循環(huán)冷卻水系統(tǒng)結(jié)垢問(wèn)題及控制方法

摘 要：本文詳細(xì)分析了我公司循環(huán)冷卻水應(yīng)用中出現(xiàn)的結(jié)垢問(wèn)題及其控制的方法，工業(yè)用水采用循環(huán)水技術(shù)的必要性。

關(guān)鍵詞：循環(huán)冷卻水系統(tǒng)；結(jié)垢；控制方法

1 工業(yè)用水采用循環(huán)水技術(shù)的必要性

我國(guó)淡水資源并不豐富且分配很不均衡，北方缺雨少水，更顯水源緊張，節(jié)約用水日益迫切。因此，無(wú)論從節(jié)約水源還是從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和保護(hù)環(huán)境的觀點(diǎn)出發(fā)，推廣采用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是大勢(shì)所趨。循環(huán)用水比起直流水，除節(jié)約大量新鮮水、減少排污水量之外，還可以防止熱污染。

2 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)結(jié)垢問(wèn)題及控制方法

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)常見(jiàn)問(wèn)題主要分為三類：結(jié)垢、腐蝕、淤積。上述三類問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致熱交換能力下降；設(shè)備壽命縮短；設(shè)備運(yùn)行故障；產(chǎn)能下降；增加維護(hù)費(fèi)用；系統(tǒng)停產(chǎn)。所以應(yīng)對(duì)循環(huán)冷卻水日常運(yùn)行中上述三種情況提高重視。

2.1 補(bǔ)充水水質(zhì)判斷

例如補(bǔ)充水水質(zhì)分析數(shù)據(jù)為：總硬度（以CaCO3計(jì)）139.94 mg/L；鈣硬度（以CaCO3計(jì)）98.78 mg/L；總堿度（以CaCO3計(jì)）187.48mg/L；氯離子（Cl-）7.99mg/L；p H值8.07；電導(dǎo)率307μs/cm。

2.1.1 飽和指數(shù)（L.S.I）計(jì)算：

飽和指數(shù)是水中可能產(chǎn)生碳酸鈣結(jié)垢或產(chǎn)生腐蝕傾向的一種計(jì)算指數(shù)。

L.S.I =pH- pHS>0 結(jié)垢

L.S.I =pH- pHS=0 穩(wěn)定

L.S.I =pH- pHS<0 腐蝕

飽和PH值pHS按下式計(jì)算：（以水質(zhì)平均值計(jì)算）

pHS=（9.70+A+B）-（C+D）查表將系數(shù)代入

循環(huán)水K=2.0時(shí)

pHS=（9.70+0.16+1.79）-（2.3+2.57）=6.78

L.S.I=pH-pHS=9.05-6.78=2.27>0 結(jié)垢型

2.1.2 結(jié)垢指數(shù)（ P.S.I ）的計(jì)算：

帕科拉茲認(rèn)為用總堿度測(cè)定出平衡PH值（pHeq）來(lái)判斷水質(zhì)則更接近實(shí)際。

P.S.I=2pHS-pHeq>6 腐蝕

P.S.I=2pHS-pHeq=6 穩(wěn)定

P.S.I=2pHS-pHeq<6 結(jié)垢

循環(huán)水K=2.0時(shí)

通過(guò)查表pHeq=8.3

P.S.I=2×6.78-8.3=5.26<6結(jié)垢型

通過(guò)計(jì)算說(shuō)明該補(bǔ)充水濃縮運(yùn)行后結(jié)垢性增強(qiáng)。

綜合以上指數(shù)計(jì)算可以看出，公司各系統(tǒng)補(bǔ)充水濃縮后結(jié)垢性增強(qiáng)。在該補(bǔ)充水質(zhì)情況下循環(huán)冷卻水系統(tǒng)日常運(yùn)用中應(yīng)以阻垢為主，兼顧緩蝕。阻垢效果的好壞直接影響循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3 結(jié)垢的主要因素及控制方法

3.1 結(jié)垢的主要因素

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)結(jié)垢現(xiàn)象是循環(huán)水系統(tǒng)中微溶物質(zhì)在環(huán)境條件發(fā)生變化導(dǎo)致生成過(guò)飽和現(xiàn)象產(chǎn)生晶核析出，隨著晶核不斷沉積在換熱器表面就形成了垢。按垢的種類可分為碳酸垢、磷酸垢、硅酸垢、硫酸垢等；按金屬離子區(qū)分可分為鈣垢、鎂垢、鐵垢等。

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)內(nèi)垢的形成受到水質(zhì)、水溫、流速、換熱溫差和緩蝕阻垢劑等因素的影響。

3.1.1 循環(huán)水和原水的水質(zhì)

循環(huán)冷卻水在運(yùn)行過(guò)程中隨著水分揮發(fā)的消耗，水中各種雜質(zhì)的濃度就會(huì)相應(yīng)增大，結(jié)垢的概率就會(huì)同時(shí)增加。這時(shí)補(bǔ)充水的水質(zhì)其含鹽量、堿度、硬度、pH值等指標(biāo)就顯得尤為重要。這幾個(gè)指標(biāo)越高循環(huán)水越容易達(dá)到飽和而產(chǎn)生結(jié)垢。

3.1.2 水溫和濃縮倍數(shù)

