本人从事销售,专门做水处理,主要是循环水,主要针对大型石化企业,电力,钢铁行业。
循环冷却水使用后,水中的Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-等离子、溶解固体和悬浮固体相应增加,空气中的污染物,如灰尘、杂物、可溶性气体和换热器材料的泄漏等,均可进入循环冷却水,造成循环冷却水系统中设备和管道的腐蚀和结垢,降低换热器的传热效率,减少过水截面,甚至造成设备和管道的腐蚀和穿孔。
循环冷却水系统中的结垢、腐蚀和微生物繁殖是相互联系的。污垢和微生物粘液会引起垢下腐蚀,腐蚀产物形成污垢。要解决循环冷却水系统中的这些问题,必须进行综合治理。
通过采用水质稳定技术,结合物理和化学处理来控制和改善水质,可以有效解决循环冷却水系统中的腐蚀、结垢和生物结垢问题,取得良好的节水和节能效益。臭氧产品已广泛应用于国内电子、电力、饮料、制药等行业,质量已达到国外90年代同行业水平。投入产出比可比效益为:1: 2-1: 10,可节约能源,提高设备利用效率,延长设备使用寿命和运行安全,减少环境污染。
臭氧可作为唯一的处理剂替代其他冷却水处理剂,可阻垢、缓蚀、杀菌,使冷却水系统高浓缩倍数运行甚至零排放,节水节能,保护水资源;同时,臭氧冷却水处理没有任何环境污染。臭氧在循环水处理中的应用在国外已经取得了成功,但在国内这一领域还是空白。工业(电厂)循环冷却水处理系统
一.概述
循环冷却水使用后,水中的Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-等离子、溶解固体和悬浮固体相应增加,空气中的污染物,如灰尘、杂物、可溶性气体和换热器材料的泄漏等,均可进入循环冷却水,造成循环冷却水系统中设备和管道的腐蚀和结垢,降低换热器的传热效率,减少过水截面,甚至造成设备和管道的腐蚀和穿孔。
循环冷却水系统中的结垢、腐蚀和微生物繁殖是相互联系的。污垢和微生物粘液会引起垢下腐蚀,腐蚀产物形成污垢。要解决循环冷却水系统中的这些问题,必须进行综合治理。
通过采用水质稳定技术,结合物理和化学处理来控制和改善水质,可以有效解决循环冷却水系统中的腐蚀、结垢和生物结垢问题,取得良好的节水和节能效益。臭氧产品已广泛应用于国内电子、电力、饮料、制药等行业,质量已达到国外90年代同行业水平。投入产出比可比效益为:1: 2-1: 10,节约能源,提高设备使用效率,延长设备使用寿命和运行安全,减少环境污染。
中国是一个缺水国家,因为按照国际标准,每人每年的供水量在1000吨以下。目前我国缺水量超过1000亿立方米。许多地区的人均水资源接近世界著名的缺水国家以色列。黄土高原就是这种情况。中国被列为世界上缺水的国家之一。尤其是北部和西部的广大地区,缺水尤为严重。我国东南地区地表水污染造成的缺水也很严重。全国670个大中城市中,有400个城市不同程度缺水。其中110城市严重缺水。最新数据显示,目前北京人均水资源不足300立方米。面对如此严峻的缺水形势,中国工业用水量惊人。主要是工业用水重复利用率低。工业用水的重复利用率只有20-30%。只有发达国家的三分之一。如果生产1吨钢,中国的用水量是国际先进水平的1-6倍以上,中国生产1吨纸的用水量是国际先进水平的3倍以上。其他行业也浪费水资源。节约用水已成为我国的当务之急,而缺水问题也将严重制约我国本世纪经济的可持续发展,还将造成生态环境恶化、人居环境恶化、水资源矛盾日益突出等社会环境问题。为了节约用水,国家正在制定和实施一些具体措施和政策,鼓励节约用水,提高水的重复利用和污水处理和回用。中国将逐步实施定量供水、提高水价和对过度用水罚款等措施。据相关资料显示,2006年前,北方地区水价将上调至民用水4元/吨,工业水6元/吨,并对不同行业实行限量供水,超出部分罚款6倍。这将迫使所有行业和居民提高节水意识。
