的術(shù)語(yǔ)。是循環(huán)水中的含鹽量與補(bǔ)充水中的含鹽量的比值。縮倍數(shù)受補(bǔ)充水水質(zhì)和循環(huán)冷卻水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)制約。由于我國(guó)大部分水處理采用的是磷系(含聚磷)配方。因此,濃縮倍數(shù)實(shí)際上成了循環(huán)水運(yùn)行中一項(xiàng)重要的硬指標(biāo)。按照國(guó)標(biāo)《石油化工給水排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(SH3099-2000)的規(guī)定,化工行業(yè)的濃縮倍數(shù)應(yīng)當(dāng)大于3•0。煉油系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)應(yīng)當(dāng)大于2•5。由于有機(jī)磷藥劑存在水解的問(wèn)題,它與鈣鎂離子的絡(luò)合狀態(tài)隨時(shí)存在于動(dòng)態(tài)變化之中。循環(huán)水濃縮過(guò)程中,這種絡(luò)合平衡指數(shù)不斷被打碎,水的pH值升高,堿度增加,就會(huì)出現(xiàn)有磷酸鈣垢或含磷、鋅污垢的問(wèn)題。解決這一問(wèn)題的出路,就是要不斷排放一部分循環(huán)水,并補(bǔ)充新鮮水和藥劑。實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程的關(guān)鍵措施就是控制水的濃縮倍數(shù)。濃縮倍數(shù)事實(shí)上是控制了磷系藥劑在循環(huán)水系統(tǒng)中的停留時(shí)間。但排放的一部分廢水,必然含有尚未失去功能的有效藥劑。這些含磷廢水不僅浪費(fèi)大量的水資源,而且對(duì)環(huán)境有害,是水域富營(yíng)養(yǎng)化,赤潮頻發(fā)的重要因素。

5水質(zhì)管理

5•1冷卻水閉路循環(huán)盡量不排放

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)屬于閉路循環(huán)系統(tǒng),水池內(nèi)的水通過(guò)泵送到各用戶處,從用戶處回來(lái)的水通過(guò)冷卻塔進(jìn)行冷卻,并同時(shí)投加緩蝕阻垢劑。經(jīng)過(guò)冷卻塔冷卻處理的水回到水池,供用戶重復(fù)使用。正常情況下,系統(tǒng)根據(jù)所要控制的濃縮倍數(shù),會(huì)產(chǎn)生一些排污水。但大部分冷卻水是循環(huán)使用的。冷卻水的循環(huán)使用要注意兩點(diǎn):①冷卻塔集水池應(yīng)設(shè)置一定容積的積存污物和淤泥之處,便于污物沉積,并設(shè)置便于清除淤泥的設(shè)施。集水池出口處和循環(huán)水泵吸水井應(yīng)設(shè)計(jì)攔截雜物的攔物網(wǎng)。②密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的管道底點(diǎn)處應(yīng)設(shè)置一定容積的積污罐或過(guò)濾器,便于污物沉積和排出。管道高處應(yīng)設(shè)排氣閥。

5•2清洗和預(yù)膜

清洗和預(yù)膜是工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)開(kāi)車時(shí)的慣例,通過(guò)清洗可以很快去處銹垢,通過(guò)預(yù)膜可以保護(hù)設(shè)備減輕腐蝕。但是,清洗和承膜帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)也是不容忽視的。清洗和預(yù)膜過(guò)程中要浪費(fèi)大量的水,所有清洗、預(yù)膜藥劑均隨著置換廢水進(jìn)入環(huán)境水域,這里邊有大量酸類、磷酸鹽和高濃度鋅及其化合物等,均屬污染環(huán)境的物質(zhì)。

5•3日常水質(zhì)管理

貫徹執(zhí)行國(guó)家、省、市及有關(guān)部門(mén)頒發(fā)的有關(guān)法律、法規(guī)和規(guī)章,貫徹執(zhí)行股份公司和蘭州石化分公司下發(fā)的有關(guān)水質(zhì)管理文件。認(rèn)真做好日常的水質(zhì)指標(biāo)的管理。

5•3•1腐蝕速度

由于冷卻循環(huán)水中富有氧,碳鋼的金屬表面并不是均勻的。當(dāng)它與冷卻水接觸時(shí),會(huì)形成許多微電池,產(chǎn)生氧化還原反應(yīng),繼而對(duì)金屬產(chǎn)生腐蝕。為了有效控制腐蝕,按照國(guó)標(biāo)《石油化工給水排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(SH3099-2000)的規(guī)定要求碳鋼腐蝕速率≤0•075mm/a,不銹鋼的腐蝕速率≤0•010mm/a。

5•3•2黏附速率

黏泥主要是指微生物黏泥,在冷卻水中由于水中溶解的營(yíng)養(yǎng)源而引起細(xì)菌、霉菌、藻類等微生物群的增殖,并以這些微生物為主體,混有泥沙、無(wú)機(jī)物和塵土等,形成附著的或堆積的軟泥性沉積物。冷卻水系統(tǒng)中的微生物黏泥不僅會(huì)降低換熱器和冷卻塔的冷卻作用、惡化水質(zhì),而且還會(huì)引起冷卻水系統(tǒng)中設(shè)備的腐蝕和降低水質(zhì)穩(wěn)定的緩蝕、阻垢和殺生作用。為了減少微生物黏泥,按照國(guó)標(biāo)《石油化工給水排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(SH3099-2000)的規(guī)定,要求化工系統(tǒng)碳鋼管黏附速率≤15mg/(cm2•月),煉油系統(tǒng)的碳鋼管黏附速率≤20mg/(cm2•月)。

5•3•3微生物數(shù)量控制

含有微生物的補(bǔ)充水不斷進(jìn)入循環(huán)冷卻水系統(tǒng),與此同時(shí),冷卻塔中從上面噴淋下來(lái)的冷卻水又從逆流相遇的空氣中捕集了大量的微生物進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)。冷卻水系統(tǒng)中充沛的水量為這些進(jìn)入的微生物的生長(zhǎng)提供了可靠的保障。冷卻水的水溫通常被設(shè)計(jì)在32~42℃之間(平均溫度為37℃),這一溫度范圍又特別有利于某些微生物的生長(zhǎng)。因此,有些冷卻水系統(tǒng)成了一些微生物的一個(gè)巨大的捕集器和培養(yǎng)器。為了控制微生物數(shù)量,按照國(guó)標(biāo)《石油化工給水排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(SH3099-2000)的規(guī)定,要求異養(yǎng)菌總數(shù)≤1×10E+5個(gè)/mL。

6結(jié)語(yǔ)

工業(yè)水管理工作任重道遠(yuǎn),雖然很平凡,但功在千秋。讓我們?yōu)榱似髽I(yè)和國(guó)家的利益,腳踏實(shí)地,科學(xué)、合理地利用好每一滴水。