1．概 述：
   
循環(huán)冷卻水質(zhì)穩(wěn)定處理技術(shù)，自上個世紀(jì)七十年代在國內(nèi)得到使用和推廣后，人們一再追求運(yùn)行費(fèi)用低、安全、穩(wěn)定、長周期、滿負(fù)荷運(yùn)行的前提下，求得最小的物化勞動和耗費(fèi)，以獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。因此，迫切需要提供高效、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的水質(zhì)穩(wěn)定劑，提供先進(jìn)科學(xué)的管理方法，以適應(yīng)工業(yè)設(shè)備長周期、滿負(fù)荷運(yùn)行的要求，防止設(shè)備的腐蝕、結(jié)垢、粘泥及微生物的危害，延長設(shè)備的使用壽命。
   
冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，其冷卻設(shè)備的金屬表面上常常會發(fā)生沉積物（污垢）的集積。多數(shù)換熱器用碳鋼制成，碳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為46.4―52.2W/(m•K)[167―188kJ/(m•h•℃)],但碳酸鹽垢的導(dǎo)熱系數(shù)為0.464―0.697 W/(m•K)，只有碳鋼的1%左右；油脂層的導(dǎo)熱系數(shù)更低，為0.117 W/(m•K)，僅為碳鋼的0.25%。1mm厚的垢層的熱阻相當(dāng)于40mm厚鋼板的熱阻。因此，沉積物的存在將大大降低換熱器的冷卻效果。與此同時，沉積物還使換熱器中冷卻水通道的截面積和冷卻水的通量變小，從而使冷卻效果降低。
微生物黏泥和油垢是微生物生長的基地和養(yǎng)料。黏泥還是微生物躲避殺生劑的庇護(hù)所。油垢的存在會增加冷卻水的耗氧量，降低殺菌效果。這些都將促進(jìn)微生物的生長和微生物腐蝕的發(fā)展。沉積物還阻礙冷卻水中緩蝕劑和預(yù)膜藥劑到達(dá)冷卻設(shè)備的金屬表面，使它們難于與金屬反應(yīng)而生成保護(hù)膜，從而降低緩蝕劑和預(yù)膜處理的效果。
因此，不論從提高冷卻效果來考慮，還是從防止腐蝕和抑制微生物生長來考慮，冷卻水系統(tǒng)都應(yīng)進(jìn)行投加清洗、預(yù)膜和日常運(yùn)行中投加水質(zhì)穩(wěn)定劑，以除去金屬表面上的那些沉積物和防止結(jié)垢、腐蝕。
   
一套完整的水處理方案包括清洗、預(yù)膜和正常處理程序。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，無論是新系統(tǒng)或是老系統(tǒng)，在開車正常投藥之前都要進(jìn)行系統(tǒng)清洗和預(yù)膜工作。清洗和預(yù)膜工作被稱為循環(huán)水系統(tǒng)化學(xué)處理的預(yù)處理。對于新系統(tǒng)來說，設(shè)備和管道在安裝過程中，難免會有碎屑、雜物和塵土留在系統(tǒng)之中，有時冷卻設(shè)備的銹蝕和油污也很嚴(yán)重，這些雜物和油污如不清洗干凈，將會影響下一步的預(yù)膜處理。老系統(tǒng)的冷卻設(shè)備還常有垢、粘泥和金屬腐蝕產(chǎn)物，嚴(yán)重影響設(shè)備壽命和換熱效率。因此，清洗工作做的好，對新系統(tǒng)來說，可以提高預(yù)膜效果，減少腐蝕和結(jié)垢的產(chǎn)生；對已投產(chǎn)的老系統(tǒng)來說，可以提高換熱效率，改善工藝操作條件，保證長的生產(chǎn)周期，降低能耗和延長設(shè)備使用壽命。所以，清洗工作是循環(huán)水系統(tǒng)開車必不可少的一個環(huán)節(jié)。
   
循環(huán)水系統(tǒng)的預(yù)膜是為了提高緩蝕劑的成膜效果，常在循環(huán)水開車初期投加較高的緩蝕劑量，待成膜后，再降低藥劑濃度維持補(bǔ)膜，即所謂的正常處理。這種預(yù)膜處理，其目的是希望在金屬表面上能很快的形成一層保護(hù)膜，提高緩蝕劑抑制腐蝕的效果。實(shí)踐也證明在同一個系統(tǒng)中，經(jīng)過預(yù)膜和未經(jīng)預(yù)膜的設(shè)備，在用同樣的的緩蝕劑情況下，其緩蝕效果卻相差很大。因此，循環(huán)水開車初期的預(yù)膜工作必須要給以高度重視。
   
