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摘要
        冷卻水在循環(huán)系統(tǒng)中不斷循環(huán)使用，由于水的溫度升高，水流速度的變化，水的蒸發(fā)，各種無(wú)機(jī)離子和有機(jī)物質(zhì)的濃縮，冷卻塔和冷水池在室外受到陽(yáng)光照射、風(fēng)吹雨淋、灰塵雜物的進(jìn)入，以及設(shè)備結(jié)垢和材料等多種因素的綜合作用，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的沉積物的附著、設(shè)備腐蝕和微生物的大量滋生，以及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等問(wèn)題，它們會(huì)威脅和破壞工廠長(zhǎng)周期地安全生產(chǎn)，甚至造成經(jīng)濟(jì)損失。因此，不能掉以輕心。必須要選擇一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的循環(huán)冷卻水處理方案，使上述問(wèn)題得到解決和改善。

關(guān)鍵詞：循環(huán)冷卻水  存在問(wèn)題   解決方案

1.概述
        我廠的循環(huán)水冷卻處理系統(tǒng)是由以下幾部分組成：①生產(chǎn)過(guò)程中的熱交換器；②冷卻構(gòu)筑物（冷卻塔）；③循環(huán)水泵及集水池。該系統(tǒng)是利用冷卻水進(jìn)行降溫和水質(zhì)處理。冷卻水在冷卻生產(chǎn)設(shè)備或產(chǎn)品的過(guò)程中，水溫升高，雖然其物理性狀變化不大，但長(zhǎng)期循環(huán)使用后，水中某些溶解物濃縮或消失、塵土積累、微生物滋長(zhǎng)，造成設(shè)備、管道內(nèi)垢物沉積或?qū)饘僭O(shè)備管道腐蝕。因此，必須對(duì)其進(jìn)行降溫和穩(wěn)定處理等解決方案，才能使循環(huán)水系統(tǒng)正常進(jìn)行，使上述問(wèn)題得到解決或改善。
2.敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)存在的問(wèn)題
2.1循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物
2.2.1沉積物的析出和附著
        一般天然水中都含有重碳酸鹽，這種鹽是冷卻水發(fā)生水垢附著的主要成分。
        在直流冷卻水系統(tǒng)中，重碳酸鹽的濃度較低。在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，重碳酸鹽的濃度隨著蒸發(fā)濃縮而增加，當(dāng)其濃度達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)時(shí)，或者在經(jīng)過(guò)換熱器傳熱表面使水溫升高時(shí)，會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)
Ca(HCO3)2=CaCO3↓+CO2↑+H2O
        冷卻水在經(jīng)過(guò)冷卻塔向下噴淋時(shí)，溶解在水中的CO2要逸出，這就促使上述反應(yīng)向右進(jìn)行。
        CaCO3沉積在換熱器傳熱表面，形成致密的碳酸鈣水垢，它的導(dǎo)熱性能很差。不同的水垢其導(dǎo)熱系數(shù)不同，但一般不超過(guò)1.16W/(m.K),而鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)為46.4-52.2 W/(m.K)，可見(jiàn)水垢形成，必然會(huì)影響換熱器的傳熱效率。
        水垢附著的危害，輕者是降低換熱器的傳熱效率，影響產(chǎn)量；嚴(yán)重時(shí)，則管道被堵。
2.2設(shè)備腐蝕
        循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中大量的設(shè)備是金屬制造的換熱器。對(duì)于碳鋼制成的換熱器，長(zhǎng)期使用循環(huán)冷卻水，會(huì)發(fā)生腐蝕穿孔，其腐蝕的原因是多種因素造成的。
2.2.1冷卻水中溶解氧引起的電化學(xué)腐蝕
        敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，水與空氣能充分的接觸，因此水中溶解的氧氣可達(dá)飽和狀態(tài)。當(dāng)碳鋼與溶有氧氣的冷卻水接觸時(shí)，由于金屬表面的不均一性和冷卻水的導(dǎo)電性，在碳鋼表面會(huì)形成許多腐蝕微電池，微電池的陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)分別會(huì)發(fā)生下列氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。
在陽(yáng)極區(qū)      Fe=Fe2++2e
在陰極區(qū)      0.5O2+H2O+2e=2OH-
在水中        Fe2++2OH-=Fe(OH)2
               Fe(OH)2→Fe(OH)3
這些反應(yīng)，促使微電池中陽(yáng)極區(qū)的金屬不斷溶解而被腐蝕。
2.2.2有害離子引起的腐蝕
        循環(huán)冷卻水在濃縮過(guò)程中，除重碳酸鹽濃度隨濃縮倍數(shù)增加而增加外，其他的鹽類(lèi)如氯化物、硫酸鹽的濃度也會(huì)增加。當(dāng)CL-和SO42-濃度增高時(shí)，會(huì)加速碳鋼的腐蝕。CL-和SO42-會(huì)使金屬上保護(hù)膜的保護(hù)性能降低，尤其是CL-的半徑小，穿透性強(qiáng)，容易穿過(guò)膜層，置換氧原子形成氯化物，加速陽(yáng)極過(guò)程的進(jìn)行，使腐蝕加速，所以氯離子是引起點(diǎn)蝕的原因之一。
        對(duì)于不銹鋼制造的換熱器，Cl-是引起應(yīng)力腐蝕的重要原因，因此冷卻水中Cl-的含量過(guò)高，常使設(shè)備上應(yīng)力集中的部分，如換熱器花板上脹管的邊緣迅速遭到腐蝕破壞。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中如有不銹鋼制的換熱器時(shí)，一般要求Cl-的含量不超過(guò)300mg/L
2.2.3微生物引起的腐蝕
        微生物的滋生也會(huì)使金屬發(fā)生腐蝕。這是由于微生物排出的黏液與無(wú)機(jī)垢和泥沙雜物等形成的沉積物附著在金屬表面，形成氧的濃差電池，促使金屬腐蝕。此外，在金屬表面和沉積物之間缺乏氧，因此一些厭氧菌（主要是硫酸鹽還原菌）得以繁殖，當(dāng)溫度為25-30℃時(shí)，繁殖更快。它分解水中的硫酸鹽，產(chǎn)生硫化氫，引起碳鋼腐蝕，其反應(yīng)如下：
SO42-+8H++8e=S2-+4H2O+能量（細(xì)菌生存所需）
Fe2++S2-=FeS↓
        鐵細(xì)菌是鋼鐵銹瘤產(chǎn)生的主要原因，它能使Fe2+氧化為Fe3+，釋放的能量供細(xì)菌生存需要。
Fe2+細(xì)菌→Fe3++能量（細(xì)菌生存所需）
        上述各種因素對(duì)碳鋼引起的腐蝕常使換熱器管壁被腐蝕穿孔，形成滲漏，或工藝介質(zhì)泄漏入冷卻水，損失物料，污染水體；或冷卻水滲入工藝介質(zhì)中，使產(chǎn)品質(zhì)量受到影響。當(dāng)被腐蝕穿孔的管子數(shù)目不多時(shí)，可采取臨時(shí)堵管的辦法，使換熱器在減少傳熱面的情況下繼續(xù)使用。當(dāng)穿孔的管子過(guò)多時(shí)，換熱器傳熱面減少的太多，失去冷卻作用，此時(shí)只有停產(chǎn)更換。因此，腐蝕與水垢附著一樣，危害工廠安全生產(chǎn)，造成經(jīng)濟(jì)損失。
2.3微生物的滋生和粘泥
        冷卻水中的微生物一般是指細(xì)菌和藻類(lèi)。在新鮮水中，一般來(lái)說(shuō)細(xì)菌和藻類(lèi)都較少。但在循環(huán)水中，由于養(yǎng)分的濃縮，水溫的升高和日光照射，給細(xì)菌和藻類(lèi)創(chuàng)造了迅速繁殖的條件。大量細(xì)菌分泌出的黏液像粘合劑一樣，能使水中漂浮的灰塵雜質(zhì)和化學(xué)沉淀物等粘附在一起，形成黏糊糊的沉積物附著在換熱器的傳熱表面上。這種沉積物有人稱(chēng)他為生物粘泥，也有人把它叫軟垢。
        粘泥積附在換熱器管壁上，除了會(huì)引起腐蝕外，還會(huì)使冷卻水的流量減少，從而降低換熱器的冷卻效率；嚴(yán)重時(shí)，這些生物粘泥會(huì)將管子堵死，迫使停產(chǎn)清洗。例如北京某廠因換熱器中菌藻大量繁殖，半月之內(nèi)就使熱負(fù)荷下降到50%，不得不經(jīng)常停產(chǎn)清洗，使產(chǎn)量減少。
3．循環(huán)冷卻水系統(tǒng)存在問(wèn)題之水處理方案
