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1、北京拓凱化工技術有限公司 第一章 循環(huán)水的基本知識第二章 水處理的必要性第三章 循環(huán)水處理的基本知識第四章 循環(huán)水處理的應用領域第五章 解決方法-水處理藥劑介紹第六章 水處理達到的目標-GB5 0 0 5 0第七章 循環(huán)水處理技術方案的制定步驟 什么是循環(huán)冷卻水 以水作為冷卻介質，并循環(huán)運行的一種給水系統(tǒng)，由換熱設備、冷卻設備、處理設施、水泵、管道及其他相關設施組成。循環(huán)冷卻水的分類 循環(huán)冷卻水分為：開式循環(huán)冷卻水和閉式循環(huán)冷卻水循環(huán)冷卻水的作用 循環(huán)水系統(tǒng)的功能是將冷卻水(河水/井水)送至換熱器去冷卻爐體、汽輪機、工藝物料等。 循 環(huán) 冷 卻 水 的 作 用 過 程 開 式 冷 卻 水 系
2、統(tǒng) 常 用 冷 卻 塔 作 為 水 的 冷卻 設 備 ， 這 種 系 統(tǒng) 在 鋼 鐵 、 電 力 、 石 油 化工 、 煤 化 工 、 化 肥 、 制 藥 等 行 業(yè) 中 有 廣 泛使 用 。 在 開 式 循 環(huán) 水 系 統(tǒng) 中 ， 冷 卻 水 通 過 熱 交換 器 后 水 溫 提 高 成 為 熱 水 ， 熱 水 經 冷 卻 塔曝 氣 與 空 氣 接 觸 ， 由 于 水 的 蒸 發(fā) 散 熱 和 接觸 散 熱 使 水 溫 降 低 ， 冷 卻 后 的 水 再 循 環(huán) 使用 。 循環(huán)水系統(tǒng)基本流程為：吸取井循環(huán)水泵房前池攔污柵濾網循環(huán)水泵出口閥供水管路換熱設備回水管路冷卻塔攔污柵濾網供水管路循環(huán)水泵
3、房前池。 水源 預處理 冷 水 池 泵 換熱器排 污 水 熱 水 涼 水冷 卻 塔 第一節(jié) 水處理的必要性天然水中含有較多雜質，若直接將此水用于冷卻系統(tǒng)，則會在設備傳熱面上析出結晶物，即發(fā)生結垢現象，大大降低換熱效率，影響設備的正常使用。水中溶解氧常引起設備管線或傳熱面腐蝕，成為腐蝕因素，縮短金屬材料的壽命。地表水或敞開式循環(huán)水與大氣接觸機會較多，適宜微生物生長，往往因此生成粘泥影響設備性能。因此為了使設備安全、高效運行對用于工業(yè)生產的循環(huán)水必須進行水處理。 水分不斷蒸發(fā), 水中的溶解鹽類不斷被濃縮,鹽度不斷增加。水和空氣充分接觸, 大量灰塵被洗滌到水中, 造成污泥的增加?？諝庵械难鯕夂苋菀兹?/p>
4、解在水中, 引起腐蝕。 冷卻水中溶解有各種成垢鹽類，如碳酸鹽、碳酸氫鹽、硫酸鹽和磷酸鹽，這些兩價金屬鹽的溶解度很小，并且是負的溫度效應，隨濃度和溫度的升高很容易形成難溶性結晶從水中析出，附著在水冷器傳熱面上成為水垢。如冷卻水中的碳酸氫根離子濃度較高，當冷卻水經過水冷器的換熱面時，受熱發(fā)生分解，發(fā)生如下反應： Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2 當冷卻水通過冷卻塔時，溶解于水中的二氧化碳溢出，水的pH值升高，碳酸氫鈣在堿性條件下發(fā)生如下反應： Ca(HCO3)2 + 2OH- CaCO3 + 2H2O + CO32- 難 溶 性 碳 酸 鈣 可 以 是 無 定 型 碳 酸 鈣