循環(huán)水系統(tǒng)除了在開車時必須要進(jìn)行預(yù)膜外，在發(fā)生以下情況時也必須重新預(yù)膜：⑴  年度大檢修系統(tǒng)停水后；⑵  系統(tǒng)進(jìn)行酸洗之后；⑶  停水40h或換熱設(shè)備暴露在空氣中12 h；⑷  循環(huán)水系統(tǒng)PH＜4達(dá)2 h。

2．系統(tǒng)基本情況：

某鋼鐵有限公司連鑄機(jī)結(jié)晶器用水采用自來水投加水處理藥劑辦法來取代軟化水進(jìn)行循環(huán)使用。該系統(tǒng)也和其它系統(tǒng)一樣，使用長江水為補(bǔ)充水，經(jīng)過簡單的處理之后供系統(tǒng)使用的。該補(bǔ)充水的賴茲爾穩(wěn)定指數(shù)為7.78，屬偏腐蝕性水質(zhì)，但隨著濃縮倍數(shù)的提高，其賴茲爾穩(wěn)定指數(shù)則不斷降低，水質(zhì)傾向逐漸變?yōu)槠Y(jié)垢型水質(zhì)，且結(jié)垢的可能性逐漸增強(qiáng)。

本系統(tǒng)的水量平衡參數(shù)見表1：
   
表1：循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)
循環(huán)水量 500m3/h
保有水量 480 m3
補(bǔ)充水量 16 m3/h
蒸發(fā)水量 6 m3/h
排污水量 7 m3/h
泄漏損失水量 3 m3/h
進(jìn)水溫度 38-40℃
排水溫度 32-34℃
設(shè)備主要材質(zhì) 碳鋼、不銹鋼、銅

該系統(tǒng)補(bǔ)充水水質(zhì)狀況見表2：
      
表2：補(bǔ)充水水質(zhì)分析結(jié)果
水質(zhì)項目 結(jié)  果 水質(zhì)項目 結(jié)  果 水質(zhì)項目 結(jié)  果
PH 值 7.42 總硬度 149 mg/L SiO2 0.094 mg/L
濁 度 3.10 mg/L Ca2+ 96.36 mg/L 總?cè)芄?nbsp;123 mg/L
電導(dǎo)率
270 us/cm Mg2+ 12.63 mg/L 總 鐵 0.11 mg/L
總堿度 202 mg/L CL- 12.50 mg/L 總 磷 0
※注：表中總堿度、總硬度、Ca2+結(jié)果均以CaCO3表示。
  
 針對上述情況，結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況，特制定出了如下處理方案。

3．本系統(tǒng)清洗預(yù)膜處理方案：

3.1 清洗預(yù)膜處理過程簡述:
    水沖洗——殺菌剝離——水沖洗——酸洗除垢——水沖洗——堿中和——水沖洗——藥劑清洗——水沖洗——預(yù)膜處理——水沖洗——正常運(yùn)行

3.2 水沖洗：利用水的沖力帶走系統(tǒng)中的污物雜質(zhì)；兩步處理之間的水沖洗是一個換水的過程，用清水置換出上一步處理的污水。當(dāng)進(jìn)出水PH值和濁度相近時認(rèn)為換水結(jié)束。

3.3 殺菌剝離：無論新舊設(shè)備，在系統(tǒng)投運(yùn)之初，均會由于安裝、施工等原因，帶進(jìn)大氣中的灰塵泥砂等，而它們中也會帶有許多菌藻和它們的孢子，它們的繁衍滋生、新陳代謝產(chǎn)生的生物粘泥，同時粘附著灰塵、泥砂沉積在設(shè)備表面，形成軟垢。殺菌剝離的目的就是清除設(shè)備及管道內(nèi)的這樣一層由微生物粘泥而引起的沉積物。
   
殺菌剝離處理方法： 殺菌滅藻劑  200ppm
剝離劑      2000ppm
運(yùn)行條件：在自然條件下進(jìn)行6小時左右

3.4 酸洗除垢：酸能有效地清洗掉金屬設(shè)備中由堿土金屬碳酸鹽組成的硬垢和由金屬氧化物組成的腐蝕產(chǎn)物；但同時，酸也會對設(shè)備金屬機(jī)體造成腐蝕，因此，為避免酸洗對設(shè)備造成腐蝕，在進(jìn)行酸洗的時候，必須投加緩蝕劑，以保護(hù)設(shè)備免遭酸的侵蝕。
   
