淺談制冷系統循環冷卻水的水質處理

韋冬梅

（南寧化工股份有限公司，廣西 南寧530031）

南寧化工股份有限公司化合廠循環水崗位負責給本廠和PVC廠制冷機組提供循環冷卻水，冷卻水通過冷卻塔時，把空氣塵埃中的有機物﹑微生物等帶入水中，使濁度增加；本廠地處南方，冷卻水的溫度很適合菌藻的生長，不斷生長的藻類會形成生物粘泥；異氧菌、鐵細菌等細菌的大量繁殖，造成管道內壁腐蝕，形成鐵銹皮脫落，影響冷凝器的換熱；另外循環水中的鈣﹑鎂離子會隨著制冷系統冷凝器換熱時水溫的升高形成水垢，附著在冷凝器銅管的內壁，形成致密水垢（主要是碳酸鈣垢）。水垢和污垢結合在一起會引起或加重設備腐蝕，嚴重影響冷凝器的換熱效果，造成冷量不足，不得不降量生產甚至停車。因此必須進行水質處理，以保證整個循環水系統的換熱效率和使用年限。

1 現狀

本廠循環水系統采用不銹鋼、碳鋼、銅等材質，設計循環水量 3200m3·h－1，滿負荷生產時循環水量甚至超過最大設計能力。由于未進行水質處理，制冷機組蒸發器、冷凝器換熱效果差，機組常常發生喘振、冷凝器壓力高等設備故障，影響制冷效果，冷量不足使得生產崗位只能降量生產或者停車檢修；另一方面，未進行水質處理的時間較長，設備腐蝕嚴重，制冷機組油冷卻器不時漏油，使得循環冷卻水的含油量大，容易滋生細菌，水質容易變壞，嚴重影響制冷效果。為不影響生產，車間采取的處理方法是一邊排污一邊加入補充水進行置換，每次需要連續置換3d水質才基本正常，造成水資源極大浪費，生產成本居高不下，更不利于節能減排。表1為該廠循環水補充水（河水）的水質情況。

表1 補充水（河水）水質

2 解決方案

對管道垢樣進行分析的結果是：垢樣中碳酸鈣的含量高達70%以上，而氧化鐵等雜物的含量僅占20%～30%。因此，該循環冷卻水系統中主要的問題是水垢的堵塞及藻類的清除。針對該水質特點，我們通過實驗確定了相應的水處理配方及處理方案，該方案在嚴格控制腐蝕和結垢的同時兼顧殺菌。為此，必須對冷卻水系統進行藻類剝離、除垢清洗、預膜和水質穩定處理，以控制設備的腐蝕。同時對該系統存在的工藝及管理的問題進行改進。

2.1 水質處理

2.1.1 藥劑選擇

針對該水質特點，經過多次取樣做小型實驗，確定使用某公司研制的下列水處理劑進行清洗維護，可保證完全清除水垢又可使設備不被腐蝕。

表2 水處理用化學藥品的使用及性能指標

2.2.2 化學清洗步驟

水沖洗：運行時間24～48h，操作要求：水池內注滿水，開泵循環，將系統內的機械雜質和懸浮物沖洗干凈。

滲透剝離清洗：運行時間24h，操作要求：在系統中，以800mg·L－1的濃度，投加滲透剝離劑LXS-128計136kg，循環清洗24h。利用該藥劑的除油作用，去除油污、滲透、疏松和溶解腐蝕產物及粘泥（注：清洗過程中若泡沫過多，可按系統水量，投加 1～2mg·L－1的消泡劑）。

水質監測：每2～4h，分析循環水pH、總鐵。繪制總鐵～時間變化曲線，以確定操作轉換時間。

系統換水：運行時間24～48h，操作要求：清洗結束后，采用同時補排水的操作方法，將清洗液置換出系統，有條件時，可將循環水池排空，進行清池，以確保清洗后的循環水達到如下指標：pH值：7～9，總 Fe＜1mg·L－1。

水質監測：置換排放過程中，每隔4h分析循環水pH值、M堿度、濁度、總Fe等指標，確定置換時間。

防腐預膜：運行時間72h，操作要求：系統水質達標后，以500mg·L－1的濃度，投加有機防腐預膜劑LXY-175計85kg，系統熱態預膜 24h，冷態預膜48h。