5、 、 六 水碳 酸 鈣 、 一 水 碳 酸 鈣 、 六 方 碳 酸 鈣 、 文 石和 方 解 石 。 方 解 石 屬 三 方 晶 系 ， 是 熱 力 學最 穩(wěn) 定 的 碳 酸 鈣 晶 型 ， 也 是 各 種 碳 酸 鈣 晶型 在 水 中 轉 變 的 終 態(tài) 產 物 。 當 冷 卻 水 中 有 過 量 磷 酸 根 離 子 時 ， 發(fā) 生如 下 反 應 ： Ca2+ + PO43- Ca3 (PO4 ) 2 物理處理：過濾化學處理：投加水處理劑 冷卻水在循環(huán)系統(tǒng)中不斷循環(huán)使用，由于水的溫度提高，水流速度的變化，水的蒸發(fā)，各種無機離子和有機物質的濃縮，冷卻塔和冷水池在室外受到陽光照射、風吹雨淋、灰塵
6、雜物的進入，以及設備結構和材料等多種因素的綜合作用，會產生比直流系統(tǒng)更為嚴重的沉積物的附著、設備腐蝕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問題，它們會威脅和破壞工廠長周期的安全生產，甚至造成經濟損失，因此必須要重視循環(huán)冷卻水的水處理問題。 穩(wěn)定生產節(jié)約水資源減少環(huán)境污染延長換熱設備壽命、提高經濟效益 蒸發(fā)損失量（E） 在敞開式循環(huán)水處理系統(tǒng)中，熱水經過冷卻塔蒸發(fā)達到冷卻目的，在這個過程中損失的水量稱為蒸發(fā)量。 關于蒸發(fā)損失量可用如下公式進行粗略計算： E=KtR （m3 /h） 式中：t一冷卻塔進出水溫差，； R一循環(huán)水量，m3 /h； K一系數，夏季采用0 .1 6 %；春秋季
7、采用0 .1 2 %；冬季采用0 .0 8 %。 風 吹 損 失 量 (F) 指 循 環(huán) 水 在 冷 卻 塔 處 的 飛 濺 和 霧 沫 夾 帶損 失 的 水 量 ， 此 量 與 冷 卻 塔 的 型 式 和 當 地風 速 有 關 。 一 般 來 說 ， 自 然 通 風 冷 卻 塔 的 飛 散 損 失量 占 循 環(huán) 水 量 的 0.1%（ 有 捕 水 器 ） ； 0.3-0.5% （ 無 捕 水 器 ） 。 強 制 排 污 量 （ B） 為 防 止 水 系 統(tǒng) 腐 蝕 和 結 垢 而 保 持 系 統(tǒng) 中 濃 縮倍 數 的 要 求 而 從 系 統(tǒng) 中 不 斷 排 出 的 水 量 。 B=E/（ N
8、-1）補 充 水 量 (M) 相 當 于 單 位 時 間 內 ， 因 蒸 發(fā) 、 飛 散 、 排 污 損失 的 總 和 。 M=E+B+W 濃 縮 倍 數 （ N） 循 環(huán) 水 中 的 鹽 類 濃 度 與 補 充 水 中 鹽 類濃 度 之 比 ， 其 值 用 式 定 義 。 N= CR /CM CR： 循 環(huán) 水 中 鹽 類 濃 度 ； CM： 補 充 水 中 的 鹽 類 濃 度 。 鋼鐵冶金電力石油化工化肥煤化工制藥 鋼鐵行業(yè)是冷卻水用水量最大的行業(yè)，特點為單套系統(tǒng)循環(huán)用水量不大，但系統(tǒng)多總用水量大，系統(tǒng)間差別大，處理方法迥異；周邊環(huán)境差空氣中粉塵污染水質。 焦化廠凈環(huán)水系統(tǒng) 制氧廠凈環(huán)水系
