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循环水系统加药系统方案

文章出处:未知 人气:发表时间:2019-07-15 16:56
一、 概述
在冷却水循环使用的过程中,通过冷却构筑物的传热与传质交换,循环水中Ca、Mg、CL、SO42等离子,溶解性固体,悬浮物相应增加,空气中污染物如尘土、杂物、可溶性气体和换热器物料渗漏等均可进入循环水,致使微生物大量繁殖和在循环冷却水系统的管道中产生结垢、腐蚀和粘泥,造成换热器换热效率降低,能源浪费,过水断面减少,通水能力降低,甚至使设备管道腐蚀穿孔,酿成事故。
循环冷却水处理的目的就在于消除或减少结垢、腐蚀和生物粘泥等危害,使系统可靠地运行。
 
循环水中能产生的盐垢有许多种,如碳酸钙、硫酸钙、碳酸镁、氢氧化锰、硅酸钙等,其中以碳酸钙垢最为常见,危害最大。
二、 循环冷却水处理设计的原则和要求
1、 安全生产、保护环境、节约能源、节约用水是在工业循环冷却水处理设计中需要贯彻的国家技术方针政策的几个重要方面。在符合安全生产要求方面:循环冷却水处理不当,首先会使用权冷却设备产生不同程度的结垢和腐蚀,导致能耗增加,严重时不仅会损坏设备,而且会引起工厂停车、停产和减产的生产事故,造成极大的经济损失。因此,安全生产首先应保证循环冷却水处理设施连续、稳定地运行并能达到预期的处理要求。 其次,在循环冷却水处理的各个环 节如循环水处理、旁流水处理、补充水处理及辅助生产设施如仓库、加药间等,设计中都应考虑生产上安全操作的要求。特别是使用的各种药剂如酸、碱、阻垢剂、杀菌灭藻剂等,常常是有腐蚀性、有素,对人体有害的。因此,对各种药剂的贮存、运输、配制和使用,设计上都必须有保证工作人员卫生、安全的设施。 并按使用药剂的特性,具体考虑其防火、防腐、防素、防尘等安全生产要求。
2、 循环冷却水处理,可以概括为去除悬浮物、控制泥垢、控制腐蚀及微生物等四个方面。
3、 敞开式循环冷却水系统中冷却水吸收热量后,以冷却塔与大气直接接触,二氧化碳逸散,溶解氧和浊度增加,水中溶解盐类浓度增加以及工艺介质泄漏等,使循环水水质恶化,给系统带来结垢、腐蚀、污泥和菌藻问题。
循环水系统投药及其设备
 
 
4、 根据《工业循环冷却水处理设计规范》敞开式循环冷却水系统阻垢、
 
缓蚀剂的加药量,可按下列公式计算:
 
Gt=Qt·g/ 〔1000(N-1)〕
 
式中 G t ——系统运行时的加药量( kg/h );
 
Qt——蒸发水量( m/h )。
 
三、 工艺流程的确定
 
根据以上原则,本循环水处理系统确定本工艺流程。

2、 工艺流程简介

1)、经过冷却塔的循环水,经过蒸发、风飘损失等,循环水量越来越少,水中的含盐量逐渐升高。向循环水中补充一定量的水量。根据贵方要求,  贵方循环水为淮河水。
根据循环水设计规范,循环水补充水水量分别为:100m/h和 150m/h
 
2 )、循环水池为敝开式,有大量的泥沙及大量的飘浮物进入水池。为保持循环水质的清洁,对其循环水进行处理。 按照循环水设计规范, 浓缩倍数按 4 进行设计。

3)、由于蒸发、风吹损失等因素,经过一定时间的运行,循环的水质逐渐恶化。同时由于循环水的温度较高, 比较适应于菌类的繁殖。 因此在整个循环系统中,向循环水中投加水质稳定剂、 杀菌剂及阻垢剂。 以利于循环水系统的正常运行。

