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敞开式循环冷却水系统的水质处理

文章来源:东北亚水网 作者:水处理设备 时间:2010-03-17 14:14:48
敞开式循环冷却水在不断循环使用过程中 ,由于水温的升高、水流速度的变化、水的蒸发、各种无机离子和有机物质的浓缩、冷却塔和冷水池在室外受到阳光照射、灰尘杂物的飘落以及设备结构和材料多种因素的综合作用 ,会产生严重的水垢附着。设备的腐蚀及菌藻微生物的大量滋生以及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等危害 ,将会威胁和破坏企业的长期安全生产 ,甚至造成经济损失。因此 ,循环冷却水处理的任务就在于清除或减少结垢、腐蚀和生物粘泥等的危害 ,使系统安全可靠地运行。
1  水垢及腐蚀的控制
1.1  水垢的控制
考虑水垢控制时 ,主要是如何抑制碳酸盐水垢的析出。目前 ,大致有以下几种控制水垢析出的方法。
1.1.1  离子交换树脂法
用树脂交换法软化水 ,成本较高 ,只有补水量相当小的循环冷却系统可以采用。
1.1.2  加酸或通入 CO2
加酸法虽能使重碳酸盐稳定 ,但循环水的pH值要下降 ,会加速设备的腐蚀 ,因而适用范围小。
1.1.3  投加阻垢剂
向循环水中投加阻垢剂 ,是目前防止循环水中致垢盐类结垢的主要方法。常用的阻垢剂有磷酸盐、有机磷酸盐、聚丙烯酸等。
1.2  腐蚀的控制
目前循环系统控制腐蚀的方法有药剂法、电化学保护法、表面涂层法、设备材质改进法等。下面主要介绍最常用的药剂法。药剂法是通过向循环水中投加并保持一定量的缓蚀药剂 ,使之在金属表面生成一层致密而连续的金属氧化膜 ,以抑制腐蚀过程 ,从而达到控制腐蚀的目的。常用的缓蚀剂有铬酸盐、聚磷酸盐类等。
2  循环冷却水处理
2.1  浓缩倍数的确定
在敞开式循环冷却水系统中 ,系统中的水由于蒸发会愈来愈少 ,而水中各种矿物质和离子含量会愈来愈高。为了使水中含盐量维持在一定的浓度 ,必须补入新鲜水 ,排出浓缩水。在操作时 ,通常用浓缩倍数来控制水中含盐的浓度。确立最适合的浓缩倍数 ,涉及到各种因素的分析。这些因素包括冷却塔的形式、操作条件、冷却水的温差、流速、补充水的水质、水质稳定剂的种类、价格等。若浓缩倍数过低 ,水处理费用会增加;而浓缩倍数过高 ,又会受到塔型及操作条件等的限制。一般浓缩倍数的范围在 3 倍~5 倍之间。
2.2  阻垢、缓蚀剂的复合配方
循环冷却水自理包括对结垢、污垢、腐蚀和微生物等几方面的控制 ,而各种药剂都有其一定的使用范围 ,所以 ,一般都采用复合配方(见表 1) 。在整个配方的各种药剂之间要有协同效应 ,具有缓蚀、阻垢的作用 ,不然就存有相互抵触的作用。
2.3  投药量
循环水中的投药量 ,可按以下公式计算(不考虑系统的渗漏损失)
G = [( P3 + P2) QC1 / a (1)
P3 = [ P1 - P2 ( N - 1) / ( N - 1) (2)
式中:Q ———循环水量 ,m3 / h;
C1 ———循环水中阻垢剂的有效浓度 ,mg/L ;
a ———阻垢剂的纯度 , %;
G———投药量 ,g/ h;
P1 ———循环水系统水蒸发损失率 , %;
P2 ———循环水系统风吹损失率 , %;
P3 ———循环水系统排污损失率 , %;
N ———循环水浓缩倍数。
阻垢剂要先用水溶解并稀释 ,配制成浓度为 1 %~5 %的水溶液 ,然后均匀加入到系统内。
 
2.4  药剂浓度与时间的关系
所投药剂随着补充水进入系统后 ,由于排污、渗漏、风吹损失等 ,每天带走一部分药剂 ,使循环水中药剂浓度随时间而下降。根据循环水中药剂浓度变化与时间的关系 ,就可确定加药剂量与投加时间 ,使循环水保持一定的药量。药剂浓度与时间的关系如下式所示:
CT = C0 - [( Qb + Qw) ( t - t0) / V (3)
式中: CT ———t 小时后循环水中药剂浓度 ,mg/L ;C0 ———加药完全混合(t0)时 ,循环水的药剂浓度 ,mg/L ;
3
Qb ———排污和渗漏损失水量 ,m3 / h;
Qw ———风吹损失水量,m3 / h;
t0 ———药剂形成 C0 浓度时的时间 ,h;
t ———药剂形成 CT 浓度时的时间 ,h;
V ———循环系统中水的容量 ,m3 。
3  结语
节约用水的最大潜力是节约工业冷却用水 ,而循环冷却水是节约水源的一条重要途径。但循环冷却水结垢、腐蚀现象严重 ,容易滋生菌藻 ,以致影响设备的传热效率 ,降低工效 ,缩短设备的使用寿命 ,因此 ,对循环冷却水进行水质稳定性处理是必不可少的 ,并在工业生产中得到应用 ,起到了节约用水、降低成本的作用 ,保证了长期安全可靠的生产 ,取得了良好的经济效益和社会效益。
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