栗田循环冷却水处理基础

RecirculatingCoolingWater循环冷却水处理一、循环冷却水系统介绍二、循环水系统运行中常见问题三、腐蚀及防腐措施四、结垢及阻垢措施五、粘泥及防止措施六、运行管理循环冷却水系统介绍冷却水系统间接冷却水系统直接冷却水系统开式循环冷却水系统闭式循环冷却水系统一过式冷却水系统*直冷系统：钢铁特定等行业使用；一过式系统：海边工厂用海水冷却冷却水系统分类冷却工艺HotProcessInWarmWaterOutCoolProcessOutColdWaterInBTU's循环系统构成设备开式系统：冷却塔*、热交换器*、循环泵、管道等闭式系统：冷冻机、热交换器、循环泵、管道等*冷却塔种类：逆流式、横流式混凝土结构、木质结构、玻璃钢结构(FRP)热交换器材质：碳钢、铜、不锈钢、镍、钛、石墨等开式循环冷却工艺飞溅损失浓度增加蒸发损失补水强制排污Delta-T回水温度出水温度P循环量热交换器开式循环冷却水系统类型自然通风强制通风蒸发器闭式循环冷却水工艺冷却设备泵冷热交换器热循环水与大气没有接触冷却设备通常为冷冻机开式系统与闭式系统的区别项目开式系统闭式系统蒸发损失巨大几乎没有风吹损失少量没有强制排污较多很少量补水巨大非常少量与大气接触接触和热交换良好几乎不接触补水类型工艺水、自来水、工艺水自来水、软水、脱盐水循环运行中的常见问题循环水运行中的常见问题腐蚀结垢粘泥粘泥、腐蚀产物、垢类晶体→沉积循环水运行中的常见问题相互新影响菌胶团聚集腐蚀沉积微生物结垢聚集地繁殖加速腐蚀及防腐措施碳钢腐蚀碳钢的表面形成的局部电池，形成的电化学反应。（阳极）FeFe2++2e-（阴极）1/2O2+H2O+2e-2OH-离子化冷却水热交换器铜、铜合金表面腐蚀以污垢下方发生的电位差腐蚀为主不锈钢腐蚀氯离子影响很大碳钢腐蚀腐蚀类型Ⅰ全面腐蚀（均匀腐蚀）原始表面俯视图Ⅱ局部腐蚀局部腐蚀（孔蚀=Pitting）a.缝隙腐蚀贱金属贵金属b.异种金属接触腐蚀c.粒界腐蚀熔接d.应力腐蚀静应力（1）投加缓蚀剂（2）牺牲阳极法（3）衬里、涂层（4）使用耐蚀材料在冷却水系统管道、热交换器的铜材和钢材的表面形成疏水性皮膜，防止金属表面与水的接触而达到防腐蚀的目的。冷却水疏水基金属防腐措施防腐皮膜的种类代表性的防腐剂特点氧化型皮膜铬酸盐类钼酸盐类亚硝酸盐类致密与基础金属结合紧密缓蚀性能最好沉淀型皮膜水中离子型聚磷酸盐类膦酸盐类锌盐类一般*缓蚀性能较好一般*金属盐型三唑类疏基苯丙噻唑较致密缓蚀性能较好吸附型皮膜胺、吡咯类金属表面清洁的状态下成膜好*组合以后的缓蚀性能非常好防腐剂分类皮膜防腐应用防腐皮膜的种类皮膜总类使用场合氧化型钼酸盐类亚硝酸盐类闭式系统水中离子型膦酸盐类磷酸盐类锌盐类开式系统半闭系统（蓄冷或蓄热系统）金属盐型三唑类疏基苯丙噻唑开式及闭式系统铜缓蚀吸附型胺、吡咯类化学清洗酸性清洗剂防腐锅炉给水冷凝水系统防腐聚合物Zn磷酸盐Ca磷酸盐Zn氢氧化物保护皮膜碳钢磷酸铁保护皮膜碳钢γ-氧化铁保护皮膜开式系统闭式系统复合皮膜防腐应用复合皮膜效果比较碳钢磷酸铁氧化铁皮膜=阳极保护Calciumphosphate=阴极保护锌磷酸盐/锌氢氧化物=阴极保护Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Zn2+Zn2+Zn2+PO43-PO43-PO43-ＯＨ-ＯＨ－ＯＨ-保护皮膜的形成是一个动态体系！沉淀型皮膜是动态体系持续修补极为必要（1）pH：开式系统≥7.5；闭式系统≥7.0效果较好。（2）钙硬度：150ppm以上，较低的缓蚀剂浓度就可取得较好的效果。05101520020406080100腐蚀抑制剂（mgPO4/l)浓度腐蚀速率（mdd)旋转圆盘试验基础处理：1天保持处理：5天材质：碳钢流量：0.5m/sCa硬度：100mg的CaCO3/LCa硬度：150mg的CaCO3/LCa硬度：250mg的CaCO3/L缓蚀剂效果影响因素（3）盐类浓度：氯化物、硫酸盐浓度高，需提高药剂浓度。（4）余氯浓度：1ppm以下。（5）水温：30-80℃，影响不大；但60℃，结垢倾向急剧加重（6）流速：未处理时，流速越快，腐蚀越重；加药处理，流速越快，药剂扩散越好，反而显示良好的缓蚀效果，一般0.5m/S是低限，扩散性能好的药剂，可低至0.5m/S。