目前各单位用水排水成本逐渐快速增加已成定局。但就电厂冷却循环水工艺而言,虽然会不断改进,但由于是多年的成熟工艺,短时间内不可能有革命性的进步。主流程似乎很难挖掘潜力在降本增效中发挥重要作用。在这种情况下,做好水文章显然是必要的,仅从提高企业经济效益的角度考虑,也会起到事半功倍的效果。因此,污水经深度处理后回用已成为企业提高效率、清洁生产、节约能源、减少环境污染的大势所趋。
二、技术背景和意义
循环冷却水是工业用水的主要项目。在石化、电力、钢铁、冶金等行业,循环冷却水的消耗量占企业总用水量的50-90%。由于原水中含盐量不同,循环冷却水浓缩到一定倍数时必须排出一定量的浓缩水,必须补充新水。对于一台30万千瓦的冷凝机组,循环冷却水量应达到约33000吨/小时。假设原水中含盐量为1000mg/L,浓缩系数为3,循环冷却水的浓水排放量约为6-8 ‰,即198-264 m3/h,同时要补充的新水等于排水和蒸发损失等。
由于浓缩倍数的限制,循环冷却水在运行时必须排出一定量的浓缩水,并补充一定量的新水。将冷却水中的含盐量、PH值、有机物浓度、悬浮物含量控制在合理的允许范围内。对这部分浓水排放进行处理和回用具有重要意义。不仅可以提高水的重复利用率,节约水资源,而且可以大大改善循环冷却水的整体状况。
三。循环冷却水的现状及存在的问题
循环冷却水被泵送到冷却系统中的所有用户,经过热交换后温度上升,被送到冷却塔冷却。在冷却塔中,热水从塔顶向下喷成水滴或水膜,而空气反向或水平流动,在气水接触过程中进行热交换。当水温下降到满足冷却水的要求时,就会继续循环使用。
空气从塔顶溢出时,带走了水蒸气,增加了循环水中的离子含量。因此,需要补充新鲜水,排出浓水,使含盐量维持在一定浓度,从而保证整个系统的正常运行。补充水量应弥补蒸发、风吹(包括飞溅和卷吸)和污水排放造成的水分损失。循环水含盐量与补充水的比值是循环水系统的浓缩倍数。在一定的循环冷却水系统中,只要改变补给水的含盐量,就可以改变循环冷却水系统的浓缩倍数,提高浓缩倍数是保证整个循环冷却水系统经济运行的关键。
冷却水在循环系统中不断循环。由于水温的升高,流量、蒸发量的变化以及各种无机离子和有机物的浓度,冷却塔和冷却池受到阳光照射、风吹雨打、灰尘和杂物的进入,以及设备结构和材料的综合作用,会出现很多问题。
1,水垢附着
在循环冷却水系统中,碳酸氢盐的浓度随着蒸发和浓缩而增加。当其浓度达到过饱和状态时,或传热面上水温升高时,会分解生成碳酸盐沉积在传热面上,形成致密的微溶盐垢,导热性能很差(≤1.16W/(m.K),一般钢为45W/(m.K)。因此,结垢会降低换热器的传热效率,严重时会堵塞换热器,增加系统阻力,降低水泵和冷却塔的效率,增加生产能耗,降低产量,加速局部腐蚀,甚至引起非正常停车。
2、设备腐蚀
在循环冷却水系统中,大量设备由金属制成。如果长时间使用循环冷却水,会发生腐蚀和穿孔。这是由多种因素造成的,主要包括:冷却水溶解氧引起的电化学腐蚀;有害离子(Cl-和SO42-)引起的腐蚀;微生物(厌氧菌、铁细菌)等引起的腐蚀。设备管壁腐蚀穿孔造成泄漏,或工艺介质漏入冷却水中,造成物料流失,污染水体;或者冷却水渗入工艺介质,影响产品质量,造成经济损失,影响安全生产。
3.微生物生长和泥化
在循环水中,营养物质的集中、水温的升高和阳光的照射为细菌和藻类的快速繁殖创造了条件。细菌分泌的粘液使漂浮在水中的灰尘杂质和化学沉积物粘在一起,形成附着在传热表面的沉积物,即生物粘液或软垢。粘泥粘附会引起腐蚀,降低冷却水流量,进而降低冷却效率;严重时会堵塞管道,迫使停产清理。综上所述,冷却水长期循环使用后,必然会带来结垢、腐蚀和微生物生长的问题。只有解决了这三个问题,才能稳定生产,节约资源和能源,从而减少环境污染,提高经济效益。
四、循环冷却水处理技术的现状
1,比例控制
循环水系统中最容易生成的水垢是碳酸钙水垢,控制水垢就是防止碳酸钙沉淀。大致有以下几种方法。