酸洗處理方法：酸洗緩蝕劑   1000ppm
                  工業(yè)濃硫酸   約 2噸
 運(yùn)行條件：先加入酸洗緩蝕劑運(yùn)行半小時后，開始加入濃硫酸，運(yùn)行約4小時結(jié)束。

3.5 堿中和：系統(tǒng)酸洗結(jié)束后，為了避免酸中的[H+]對設(shè)備金屬造成危害，必須盡快降低水系統(tǒng)中的酸度，加入適量的[OH—]，使其與[H+]中和，減小危害。
   
堿中和處理方法：工業(yè)液堿     約 0.6噸
運(yùn)行條件：在酸洗結(jié)束后，先進(jìn)行適當(dāng)換水，然后加入工業(yè)液堿進(jìn)行中和，運(yùn)行約2小時結(jié)束。

3.6 藥劑清洗：系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，由于處理不當(dāng)，難免產(chǎn)生少量鐵銹和水垢，也會由于少量機(jī)械油脂的泄漏，產(chǎn)生油污等，因而對設(shè)備必須進(jìn)行清洗處理，使設(shè)備表層達(dá)到潔凈狀態(tài)，為預(yù)膜創(chuàng)造一個良好的條件。這里所說的藥劑實(shí)際上是一種復(fù)合型的清洗劑，它是由有機(jī)溶劑和多種緩蝕劑、除銹劑等一起合成的。

藥劑清洗處理方法：清洗劑    2000ppm
運(yùn)行條件：PH值（硫酸調(diào)節(jié)） 5.0-6.0 清洗時間約為8-10小時左右

3.7 預(yù)膜處理：旨在設(shè)備及過水管道表層形成一層化學(xué)保護(hù)膜，使設(shè)備與水分離達(dá)到保護(hù)設(shè)備之目的。
   
預(yù)膜處理方法：預(yù)膜劑       400ppm
運(yùn)行條件：PH值（硫酸調(diào)節(jié)）   5.5-6.5
時間        常溫時        48h左右
帶負(fù)荷時      30h左右

3.7 清洗預(yù)膜處理結(jié)束之后，由于設(shè)備表層的化學(xué)保護(hù)膜必須通過投加阻垢緩蝕劑來維護(hù)和修補(bǔ)，因而必須馬上進(jìn)行正常投藥處理，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行，以確保水處理效果。

4．本系統(tǒng)日常處理方案：

4.1 均勻地（禁止采用沖擊式投加）投加NC-403阻垢分散劑（耐高溫）150-200mg/L至連鑄機(jī)結(jié)晶器水系統(tǒng)中進(jìn)行日常的水質(zhì)穩(wěn)定加藥處理，每月的投加量為3t；

4.2 定期(每半月)進(jìn)行一次殺生處理（夏天可適當(dāng)增大使用頻率，冬天可適當(dāng)放寬使用頻率），使用殺菌滅藻劑200mg/L進(jìn)行處理；

4.3 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生污泥沉積或有這種趨勢時，可突擊性地對系統(tǒng)投加殺菌滅藻劑100mg/L和剝離劑1000mg/L進(jìn)行一次殺菌剝離處理，并用置換水的方法將剝離下來的污泥排出系統(tǒng)外；

4.4系統(tǒng)每天必須進(jìn)行定期排污,方法是將潛污泵放入集水池子中,將排放水作為其它系統(tǒng)的補(bǔ)充水,降低系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)及Ca2+和Mg2+的含量，防止結(jié)垢

4.5  建議在每年大修時對系統(tǒng)進(jìn)行一次清洗預(yù)膜處理。

5. 加強(qiáng)循環(huán)水系統(tǒng)的日常監(jiān)督管理：
   
日常監(jiān)督是搞好化學(xué)處理的最關(guān)鍵工作、實(shí)行科學(xué)管理的重要環(huán)節(jié)，沒有監(jiān)控，就失去了化學(xué)處理的意義。只有對系統(tǒng)采取了長期、嚴(yán)格、細(xì)致的監(jiān)控，才能掌握化學(xué)處理的脈搏，保證水處理的效果。
監(jiān)督管理主要包括以下幾個方面。
  
 ⑴水質(zhì)分析  應(yīng)對原水、補(bǔ)充水及循環(huán)水每月進(jìn)行一次全分析以積累歷史資料。對循環(huán)水中主要指標(biāo)應(yīng)進(jìn)行經(jīng)常性的控制項目分析，下面作一簡單介紹。
  