缓蚀剂效果影响因素结垢及阻垢措施碳酸钙、磷酸钙和磷酸锌、硫酸钙、二氧化硅和硅酸镁常见水垢种类热交换器内的碳酸钙垢显微镜下的碳酸钙垢（1）晶核：过饱和溶液中，数十个分子积聚成晶核（2）临界晶核：结垢的临界点临界晶核，结晶临界晶核，溶解（3）溶液过饱和，结晶析出水垢生成机理（1）离子浓度升高，结垢倾向增加（2）温度升高，结垢倾向增加（3）pH升高，结垢倾向增加以碳酸钙为例：Ca2++CO32-→CaCO3↓Ca2++2HCO3-→CaCO3↓+H2O+CO2↑（加热条件）Ca2++HCO3-+OH-→CaCO3↓水垢生成的影响因素1、防止晶体长大，使其在正常生长过程发生形变2、分散细小晶体，使其无法聚集常用阻垢方法常用阻垢方法3、加酸降低pH值，促使CO32-转换成HCO3-4、阻垢剂与分散剂组合常用组合5、阻垢剂与分散剂加酸组合高硬度高碱度水质节水常用（1）聚磷酸盐时间长易分解，失去效果，生成的PO43-浓度太高还会成为磷酸钙垢的隐患（2）有机膦酸盐ATMP\EDTMP\DTPMP\HEDP\PBTCA（3）聚合物PAA聚丙烯酸类PMA聚马来酸酐类AA/AMPS丙烯酸与丙烯酰胺磺酸类共聚物（4）以上的混合体阻垢分散剂种类(1)水质pH值、阻垢剂浓度、构成水垢成分浓度、M-碱度(2)水温（合用阻垢剂的情况下）≥50℃，水垢附着速度明显加大；≥60℃，达到水垢故障程度。(3)流速≥0.3m/s，阻垢剂效果呈稳定化趋向；≥0.9m/s，水垢附着速度在比较安全可控范围。(4)表面温度理想状态，投加阻垢剂后，热交换器水侧表面温度≤90℃，不会结垢；实际≤70℃比较安全(5)停留时间：阻垢剂有效时间影响阻垢效果的因素粘泥问题及抑制措施粘泥压坏填料粘泥堵塞回水管与热交换器粘泥问题状况●微生物(细菌密度103～105/ml)、有机物、泥沙、腐蚀产物●粘泥(细菌密度108～1011/ml)热效率下降腐蚀加快・菌体密度高・裹住粘性物质・共生关系成立耐性提高附着于热交换器表面障碍的原因必须要将其去除粘泥问题细菌数、COD值和粘泥故障发生频率的关系（无杀菌情况）流速——管程流速0.6m/S，壳程流速0.3m/S易附着pH——（6~9）粘泥易生长光照——藻类易滋生溶解氧——异养菌易生长营养源——C、N、P水温——30~40度最适宜微生物生长实验条件影响粘泥生长的因素1、保证足够的流速条件2、防止冷却水系统中进入营养源有机物泄漏尤其应注意和及时处理3、旁滤处理过滤水中的菌团等颗粒物，浊度高的水质尤为重要4、药剂处理杀菌灭藻粘泥剥离防止粘泥问题的方法氧化性：氯剂：次氯酸钠、二氧化氯、氯锭、漂白粉溴剂：次溴酸、有机溴臭氧弱氧化性：NT技术（栗田专利）非氧化性异噻唑啉酮（最常用）、季铵盐、戊二醛等杀菌与粘泥剥离剂种类1、pH值单纯氯剂pH9，pH8.5效果更好2、水温水温越高，剥离越快但氯剂、溴剂分解也越快3、溶解性有机物浓度和氨的浓度消耗氧化性杀菌剂4、流速流速增加，剥离效果更明显杀菌与粘泥剥离效果影响因素循环水运行管理1、循环泵振动、电流、出口压力2、风机振动、电流、润滑3、热交换器进出口温度4、旁滤是否正常运行，过滤效果（进出水浊度差）5、其他阀门等，特定行业特定设备系统运行设备管理1、电源开关、线路、控制箱是否正常2、计量泵与加药管道是否正常出药、管道有无泄漏3、排污电磁阀或电动阀定期检查能否自动排污加药与监测设备设备管理4、电导率、pH显示是否正常，定期清洗电极，比对或校正电极5、储药桶接头、法兰等处有无泄漏6、其他设备表面清洁状况等加药与监测设备设备管理1、水源地管理水源水量水质总体稳定（河流入海口处例外）2、混合补水状况严格控制补水比例或不同水质的补水量（安装水表或流量计是最好选择）3、补水水质变化大的情况加大补水水质分析频率，及时做出调整补充水管理项目单位管理基准pH——8.0～9.0电导率μS/cm≤4000浊度NTU≤20钙硬度mg/L(以CaCO3计)200～800M-碱度mg/L(以CaCO3计)150≤400总铁mg/L≤1.0氯离子mg/L≤700SiO2mg/L≤150游离余氯mg/L0.2～0.8缓蚀阻垢剂浓度mg/L50～70循环水水质管理循环水水质管理8.38.48.58.68.78.88.99.0400450500550600650700pH范围（对应钙硬度条件下）pH下限pH上限Ca-H（mg/L，以CaCO3计）pH循环水水质管理100125150175200225250275300325350375400400450500550600650700总碱度范围（对应钙硬度条件下）总碱度下限总碱度上限Ca-H（mg/L，以CaCO3计）总碱度（mg/L，以CaCO3计）1、腐蚀挂片，测定腐蚀率2、腐蚀率计，测定腐蚀率缓蚀效果监控挂片种类国家标准(mm/a)碳钢≤0.075铜≤0.005不锈钢≤0.0051、水质分析，计算结垢指数2、跟踪高热负荷热交换器换热效果3、监测热交换器阻垢效果监控1、定期测定细菌总数2、粘泥监控装置粘泥效果监控