(1)补充冷却水中去除的钙镁离子在补充水进入循环水系统前会被软化,Ca2+和Mg2+被去除,不会形成水垢。目前,常用的软化方法有两种:
一种是离子交换树脂法,适用于补充水量小的循环水系统。二是石灰软化法,即加入石灰使Ca(HCO3)2反应生成的CaCO3提前沉淀。该方法成本低,适用于原水含钙量高(特别是临时硬度的结垢原水)和补充水量大的循环冷却水系统。
⑵加酸或通入CO2气体降低PH值,稳定碳酸氢盐。
向循环水中加入酸(通常是硫酸)或通入CO2气体降低PH值,使下面的平衡向左移动,碳酸氢盐处于稳定状态。
ca(HCO 3)2 = = = = = = CaCO3+H2O+CO2
目前仍采用加酸的方法,关键是控制加酸量,否则加酸过多会加速设备腐蚀。通入CO2气体时,PH值也要控制好,否则循环水通过冷却塔时,由于CO2的溢出,CaCO3会在塔内结晶,堵塞填料,形成钙垢转移现象。这种方法在一些有CO2气源的化肥厂、化工厂、电厂仍有推广价值。
(3)添加阻垢剂
在循环水中加入阻垢剂可以破坏CaCO3的结晶生长过程,从而控制水垢的形成。目前常用的阻垢剂有聚磷酸盐、有机聚膦酸、有机磷酸酯、聚丙烯酸酯等,这也是应用最广泛的防垢方法。
2.污垢控制
要控制污垢,可以从以下几个方面努力:
(1)对补给水进行预处理,降低浊度。
⑵做好循环水质处理。
⑶加入分散剂可以将附着的泥浆和杂质分散成颗粒,悬浮在水中,随水流动而不沉淀,减少污垢对传热的影响,部分悬浮物也可以随污水排出。
⑷增加旁通过滤设备如果在系统中增加旁通过滤设备,并控制好进出口旁通设备的旁通流量和浊度,可以使系统长期运行时的浊度保持在控制指标之内,减少污垢的形成。
3.循环冷却水系统中金属腐蚀的控制
控制循环冷却水系统中金属腐蚀的常用方法有四种:
(1)添加缓蚀剂缓蚀剂是一种用于抑制腐蚀介质中金属腐蚀的添加剂。其用量少,不会改变腐蚀性介质的性质,不需要特殊设备或表面处理。因此,使用缓蚀剂是一种经济效益高、适应性强的金属保护措施。在开式循环水系统中,常用的缓蚀剂有硅酸盐、钼酸盐、锌盐、磷酸盐、聚磷酸盐、有机聚膦酸、巯基苯并噻唑(MBT)、苯并三唑(BTA)、甲基苯并三唑(TTA)、硫酸亚铁等。为了缓解环境富营养化的压力,目前更倾向于使用后者的有机膦酸盐和低磷缓蚀剂。
⑵提高循环水的PH值,增加了金属表面形成氧化保护膜的倾向,易于钝化,有利于控制设备的腐蚀。开式循环冷却水系统通常通过冷却塔内的曝气来提高PH值。当水和空气中的CO2达到平衡时,水的PH值约为8.5。提高循环水的PH值后,必然带来一些问题:循环水的结垢倾向增大;设备腐蚀率有所下降,但仍不能满足要求;一些常见的缓蚀剂失效了。目前可以通过添加专门为碱性冷却水处理开发的复合缓蚀剂来解决,如聚磷酸盐-锌盐-膦酸盐-分散剂、聚磷酸盐-正磷酸盐-膦酸盐-三元聚合物、有机聚膦酸-聚合物分散剂-吡咯、多元醇磷酸酯-丙烯酸聚合物、HEDP-PMA等。这些水处理剂的复配配方可以起到综合的除垢和防腐作用。由于具有协同或增效作用,比单一药剂的单一作用具有更显著的效果,这也是缓蚀剂的发展趋势。
⑶耐腐蚀材料制成的换热器,如聚丙烯换热器或石墨改性聚丙烯换热器,由于换热效果差,很少使用。
⑷涂防腐涂层是通过防腐涂层的屏蔽、缓蚀、阴极保护和PH缓冲来保护设备不受腐蚀。
4.循环冷却水系统的微生物控制
二、系统技术
循环水冷却通常分为闭式循环水冷却系统和开式循环水冷却系统。在封闭循环水冷却系统中,水是封闭循环的,水的冷却不与空气直接接触。在开式循环水冷却系统中,水需要与空气直接接触,根据水与空气接触方式的不同,分为水面冷却、喷淋冷却池冷却和冷却塔冷却。
开式循环水冷却系统可分为以下三类:
1.压力回流循环冷却系统
一般这种循环水系统的水质没有受到污染,只有少量在循环利用过程中流失的水得到补充。补充水可以流入冷水池或冷却结构的下部。冷水池也可以位于冷却塔下方,与集水池合并。
补给水→冷水池→循环泵房
↑ ↓
冷却塔/生产车间或冷却设备
压力回流循环冷却系统