9、統(tǒng) 球團廠凈環(huán)水系統(tǒng) 燒結廠凈環(huán)水系統(tǒng) 煉鐵廠凈環(huán)水系統(tǒng)、高爐熱風爐密閉軟水系統(tǒng) 煉鋼廠凈環(huán)水系統(tǒng)、結晶器密閉或開式軟水系統(tǒng)、轉爐除塵濁環(huán)水系統(tǒng)、連鑄二冷濁環(huán)水系統(tǒng) 軋鋼廠凈環(huán)水系統(tǒng)、濁環(huán)水系統(tǒng) 發(fā)電廠凈環(huán)水系統(tǒng) 汽化冷卻（鍋爐）水系統(tǒng) 電力開式冷卻系統(tǒng)具有以下不同點： 冷卻水量大 冷卻系統(tǒng)簡單、換熱器數量少-凈環(huán)水系統(tǒng) 無工藝泄漏污染冷卻水質 一般煤化工只有凈環(huán)水系統(tǒng)，特點為冷卻水量不大，冷卻統(tǒng)簡單、換熱器數量少，工藝泄漏、空氣中飄塵污染冷卻水質。 采用德士古氣化爐或航天爐的煤化工企業(yè)還有灰水系統(tǒng)。灰水循環(huán)系統(tǒng)特點： 高溫1 5 0 -2 5 0 高壓4 .0 -8 .7 MPa 高硬（Ca
10、O的加入增加了鈣硬） 高懸浮物（煤種復雜多變，灰分大） 高堿 開式冷卻系統(tǒng)具有以下不同點： 單套冷卻水量較大 冷卻系統(tǒng)簡單、換熱器數量少-凈環(huán)水系統(tǒng) 工藝泄漏經常發(fā)生污染冷卻水質 開式冷卻系統(tǒng)具有以下不同點： 單套冷卻水量不大 冷卻系統(tǒng)簡單、換熱器數量少-凈環(huán)水系統(tǒng) 工藝泄漏經常發(fā)生污染冷卻水質 開式冷卻系統(tǒng)具有以下不同點： 單套冷卻水量小 冷卻系統(tǒng)簡單、換熱器數量少-凈環(huán)水系統(tǒng) 工藝泄漏經常發(fā)生污染冷卻水質 清洗劑：新投產設備或老設備經檢修重新啟動在預膜之前對循環(huán)水系統(tǒng)設備和管道進行清潔的藥劑，根據設備、管道表面污物的不同，會采用相應的清洗劑。公司通常采用的藥劑有陽離子表面活性劑、殺菌剝離劑
11、、酸和堿等。 磷系配方處理的循環(huán)水系統(tǒng)，運行前加大緩蝕劑的投加量，可以很好地抑制設備和管道的初期腐蝕，這種大量的緩蝕劑成為預膜劑，有資料說明未預膜的碳鋼腐蝕速率為0 .1 2 -0 .1 7 mm/a;預膜后碳鋼腐蝕速率降低到為0 .0 0 6 -0 .0 0 8 mm/a。公司常用的預膜劑為六偏磷酸鈉和七水硫酸鋅。 在清洗或殺菌剝離過場中，使用的水處理劑為表面活性劑，有泡沫產生，大量的泡沫會影響換熱效果，投加消泡劑用以抑制泡沫的產生。公司使用的消泡劑為硅氧烷類消泡劑。 添加到水中，能抑制或降低金屬腐蝕過程的藥劑。 循環(huán)水中常用的緩蝕劑屬于陰極沉淀膜或吸附膜緩蝕劑，公司常用的緩蝕劑有碳鋼、不銹