水質監測：預膜過程中，控制系統總磷50～70 mg·L－1，預膜效果監測：碳鋼監測試片表面可見藍色光暈，不銹鋼試片表面光潔，銅試片表面顏色變暗。

2.2.3 正常運行

置換預膜液：系統正常運行后24h，應采用連續補排水的方式，對系統中的預膜液進行適當置換，確保系統水質達到如下標準：pH 值 8.3～8.5，濁度≤40Ntu，總磷酸鹽≤7mg·L－1。

基礎投加：系統水質達標后，按照系統保有水量計，以 50mg·L－1的濃度，在循環水池中一次性投加阻垢緩蝕劑LXZ-181，使系統轉入正常運行。

2.2.4 水處理日常運行管理

阻垢緩蝕劑投加量管理：系統轉入正常運行后，每天根據系統補充水量，按 50mg·L－1濃度，投加阻垢緩蝕劑（LXZ-181），可將此投加量通過自動加藥裝置均勻投加。

殺菌滅藻劑投加管理：系統細菌總數超標或目測冷卻塔填料及支撐架、池壁菌藻滋生嚴重時，可交替投加氧化型殺菌劑或非氧化型粘泥剝離劑。投加次數為氧化型殺菌劑隔周投加一次，非氧化型粘泥清洗劑一般隔周投加一次（即兩種殺菌劑交替投加）。

水質管理：每7d取樣分析循環水系統pH值、電導率、鈣硬、全堿度、總鐵、總磷、Cl-等指標，并根據相應分析數據適當加藥調節。表3為本廠的循環水水質控制指標。

2.3 漏油處理

為了避免油冷卻器穿漏而導致漏油污染水質，定期對油冷卻器進行檢修，腐蝕嚴重無法修補的油冷卻器應進行更換，原先廠里采用的是定期隔油的方式，改進后采用根據現場循環水的水質情況不定期隔油的方式，在水質差時增加隔油次數，避免細菌滋生。

2.4 更換舊設備

表3 循環水水質控制指標

把原有冷卻塔的填料進行規整，不能使用的進行更換，并將填料上的垃圾清理，改善了布水不均的狀況，提高了冷卻塔的效率。原先冷卻塔風機經常出故障，檢修配件需從廠家采購，檢修周期較長，影響正常生產，針對這一狀況，利用全廠停車檢修的時間，對風機進行較為徹底的檢修，及時更換相應的部件，并加強對風機等設備的維護保養。正常開車后，風機一直正常使用，較少出現問題。

3 應用效果

在進行水處理的同時，逐臺對制冷機組冷凝器、蒸發器循環冷卻水列管進行高壓清洗，以便進行水處理前后的對比。正常運轉后，機組運行狀況良好，之前因為冷凝器、蒸發器換熱效果差引起的喘振現象大為減少，只在夏季天氣炎熱，循環水溫較高的情況下偶有發生，因機組制冷量不足導致降量生產的現象大大減少，保障了生產。自2010年2月實施水質處理以來，一年的現場實踐表明，效果顯著。2011年1月大檢修拆開冷凝器、蒸發器兩邊封頭，發現冷凝器、蒸發器循環冷卻水列管表面污垢和黏泥很少，列管內壁干凈，沒有堵塞現象發生，說明阻垢效果很好。日常分析表明，緩蝕效果也不錯，其中碳鋼、不銹鋼、銅的 腐 蝕 率 平 均 為 0.075mm·a－1、0.005mm·a－1、0.005mm·a－1，符合國家標準。 冷卻塔框架及循環水池內、循環水管表面不生藻類及青苔，表明殺菌劑效果達到要求。更換和檢修油冷卻器后，幾乎沒有再發生漏油事故，不會造成水質污染。水質控制好之后，除非出現突發水污染事故，幾乎不用排水置換，大大節約水資源。綜上所述，采取的解決方案確實有效可行。

［1］ 高溪，陳洪波.煉油廠循環冷卻水技術的研究及應用［J］.工業水處理，2009，（10）：80-82.

［2］ 蔡世軍，趙新義，王瑩瑩.循環冷卻水節水技術研究進展［J］.工業水處理，2009，（3）：4-7.