某煤業工廠循環冷卻水的水質監測及分析

李皓瑜，紀寶康

（延安大學 化學與化工學院，陜西 延安 716000）

某煤業工廠循環冷卻水的水質監測及分析

李皓瑜，紀寶康

（延安大學 化學與化工學院，陜西 延安 716000）

針對某煤業工廠10天的循環冷卻水水質的部分指標進行實驗測定和分析，結果表明，所取水樣在pH值和化學需氧量方面測定值良好，均處于國家允許的范圍內，但在總硬度和濁度上出現不同程度的超標，氯離子含量和總鐵含量嚴重超標，表明該系統的設備管道可能已經出現了腐蝕的情況，建議該工廠予以重視。

循環冷卻水；水質測定；分析

工業循環水是化工工業生產的命脈，循環冷卻水的水質可直接影響換熱裝置及其管路的安全運行，管路腐蝕、結垢和粘泥等是冷換設備損壞和效率降低的主要原因，水質超標可能會對換熱器形成腐蝕，造成管道泄漏，影響生產，嚴重時甚至可能造成事故。為了解循環冷卻水中結垢控制和設備的腐蝕情況，需要對循環冷卻水各指標進行檢測和控制，從而起到實時監測設備的作用。

1 實驗材料與方法

原料：來自陜西某煤業工廠的循環冷卻水取樣。

試劑：三乙醇胺、鉻黑T、EDTA、硝酸銀、鉻酸鉀、硝酸銀、硫酸、鐵標準液、濃鹽酸、鹽酸羥胺、鄰菲羅啉、硫酸亞鐵銨、標準濁度工作液等。

方法：根據GB50050-2007《工業循環冷卻水處理設計規范》對循環冷卻水的pH值、總硬度、氯離子含量、總鐵含量、化學需氧量、濁度等進行實驗測定和分析。

2 結果與討論

由于煤化工廠的循環水系統98 %以上的設備都是碳鋼材質，易發生換熱效率降低或設備腐蝕的情況，故監測循環冷卻水的水質指標很有必要。本文對某煤業工廠的循環冷卻水進行了連續10天的水質指標測定，結果如表1所示。

2.1 pH值測定

文獻研究和實際生產表明，循環冷卻水pH小于 5．5時，碳鋼設備表面形成的鈍化膜很快會被破壞，還可能會發生析氫反應；而當pH大于9．5時，在一定條件下，鐵離子會生成難容鹽Fe(OH)3，使傳熱系數降低，故工廠循環冷卻水的pH值應控制在6．8～9．5之間，可有效防止腐蝕管路現象的發生。由表可知所取水樣pH值介于7．67～8．48，波動幅度不大，均處在國標范圍之內。

表1 連續十天監測某煤業工廠循環冷卻水水質指標測定

2.2 總硬度測定（以CaCO3計）

由表1可以看出10天的總硬度最大值為595．34 mg/L，最小值為275．32mg/L，總體變化不大，但有兩天的測定值超出了國標值，但次日均恢復正常，這可能是因為當日補充水的總硬度偏高，或濃水未排放完全所導致的。

2.3 氯離子含量的測定

氯離子本身不會與不銹鋼或其他金屬發生反應，但當水中含有大量CL－時，就會使其電導率遠高于純水，而不銹鋼在微觀狀態下并不是均勻合金，具有一定不均勻性，這些不均勻或含有雜質的部分浸泡在高電導率溶液環境中會發生原電池反應，最終導致設備的點狀腐蝕，影響冷卻設備的正常運轉。根據GB50050-2007可知工業中循環冷卻水CL－含量應不大于700mg/L。由表1可得10天所取水樣的CL－含量均超出國標，需予以重視。

2.4 總鐵含量測定

由表1可知水樣中所含總鐵含量最大為3．04mg/L，最小為2．06mg/L，均高于國標1．0mg/L，說明腐蝕速度已經超標。當循環冷卻水中總鐵含量過高時，可能會在設備上生成氧化鐵水垢和磷酸鹽水垢，不僅會降低循環冷卻塔的經濟性，還會造成傳熱面局部溫度過高，造成管路變形，影響安全運行，甚至有可能會導致爆管事故。

由于連續10天的測定均表現出總鐵含量嚴重超標，建議該廠予以重視，在及時補充新水、添加緩蝕劑的同時還應該加強循環冷卻水的處理，若無明顯改善，則需在條件允許的情況下，對設備或者工藝段進行分段排查，進行工藝調整或設備檢修，甚至應慎重考慮是否更換循環冷卻水的設備。

2.5 化學需氧量的測定

化學需氧量越大，說明水體受有機物的污染越嚴重。循環冷卻水系統中大量有機物分泌出的粘液會像粘合劑一樣，與水中灰塵、雜質、化學沉淀物、腐蝕產物等粘結在一起，形成粘泥。粘泥附著在換熱部位的表面，會降低冷卻水的冷卻效果，還可能堵塞換熱器中冷卻水的通道，從而使冷卻水無法工作。因此，對于循環冷卻水系統而言，COD是一個需嚴格管控的指標。

國標規定，工業生產設備中，COD值應控制在100 mg/L以內，表明水體受有機物污染程度不大。由表1可知10天連續監測循環冷卻水中COD的測量值最大為110 mg/L，最小為44 mg/L，僅有1天水樣的COD值超過限定值，但經過及時調整于次日恢復正常。

2.6 濁度測定

濁度對于反映水體性能很關鍵，濁度過高表明可能會在換熱器上形成污垢，造成沉積，影響換熱效率，同時還會加大沖刷的機械能，加大金屬腐蝕情況，從而影響換熱器工作。

國標規定換熱設備濁度宜介于10～20 NTU。由表1可知，3月25日、28日和29日濁度分別為45．7、20．5、35．1 NTU，均超出了20 NTU，尤其是3月25日，濁度值高達常規值的2倍，可能的原因有，一是補充水濁度過高；二是冷卻水中需添加的緩蝕劑量偏小，阻垢效果不良。從10天的連續監測來看，循環冷卻水的濁度在10天內有3天都出現了超標的情況，需格外引起重視。

3 結語

通過對10天某煤業工廠循環冷卻水水質的連續監測可以發現，該工廠的循環冷卻水的水質分別在總硬度、濁度和總鐵含量上出現了超標的情況，表明該系統的設備管道可能已經出現了腐蝕，建議公司予以重視，如可能，對設備進行相應程度的整修。

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[2]中華人民共和國住房和城鄉建設部．GB/T 50050-2007工業循環冷卻水處理設計規范[S]．北京：中國標準出版社，2015．

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[4]周本省．工業水處理技術[M]．北京：化學工業出版社, 2002．

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1671-0711（2017）09（上）-0120-02