六、 药剂选用原则

循环水系统处理分成二大部分,第一部分:补充水处理,第二部分:循环水处理。循环水处理可以概括为去除悬浮物、 控制泥垢及结垢、 控制腐蚀及微生物杀菌等四个系统。泥垢及结垢、控制腐蚀及微生物等一般采用加药控制。

七、 补充水及旁滤处理

根据贵方要求,补充水及循环水旁滤部分本方案均不作处理。

八、 循环水处理

1.  结垢的控制
 
循环水中能产生的污垢有许多种,如碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙、碳酸镁、氢氧化锰、硅酸钙等,其中以碳酸钙垢最为常见,危害最大。在循环水中常添加药剂,使水垢成分发生改变。结垢的控制方法, 目前常用向循环水中投加阻垢、 分散剂的方法来防止盐类垢。采用阻垢剂有以下优点:
2+ 2+
a)阻垢效果好。即使在 Mg 、Ca 、SiO2 含量较大时,仍有较好的阻垢效果。
b)化学稳定性好。在高浓缩倍数和高温情况下,以及与缓蚀剂、杀生剂并用时,阻垢效果也很稳定,不会明显下降。
c)无毒或低毒,易于生物降解。
d)配制、投加、操作等简便。
e)原料易得,易于制备、运输、贮存及价格低廉。

常用的阻垢剂为:聚磷酸盐。

聚磷酸盐对胶体颗粒具有分散稳定作用, 对钙镁离子螯合能力也很强, 也与2+ 2+沉淀在管壁上的胶体结合, 或与附在管壁上的 Ca 和 Mg 等形成络合或螯合离子, 然后借布朗运动或紊流作用, 把管壁的这些物质重新分散到水中。 聚磷酸盐在水 中可掺和在碳酸钙晶体中,使晶体结构发生畸变,防止出现碳酸钙沉淀, 因而它 对碳酸钙有良好的阻垢性能。聚磷酸盐不仅是阻垢剂,而且还是缓蚀剂, 它的缓 蚀、阻垢作用,随聚合值 n 不同而稍有差异。聚磷酸盐中常用的是三聚磷酸钠。

三聚磷酸钠加药量:

三聚磷酸钠(以 100%计)的加药量,一般按 2~5mg/l 计算,其极限碳酸盐 硬度约为 5mg-N/l 。聚磷酸盐在水中会分解生成正磷酸盐的现象, 此现象称为磷酸盐的水解。 在 应用磷酸盐时必须注意的问题:影响聚磷酸盐水解的因素有 PH值、温度、时间、 微生物等。

在采用三聚磷酸盐时,须注意以下几个事宜:

1) 用于阻垢作用,聚磷酸盐通常是短链的,一般  n=3~7。
2) PH值范围在 6.5 ~7.5 之间。
3) 水温在 45℃~50℃之间。
4) 水中有些微生物可分泌出磷酸酶, 使聚磷酸盐迅速水解, 故应注意杀菌。
5) 药品在系统内停留时间不大于 5 小时。
6) 注意系统排污对环境富营养化的影响。

2. 腐蚀的控制 循环水系统中的金属腐蚀一般可分为三种类型: 化学腐蚀、 电化学腐蚀及微生物腐蚀。腐蚀的形式有均匀腐蚀、点蚀、浸蚀、选择性浸蚀、缝隙腐蚀和腐蚀开裂等。

影响腐蚀的因素有:

1) 水中溶解固体及悬浮物
2) 氯离子
3) PH值
4) 溶解气体
5) 金属的相对面积效应
6) 温度
7) 流速
8) 微生物
  控制循环水系统腐蚀的方法有很多种, 药剂法是其中的一种, 药剂法缓蚀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连续的金属氧化膜或其他类型的膜,以抑制腐蚀过程,从而达到控制腐蚀的目的。缓蚀剂有许多种,一般采用聚磷酸盐。