 ①PH值   必須嚴(yán)格按設(shè)計的指標(biāo)加以控制，這有助于膜的生成與維持；PH值控制過高，容易結(jié)垢；PH值偏低，對膜有破壞作用，且使腐蝕傾向增強(qiáng)。因此，PH值控制應(yīng)穩(wěn)定，波動范圍要小。
   
②渾濁度  渾濁度高是形成沉積的主要原因，因此要求其越低越好。
  
 ③電導(dǎo)率  可用其來監(jiān)測冷卻水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)，水的電導(dǎo)率越高，表明水中的可溶性物質(zhì)含量越高。
   
④總堿度  總堿度是水中重碳酸鹽的表示，總堿度越穩(wěn)定表明水中的致垢重碳酸鹽越穩(wěn)定，系統(tǒng)結(jié)垢的可能性越小。
  
 ⑤Ca2+   膦系處理需螯和水中的Ca2+沉積在陰極表面形成一層保護(hù)膜而起到緩蝕作用，故水中要有足夠的Ca2+，但Ca2+過高，易于生成碳酸鈣水垢。Ca2+控制適當(dāng)才能達(dá)到緩蝕和阻垢的效果。
   
⑥Cl—    Cl— 高了對膜有破壞作用，對不銹鋼容易產(chǎn)生點(diǎn)蝕和應(yīng)力腐蝕。應(yīng)根據(jù)具體情況確定指標(biāo)。
  
 ⑦總鐵   循環(huán)水中總鐵的變化，反映了系統(tǒng)中腐蝕抑制的情況，如總鐵不斷上升，說明系統(tǒng)中鐵在不斷溶解，腐蝕在加重，應(yīng)引起注意。
   
⑧總磷   它反映水中的藥劑含量，說明藥量是否適當(dāng)。
   
⑨濃縮倍數(shù)   控制好濃縮倍數(shù)對節(jié)約用水和降低藥劑費(fèi)用意義很大。
  
 ⑵掛片  在水池或在循環(huán)水管旁路上設(shè)置掛片，運(yùn)行一段時間后取出，測定它的腐蝕速度。由于掛片不帶換熱面，對生產(chǎn)設(shè)備的模擬性較差。
 
 ⑶監(jiān)測換熱器  這種監(jiān)測換熱器的運(yùn)行條件較為接近生產(chǎn)實(shí)際，能同時取得腐蝕速度和結(jié)垢的數(shù)據(jù)。缺點(diǎn)是一臺監(jiān)測換熱器難以反映不同條件的各臺工藝換熱器的實(shí)際情況。
 
 ⑷工藝水冷卻器的監(jiān)測  在生產(chǎn)正常的情況下，循環(huán)水量、工藝介質(zhì)流量、工藝介質(zhì)進(jìn)出口溫度一般是穩(wěn)定的，因此，工藝介質(zhì)進(jìn)出口溫度和進(jìn)出口冷卻水的溫差，可以直接反映水冷卻器的換熱效果，從而評定冷卻水質(zhì)量好壞。
   
⑸微生物活動的監(jiān)測  冷卻水需經(jīng)常監(jiān)測微生物活動情況，如異養(yǎng)菌數(shù)、鐵細(xì)菌數(shù)、硫酸鹽還原菌數(shù)、粘泥量等，也可經(jīng)常用目測循環(huán)水系統(tǒng)的藻類生長情況。

分析項目
頻  率 指  標(biāo)
PH值 1次/日 7.0-9.2
濁度 1次/日 ＜10 mg/L
電導(dǎo)率 1次/日 ＜2000 us/cm
總堿度(以CaCO3計) 1次/日 ＜1000 mg/L
Ca2+ 1次/日 30-200 mg/L
總硬度(以CaCO3計) 1次/日 ＜600 mg/L
CL- 1次/日 ＜300 mg/L
總鐵 1次/日 ＜1.0 mg/L
細(xì)菌總數(shù) 1次/周 ＜5×105個/ml
總磷 1次/日 4 ~ 10 mg/L
濃縮倍數(shù) 1次/日 3.0 ~ 4.0
碳鋼腐蝕率 1次/月 ＜0.120 mm/a
銅、不銹鋼腐蝕率 1次/月 ＜0.005 mm/a
污垢附著速度 1次/月 ＜15 mg/cm2•月

