纳尔科循环水处理

冷却水处理技术交流2EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM内容•冷却水系统介绍•冷却水系统常见问题及解决方案•纳尔科冷却水处理技术——3DTRASAR冷却水系统介绍4EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM冷却过程•冷却系统——将热从一种介质传递到另外一种介质。•工艺介质失去热量被冷却。•冷却水接受热量温度上升。5EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM广泛应用的三类冷却水系统•直排式冷却水系统•闭路式循环冷却水系统•开放式循环冷却水系统6EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM直排式冷却水系统•最早采用的冷却水系统•没有浓缩•需要使用大量的补充水冷却水吸入循环泵冷却水排放热交换器7EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM闭路式循环冷却水系统•主要应用–冷冻水系统（ChilledWaterSystem）–热水系统（HotWaterSystem）–连铸操作系统（ContinuousCastingOperation）–固定式引擎（StationaryEngines）冷却设备循环泵冷水热交换器热水8EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM开放式循环冷却水系统•为节水而设计•通过蒸发少量比例的循环水而进行冷却•随着循环水中离子的浓缩，需要进行排污•需要添加补充水（排污、蒸发损失）补充水循环泵排污热交换器冷却塔循环水9EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM开放式循环冷却水系统冷却塔类型•自然排风式•机械排风式•混合通风式10EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM自然排风式冷却塔•优点–没有风扇，维护简单，管理费小–冷却水量大•缺点–受自然环境因素限制–投资成本高热空气和水蒸气导气烟囱回水喷淋回水冷却水补充水水池11EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM机械排风式冷却塔回水入口热空气和水蒸气出口风扇冷空气进入冷却塔填料冷却水水池补充水入口冷水出口冷空气进入集水器•优点–布置紧凑，受场地限制小–造价较低•缺点–电耗和维护费高–有一定噪音12EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM冷却塔的一些计算经验公式：E=DTxRRx0.00153CR=MBM=B+EHTI=0.693xVBE=蒸发量（m3/hr）M=补充水量（m3/hr）RR=循环量（m3/hr）DT=温度差（oC）HTI=滞留时间B=排污量（包括泄漏m3/hr）CR=浓缩倍数V=系统体积（m3）13EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM热交换器热的工艺介质进入热冷却水流出冷的工艺介质流出冷的冷却水进入BTU'sBTU'sQ1-Q2=mCp(Tout-Tin)m,Tinm,ToutQ1Q2Q1=进入换热器前热介质所含热量；Q2=出换热器之后热介质所含热量；Tin=冷却水进入换热器前的温度；Tout=冷却水出换热器之后的温度m=冷却水质量；冷却水系统常见问题及解决方案15EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM需要关注的冷却水主要性质冷却水中除了H2O还需关注：阳离子Ca2+Mg2+Na+K+Fe3+Cu2+H+……阴离子SO42-Cl-SiO32-CO32-HCO3-OH-……悬浮固体CaCO3Cax(PO4)yFe2O3.(H2O)nSiO2MgSiO3Dirt……微生物细菌藻类真菌……电导率——冷却水的导电能力，腐蚀问题；硬度——Ca离子和Mg离子，引起结垢；碱度——2[CO3]+[HCO3]+[OH]，引起结垢；pH——H+离子浓度；Cl-——导致不锈钢腐蚀；悬浮物——导致污垢产生；浓缩倍数——溶解离子和悬浮固体成倍增长16EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM冷却水系统的特点•冷却水系统的金属材质–碳钢，铝，不锈钢，紫铜，黄铜，铜镍合金等•金属表面的温度会比较高，而且有时流量较低•冷却水系统的水温和pH适合微生物的生长较轻:48°C:中度:48–60°C严重:60–70°C:极端:70°C:17EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM常见问题结垢与沉积腐蚀微生物18EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM矿物盐结垢及其影响因素常见结垢类型•碳酸钙•磷酸钙•硅酸镁•硫酸钙•氧化铁水合物•磷酸铁•其它……CaPO4CaCO3影响因素盐浓度水温pH悬浮固体水流速19EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM结垢形成的过程水+已溶固体过饱和颗粒形成聚集晶体生长成垢浓缩诱导时间成核生长状态过程20EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM为什么要控制结垢？