3.1水垢的控制和污垢的控制
3.3.1水垢的控制
        冷卻水中如無(wú)過(guò)量的PO43-或SiO2,則磷酸鈣垢和硅酸鹽垢是不容易生成的。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中最易生成的是碳酸鈣垢，因此水垢控制主要是防止碳酸鹽水垢的析出。其方法主要有以下幾類(lèi)：1、從冷卻水中除去成垢的鈣離子（離子交換樹(shù)脂法和石灰軟化法）。2、加酸或通二氧化碳?xì)?，降低pH值，穩(wěn)定重碳酸鹽。3、投加阻垢劑
3.3.2污垢的控制
        1、降低補(bǔ)充水濁度；2、做好循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理；3、投加分散劑；4、增加旁濾設(shè)備；
3.2循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中金屬腐蝕的控制。
        控制金屬腐蝕的方法如下：
        1、添加緩蝕劑；2、提高冷卻水的pH值；3、選用耐蝕材料制造的換熱器；4、用防腐阻垢材料涂覆。
3.3冷卻水中的微生物的控制方法
        1、選用耐蝕材料；2、控制水質(zhì)；3、采用殺生涂料；4、陰極保護(hù)；5、清洗
6、防止陽(yáng)光照射（水池上面加蓋和冷卻塔的進(jìn)風(fēng)口加裝百葉窗）；7、旁流過(guò)濾 ；8、混凝沉淀；9、噬菌體法；10、添加殺生劑；11、靜電水處理和電子水處理。
        需要指出的是：一個(gè)良好的微生物控制方案往往是將幾種方法聯(lián)合使用其效果要好的多。
4.結(jié)束語(yǔ)
        結(jié)合本廠，由于普通旁濾設(shè)備的過(guò)濾精度非常低，一般在55um，只能去除樹(shù)葉等大顆粒物體。工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)的雜質(zhì)除了少數(shù)大顆粒雜質(zhì)外，主要由空氣中的塵沙、鐵銹、粘泥等細(xì)小的懸浮物組成，普通旁濾設(shè)備對(duì)這些懸浮物的過(guò)濾效率幾乎為零。普通旁濾設(shè)備不能解決系統(tǒng)污垢的問(wèn)題；根據(jù)國(guó)家冷卻循環(huán)水設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，冷卻循環(huán)水需對(duì)菌藻、懸浮物、污垢、腐蝕、生物粘泥進(jìn)行處理及控制，同時(shí)必須控制水質(zhì)的濃縮比，建議當(dāng)補(bǔ)充自來(lái)水或總硬度在300mg/L（CaCO3）左右的地下水時(shí)，濃縮比控制在2.5倍左右。為控制濃縮比，采用直接排污的方式，將浪費(fèi)大量的水資源。因此，采用這種水處理方式不能完全解決系統(tǒng)存在的問(wèn)題。根據(jù)多方面的學(xué)習(xí)，我提出了兩個(gè)還不太成熟的解決方案，還望有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)依此作為參考，提出寶貴意見(jiàn)。
        （1）（如果采用電子水處理器，也只能解決水垢問(wèn)題，系統(tǒng)腐蝕、菌藻等問(wèn)題也不能解決。因此這種水處理配置只能解決一部分問(wèn)題，不能綜合解決問(wèn)題；）這時(shí)可以在被冷卻設(shè)備前安裝防垢除垢設(shè)備，根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)情況，選擇特定的射頻參數(shù)來(lái)解決系統(tǒng)中的水垢問(wèn)題；在系統(tǒng)中回水管安裝過(guò)濾設(shè)備，通過(guò)機(jī)械變孔徑阻擋、活性鐵質(zhì)濾膜及電暈場(chǎng)效應(yīng)三位一體形成的綜合過(guò)濾體系來(lái)解決系統(tǒng)中水質(zhì)問(wèn)題，并最終解決污垢問(wèn)題；在系統(tǒng)中安裝除菌藻設(shè)備來(lái)控制系統(tǒng)水質(zhì)的菌藻滋生，并最終解決生物垢問(wèn)題。（2）也可在系統(tǒng)中安裝全程處理器來(lái)解決循環(huán)水中懸浮物、雜質(zhì)、菌藻、腐蝕、結(jié)垢等所引起的復(fù)合垢問(wèn)題。并通過(guò)正常排污控制水的濃縮比，使其控制在2.5～3之間，同時(shí)達(dá)到節(jié)水的目的。