12、鋼用磷酸鹽和鋅鹽、銅及銅合金用MBT和BTA，清潔表面用有機胺。 具有溶限效應的一類藥劑，通過螯合、絡合、晶格畸變達到阻止CaCO3、MgCO3等微溶鹽類沉積的目的。 這類物質主要是低分子量的水溶性丙烯酸共聚物或馬來酸聚合物。頭架構會抑制污垢在換熱器表面上的沉積，同時使緩蝕劑更好的發(fā)揮作用。公司的產品有三元、聚馬和馬丙共聚物。 氧化性殺菌劑：具有強烈氧化性的殺生劑，通常是一種強氧化劑，對水中微生物的殺生作用強烈。常用的殺生劑有：含氯化合物，過氧化物等，具體的產品有液氯、二氧化氯、次氯酸鈉、次氯酸鈣（漂白粉）、氯化異氰尿酸（優(yōu)氯凈）、臭氧、過氧化氫（雙氧水）、活性溴殺生劑、DBNPA、溴氯二甲基
13、海因、二溴二甲基海因等 。 非 氧 化 性 殺 生 劑 ： 非 氧 化 性 殺 生 劑 不 是 以氧 化 作 用 來 殺 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 還 原 物的 影 響 。 非 氧 化 性 殺 生 劑 通 常 是 季 胺 鹽 、異 噻 唑 啉 酮 。 非 氧 化 性 殺 生 劑 是 對 殺 生 作 用 有 一 定 持久 性 ， 對 沉 積 物 和 粘 泥 有 滲 透 剝 離 作 用 ，受 硫 化 氫 、 氨 等 還 原 物 質 和 水 中 PH值 影 響較 小 等 優(yōu) 點 。 但 處 理 費 用 相 對 氧 化 性
14、 殺 生劑 要 高 ， 容 易 引 起 環(huán) 境 污 染 ， 微 生 物 容 易產 生 抗 藥 性 。 復合阻垢緩蝕劑是集分散、阻垢和緩蝕性能于一體的高效藥劑，含有有機磷酸鹽、丙烯酸磺酸多元共聚物，藥劑通過吸附在結晶表面，使之不能正常生成，而發(fā)生晶格畸變阻止了傳熱表面水垢的生成；或者是與Ca2 +、Mg2 +形成穩(wěn)定的絡合物增加CaCO3等的溶解度，這種成分還可以對微小晶粒起到有效的分散作用。 復合藥劑中的有機膦及碳鋼緩蝕劑活化后的金屬表面形成一層致密的沉淀型保護膜或表面絡合物，而有效抑制碳鋼的腐蝕。 濁環(huán)水中含有懸浮物、油、這些物質在水中呈現膠體狀態(tài)，通常不能依靠自身重力自然沉降去除，需要向水
15、中加入化學藥劑，使微粒之間的靜電斥力減弱或小時，膠體微粒相互容易吸附結成大顆粒，此過程稱為凝聚。進一步由高分子物質對這些懸浮物大顆粒起架橋吸附作用，最終破壞膠體的沉降穩(wěn)定性和聚合穩(wěn)定性,使膠體逐漸形成絮狀沉淀物，此過程稱為絮凝?；炷沁@兩個過程同時發(fā)生的總成，所用藥劑稱為混凝劑。公司常使用的混凝劑為聚合氯化鋁及不同分子量和水解度的聚丙烯酰胺。 鍋爐內或鍋爐外使用的藥劑稱為鍋爐水處理劑。一般有抑制或降低氧腐蝕的除氧劑-聯氨、催化亞硫酸鈉、或羥基胺；防結垢的磷酸鹽-磷酸三鈉；調節(jié)爐水酸堿度的調節(jié)劑-氨水或堿。 項目 國家標準GB5 0 0 5 0碳鋼腐蝕率mm/a 0 .0 7 5不銹鋼腐蝕率mm/a 0 .0 0 5污垢熱阻m2 K/W 3 .4 41 0 -4污垢沉積速率mcm 2 0細菌總數個/ml 11 0 5粘泥量ml/m3 3 現場調查-了解補水水質、循環(huán)水量、保有水量、工藝設備補水水質分析實驗室阻垢試驗、旋轉掛片腐蝕試驗、動態(tài)模擬實驗編制循環(huán)水處理技術方案
工業(yè)水處理技術培訓資料