降低热交换效率诱发垢下腐蚀21EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM减少矿物盐结垢的方式•设备设计的改变:提高热交换器水流速、反洗、空气鼓泡•限制矿物盐的浓度：降低浓缩倍数、排污、提高补充水水质•加酸调节pH和碱度:减少结垢–增加腐蚀•添加阻垢-分散化学品22EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM阻垢－分散化学品23EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM阻垢剂——晶体修饰阻垢剂令离子不能按照晶格有序排列24EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM沉积•不溶性固体•流速过低金属壁工艺介质流动方向冷却水流动方向25EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM沉积的种类•冷却水内部产生的沉积–沉淀或结垢颗粒–微生物及其产生的粘泥–腐蚀产物•外部因素产生的沉积–热交换器泄漏–由空气带入冷却塔中的不溶物–补充水中含有的污染物–其它······26EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM分散剂——吸附排斥分散剂附着在颗粒上,并建立高电荷表面,使之相互排斥水垢顆粒+分散剂被分散的水垢顆粒27EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM金属腐蚀Fe2+阴极阳极O2OH-O2e-e-e-e-STEP1STEP2STEP3STEP4具有导电能力的水金属基体28EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM金属腐蚀类型•总体均匀腐蚀•局部腐蚀–狭缝腐蚀–垢下腐蚀–锈瘤腐蚀–点蚀–微生物引发腐蚀总体均匀腐蚀局部腐蚀29EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSMUNDER-DEPOSITCORROSION垢下腐蚀TUBERCULATION锈瘤腐蚀点蚀狭缝腐蚀微生物引发腐蚀30EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM降低金属腐蚀的方法•使用耐腐蚀合金：昂贵！•提高系统pH:结垢问题•金属表面涂层：只能作为辅助•牺牲阳极:Zn/Mg、昂贵！•应用缓蚀化学品31EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM缓蚀剂的原理Fe++阴极阳极02OH-02e-e-e-e-STEP1STEP2STEP3STEP4具有导电能力的水金属基体32EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM阳极腐蚀抑制剂•铬酸盐（毒性、现在已禁用）•钼酸盐（投加浓度很高、昂贵）•亚硝酸盐（用于闭路循环水系统）•正磷酸盐（常用于冷却水系统）•硅酸盐（用于闭路循环水系统）33EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM阴极腐蚀抑制剂•锌盐（广泛用于冷却水系统）•多磷酸盐•膦酸盐（有机磷）•碳酸钙（在水中天然存在）•PSO（缓蚀阻垢双重功能，纳尔科专利）34EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM阴阳极缓蚀剂•氮杂茂（Azole）薄膜可用于抑制黄色金属的腐蚀。–MBT–BZT–TT35EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM冷却水中的微生物•养份•水温•pH•位置•空气蛋白质磷脂体嗜水性基疏水性基磷脂体分子黏膜外膜染色體细胞膜外间隙鞭毛细胞膜細胞質蛋白質微生物生长之因素36EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM细菌的指数繁殖•最初的细菌群落•两天后•四天后–形成保护粘膜层–厚度可达100微米37EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM微生物危害•引起机械及操作问题–损失产品–损失冷热交换效率–增加燃料费–增加维护费•提高腐蚀和结垢风险–频繁更换塔填料–导致设备故障•产生异味•危害健康（军团菌）38EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM控制微生物生长的化学品•氧化型杀菌剂•非氧化型杀菌剂•生物分散剂39EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM氧化型杀菌剂•Cl2,HClO,NaClO,ClO2•HBrO,BCDMH,STABREX,ActiBrom,ControBrom•O3,H2O2pH对氯化和溴化处理的影响40EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM非氧化型杀菌剂异噻唑啉戊二醛(GA)DBNPA季铵盐41EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM生物分散剂•成分：环氧乙烷和环氧丙烷共聚物•不杀死微生物，只有分散作用，减少微生物沉积•常与氧化型杀菌剂或非氧化型杀菌剂一起使用，以增强效果。循环冷却水新技术——3DTRASAR方案43EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM理想的状态…•生产过程稳定,补充水质稳定,处理方案运行稳定•水处理药剂添加量合适,控制良好,加药装置正常运行•系统服务人员按时检查,及时调整药剂量和系统操作参数44EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM真实的情况…无法控制、无法检测以及不可预测的因素将挑战您的冷却水系统处理方案以及运行效率.45EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM什么是系统应力？-所有让系统效率降低的因素。工艺过程操作设备设计和结构特点与化学相关的问题微生物污染46EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM应力管理系统应力时间高应力结垢腐蚀微生物低应力浪费水资源和化学药剂取样&检测47EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM应力控制不当的直观结果结垢腐蚀微生物污垢粘泥48EssentialExpertiseforWater,EnergyandAirSM系统应力控制对于运行总成本的影响Energy55%)Water(35%)Maintenance(9%)Chemistry(1%)能源费用用水费用维护费用化学药剂费用压力下降、泵送和风扇操作蒸发、排污和浓缩倍数清洁、维护和维修化学品性能应用技术监测投加量系统性能管理产品技术I.Mech.E.Data49EssentialExpert