循環(huán)水中的碳酸鈣、碳酸鎂等硬度鹽類，其溶解度都是隨著溫度的升高而減小。因此水溫越高越易結(jié)垢。

循環(huán)水的濃縮倍數(shù)較大時(shí)，系統(tǒng)中各種離子濃度相應(yīng)增大，結(jié)垢概率也相應(yīng)增大。

3.1.3 系統(tǒng)中水的流速

水垢的附著速度是隨著換熱器內(nèi)的冷卻水流速的增大而減小。如果水流速度達(dá)到1.0m/s以上時(shí)，水垢、懸浮物等雜質(zhì)易被水流沖走不易沉積。相反如果在換熱器中，某些部位流速過(guò)小或水流分配不均、死角就容易沉積水垢。

3.1.4 換熱溫差

循環(huán)冷卻水和熱介質(zhì)之間的換熱溫降也和結(jié)垢有著直接關(guān)系，溫差越大換熱器的結(jié)垢的概率也越大。正是基于這個(gè)原因幾乎所有換熱器的冷熱介質(zhì)的進(jìn)出流向上都是相反的，也就是說(shuō)循環(huán)冷卻水的升溫不會(huì)突然間過(guò)大而產(chǎn)生局部結(jié)垢的現(xiàn)象。

3.2 控制結(jié)垢方法

3.2.1 設(shè)備回水溫度的控制

根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)循環(huán)水回水溫度控制在不超過(guò)45℃，嚴(yán)格控制設(shè)備的回水溫度不超過(guò)45℃。

3.2.2 濃縮倍數(shù)的控制

采用循環(huán)冷卻水處理技術(shù)后，濃縮倍數(shù)達(dá)到2.0倍時(shí)與直流水相比，可節(jié)約淡水95%以上，如果將濃縮倍數(shù)從2.0提高至5.0倍時(shí)，在此基礎(chǔ)上又可節(jié)約淡水38%左右。濃縮倍數(shù)越高節(jié)水效果越好，但結(jié)垢概率也大大增加。各系統(tǒng)濃縮倍數(shù)基本穩(wěn)定在3.0左右，根據(jù)大量實(shí)例補(bǔ)充水與系統(tǒng)內(nèi)水總硬指標(biāo)對(duì)比來(lái)看，在藥劑使用情況下沒(méi)有出現(xiàn)明顯結(jié)垢現(xiàn)象，說(shuō)明各系統(tǒng)濃縮倍數(shù)3.0左右運(yùn)行，系統(tǒng)阻垢效果較好。如保持原有藥劑投加濃度的情況下，在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)日常運(yùn)行中必須嚴(yán)格將濃縮倍數(shù)控制在3.0左右。

3.2.3 緩蝕阻垢劑的管理

緩蝕阻垢劑的投加要根據(jù)藥劑廠家提供的加藥方案嚴(yán)格執(zhí)行，杜絕在日常運(yùn)行中出現(xiàn)少加藥、不加藥的現(xiàn)象，保證系統(tǒng)藥劑濃度符合設(shè)計(jì)投加濃度。同時(shí)還要保證現(xiàn)場(chǎng)加藥設(shè)備運(yùn)行正常以保持藥劑添加量穩(wěn)定、連續(xù)。這樣就可以保證水中的藥劑成分含量和PH值一定。

3.2.4 除菌滅藻和排污的管理

生物粘泥、藻類、軟垢浮渣等物質(zhì)在循環(huán)水系統(tǒng)中的危害是巨大的，可以造成冷卻塔填料、換熱設(shè)備堵塞。殺菌滅藻劑的投加要根據(jù)藥劑廠家的方式定時(shí)定量進(jìn)行加藥，另外還要經(jīng)常檢查各冷卻塔內(nèi)綠色藻類的滋長(zhǎng)情況。為降低系統(tǒng)中菌藻的抗藥性，應(yīng)采用氧化型殺菌滅澡劑與非氧化型殺菌滅藻劑交替投加，同時(shí)加殺菌滅藻劑時(shí)不排污，運(yùn)行一定時(shí)間后開(kāi)始排污，這樣能保證水質(zhì)穩(wěn)定。

3.2.5 水中淤泥的清理

各水系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，會(huì)在冷卻塔下沉積一些淤泥等雜質(zhì)。時(shí)間久了會(huì)隨著水進(jìn)入冷卻設(shè)備和冷卻塔，造成設(shè)備和填料堵塞，影響冷卻效果。所以需定期組織人員清理冷卻塔下水池和吸水井，最少一年清理兩次。

3.2.6 涼水塔的日常管理

涼水塔是給水降溫的地方，首先要保證在涼水塔內(nèi)布水均勻并定期檢查清理塔內(nèi)設(shè)備，保證涼水塔的冷卻效果。涼水塔風(fēng)機(jī)也要定期檢查，保證其運(yùn)行的穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

“三分藥劑，七分管理”一個(gè)好的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)除了好的藥劑以外，還要有好的管理。經(jīng)過(guò)以上分析，若在日常運(yùn)行中做好以上六項(xiàng)內(nèi)容，可以將循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的結(jié)垢概率降到最低，保證系統(tǒng)運(yùn)行定，延長(zhǎng)換熱設(shè)備的使用壽命。

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