⑹大檢修期間的綜合考察  大檢修期間是檢驗(yàn)化學(xué)處理效果的極好機(jī)會，水冷卻器拆開之后，效果一目了然�？疾熘髴�(yīng)結(jié)合全年運(yùn)行的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)，作為下一年度調(diào)整配方及運(yùn)行條件的參考資料，
表3：水質(zhì)分析目標(biāo)值。
 每月普查一次鐵細(xì)菌、真菌、硫酸鹽還原菌，經(jīng)常目測藻類的生長情況，觀察水色及氣味，這些都是對微生物及生物粘泥監(jiān)測的有效辦法。

6. 清洗預(yù)膜處理實(shí)施方案

6.1 清洗預(yù)膜處理技術(shù)路線
水沖洗——殺菌剝離——水沖洗——酸洗除垢——水沖洗——堿中和——水沖洗——藥劑清洗——水沖洗——預(yù)膜處理——水沖洗——正常運(yùn)行
建議鴻泰公司進(jìn)行清洗、預(yù)膜處理。

7.  循環(huán)水系統(tǒng)科學(xué)運(yùn)行管理

7.1. 綜合治理

7.1.1 對補(bǔ)充水一定要經(jīng)過認(rèn)真處理，凡是超標(biāo)的水質(zhì)，一定經(jīng)過絮凝沉淀除去水中的懸浮物，使?jié)岫冗_(dá)到規(guī)定的范圍。

7.1.2 對入口設(shè)置過濾網(wǎng)，防止昆蟲、藻片、塑料等較大雜物進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)。

7.1.3 保護(hù)冷卻塔四周環(huán)境，防止灰砂、煙塵、化學(xué)氣體等有害物質(zhì)通過冷卻塔進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)。

7.1.4 對特殊換熱器要求定出專門的保護(hù)措施。

7.2. 嚴(yán)格操作規(guī)程管理

7.2.1 循環(huán)水系統(tǒng)水量的管理

7.2.1.1嚴(yán)格控制循環(huán)水系統(tǒng)水量的排污與流失。水的損失過大濃縮倍數(shù)達(dá)不到要求，不僅補(bǔ)水增大，藥劑消耗增加，而且還會加劇設(shè)備腐蝕。

7.2.1.2補(bǔ)水量應(yīng)根據(jù)排污水量及蒸發(fā)、風(fēng)吹損失水量調(diào)節(jié)，確保水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)的穩(wěn)定。

7.2.2 加藥管理：嚴(yán)格參照加藥規(guī)程對系統(tǒng)進(jìn)行加藥，確保系統(tǒng)中藥劑含量的確定。加藥地點(diǎn)選擇適當(dāng)，各種不同的藥劑要分庫存放，按藥劑的有關(guān)存放標(biāo)準(zhǔn)定崗管理，以免加錯藥劑。對系統(tǒng)定期進(jìn)行殺菌滅藻處理，一定要控制水系統(tǒng)中細(xì)菌總數(shù)<5×105個/ml。

7.3. 化學(xué)處理的日常監(jiān)控   監(jiān)控是搞好化學(xué)水處理最關(guān)鍵的工作，是實(shí)行科學(xué)管理的重要環(huán)節(jié)，沒有監(jiān)控，就失去了化學(xué)處理的意義。只有對系統(tǒng)采取了長期、嚴(yán)格、細(xì)致的監(jiān)控，才能掌握化學(xué)水處理的脈搏，保證水處理效果，所以系統(tǒng)投運(yùn)前，就要建立一套嚴(yán)格的監(jiān)測管理制度，并嚴(yán)格參照運(yùn)行。

7.3.1 水質(zhì)分析   循環(huán)水水質(zhì)分析是水處理效果好壞的最關(guān)鍵因素，一定要按時準(zhǔn)確的做好各項目的分析。如發(fā)現(xiàn)分析結(jié)果有異，應(yīng)及時查找原因，增加分析頻率。如發(fā)現(xiàn)超出定值，應(yīng)及時查找原因，在原因查明之前，應(yīng)每班化驗(yàn)1次。

7.3.2 掛片監(jiān)測  掛片用于觀察腐蝕形態(tài)和測定腐蝕速度，一般規(guī)定安裝在回水管上，每次至少放2片，每三個月取出一次，測定其污垢附著量和腐蝕速度，具體安裝辦法，參照美國NAC掛片安裝方法。

7.3.3 換熱器污垢的監(jiān)測  一般在1年以內(nèi)都采用掛片監(jiān)測，或安裝監(jiān)測熱交熱器，每3個月取出一次，對污垢進(jìn)行全分析，用以判定系統(tǒng)的結(jié)垢狀況。

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