聚磷酸盐是一种阴极缓剂。聚磷酸根与水中钙离子(或其他两价金属离子)络合,形成一个带正电的络合离子, 它以胶溶状态存在于水中, 当它与钢铁的腐2+蚀产物 Fe 相遇时,则络合生成以聚磷酸钙铁为主要成分的络合离子。以腐蚀电 流的作用下沉积在阴极表面形成沉淀膜, 这种膜具有一定的致密性, 能产生阴极 化作用,阻挡溶解氧扩散到阴极, 从而阻止腐蚀反应的进行。 当沉淀逐渐加厚时, 腐蚀电流逐渐减少,沉积也就逐渐减弱。聚磷酸盐也具有较弱的阳极效应, 因为能把金属离子包含在膜内。 1~5mg/l低剂量的聚磷盐, 具有良好的阻垢作用, 而大多数情况下, 是以缓蚀剂而作用的。 其剂量为 20~25mg/l ,水中钙离子浓度要大于 50mg/l 。

聚磷酸盐在使用上的注意点:

1) 水中必须有一定的溶解氧(大于  2mg/l 和二价金属离子,聚磷酸盐才能起到缓蚀效果。

2) 要求有一个活化的清洁的金属表面。

3) 聚磷酸盐不宜单独使用。

4) 水温过高时,易水解生成羟基磷灰石污泥,腐蚀会加剧。

5) PH值通常控制在 6~7。

3.  微生物的控制

在循环冷却水系统中,水温和  PH值均适宜多数微生物的生长,微生物的浓度和它们生长所需的营养源均因循环浓缩而增加,  冷却塔循环水池又常年露置于室外,阳光充足,有利于微生物的生长。循环水中微生物常见有四类:即藻类、真菌、细菌和原生动物。控制微生物生长, 首先要弄清微生物类型,然后确定控制方法, 选择有效的 控制微生物的杀生剂。

微生物的控制一般有以下几种方法:

1) 防止日光照射:水池可以加盖。
2) 采用旁滤装置:循环水中一部分用旁滤池过滤,去除水中浊度、藻类等微生物。
3) 加强补充水的前处理, 改善水质:经过处理的水, 不仅可以除去悬浮物,也可除去部分浮游生物和细菌。
4) 投加杀生剂:这是目前抑制微生物的通行办法。

杀生剂的种类有许多种, 现在一般采用:优氯净。优氯净的作用机理与氯相同,但效果明显优于氯片。

在使用优氯净的过程中, 为能达到最大的杀生效果, 应注意下列几个方面的问题:

1)水中的 PH值不能太高,在水中应保持一定的余氯量,一般在一段时间内保持余氯量在 0.5 ~1.0mg/l 。

2)沉淀于水中的污泥,消耗大量的氯气,要及时排除,以保持余氯量,一般在要求的范围内。

3)含油量大的水不宜用氯,油对氯有吸附作用。

4) 防止碱性物质,如氨的泄漏。

5) 注意药剂与氯的反应, 铜缓蚀剂巯基苯骈噻唑能被氯氧化, 避免同时投加。

敞开式循环冷却水的加氯量处理宜采用定期投加,每天投加 1~3 次,余氯 量控制在 0.5 ~1.0mg/l 之内。每次加氯时间采用 3~4h。加氯量按下式计算:

Gt =Q·gt/1000

式中 Gt——加氯量( Kg/h)
Q——循环冷却水量( m/h )

gt ——单位循环冷却水的加氯量,采用  2~4mg/l

九、 清洗与预膜处理

循环冷却水系统开车前,应进行清洗、预膜处理。循环冷却水系统清洗、预膜水应通过旁路管直接回到冷却塔集水池。

A、 清洗
在安装或运行中,不可避免地会有油污、铁锈、泥沙、灰尘、水垢等进入系 统,由于这些杂质的存在很难使金属表面活化, 影响缓蚀剂形成的保护膜。 清洗 是处理过程中极为重要的一项操作,无论新老系统都必须对金属表面进行清洗, 以除去杂质,为下一步预膜做好准备工作。

清洗方法有物理清洗及化学清洗两种。

1) 物理清洗
物理清洗的优点:

① 可以省去化学清洗所需的药剂费用。避免了化学清洗后清洗废液带来的排放或处理问题。 ③ 不易引起被清洗设备的腐蚀。物理清洗的缺点: ① 一部分机械清洗方面需在冷却水系统中断运行后才能进行。对于粘结性强的硬垢和腐蚀产物,机械清洗的效果不佳。 ③ 清洗操作比较费工。
2) 化学清洗:化学清洗就是利用酸、碱或有机螯合剂,分散剂等化学药剂,通过化学作用将附着的水垢、污泥等沉积物溶解、清洗干净的方法。在确定 采用化学清洗法时, 首先需要了解沉积物的化学组成, 然后针对各种不同组成的 垢,选择适合的化学药剂和清洗程序。 如污垢组成是碳酸盐、 磷酸盐和金属氧化物,用酸清洗效果好。最好先做沉积物溶解试验,再确定清洗配方。

(1) 酸洗:酸洗主要用来除去易溶解于酸的硬垢,金属氧化腐蚀产物等, 一般可采用盐酸、硫酸、磷酸、柠檬酸等。主要为盐酸和硫酸两种,其中以盐酸 用得最普遍。两种酸常用的浓度是 5%~10%。如果系统中有不锈钢设备则不能选 用盐酸,而宜选用 10%的稀硝酸或 15%的磷酸清洗较合适。盐酸清洗的温度,一 般控制在 20~30℃之间。
(2) 碱洗:碱洗主要是对新设备清洗以除油脂,或使运转后设备里的硬 垢变软。新设备清洗时可以表面活性剂为主体, 如磺化琥珀酸钠等, 并添加一些 碱性剂进行;对硬垢进行处理时,可增加药剂浓度及延长时间和提高温度。
(3) 投加清洗剂:清洗剂中除了酸、碱之外,还有一些特殊的或专用的 清洗剂如络合物、聚电解质、杀生剂、有机溶剂等,通常是一类表面活性剂,用 于清洗金属表面的油污、砂泥、 浮锈等杂物。 磺化琥珀酸钠就是一种阴离子表面 活性剂,以有机磷酸盐和聚丙烯酸钠的混合物作为清洗剂,也有较好的效果。
(4) 清洗操作与控制: ① 开车前清洗:新系统开车之前或者系统经过停车检修后重新开车,均需进行清洗,然后再进行预膜处理。

② 停车前清洗:有时当循环冷却水系统长期运转后、生物污泥严重、在决 定停车清洗时, 常先对整个系统进行一次清洗剥离, 然后根据清洗的效果和打开 换热器情况,而决定主要换热器单台设备清洗方式。洗剥离主要是针对系统中的生物粘泥严重, 采取杀菌分散的办法。 清清剥 离时间一般 3-5d ,第一天以杀菌剥离为主,可在循环水中投加大剂量的杀菌剂, 并通以大量氯气,使余氯量控制在 1~2mg/L,同时 PH控制在 6~6.5 范围内,第 二天以分散清洗为主,在循环水中投加大剂量的清洗剂,第三天再加杀菌剂, 并 通大量氯气,第四天则加分散剂和清洗剂。 经过如此反复清洗剥离, 基本上可洗 去生物粘泥,但对硬垢和锈瘤的清洗效果较差。

③ 不停产清洗:即在系统中加入大剂量的分散剂。一般常用聚丙烯酸100mg/L 以上,经过 24h 清洗后,对提高换热器的传热效率和延续生产周期有一定效果。也可用螯合剂如 EDTA,柠檬酸等药剂清洗。清洗完后,一般都就将清 洗排放,置换干净的清水,再进行下一步的操作如预膜等。

清洗过程中, 必须定时测定浊度的变化,以掌握清洗效果。一般浊度起先随 着清洗时间的延长,逐渐增高,到最大值后,稳定几小时,又逐渐下降,后加入 补充水稀释,直至与补充水的浊度相近时清洗终止。 清洗过程中浊度变化幅度大, 表明清洗效果好。单台设备清洗,根据设备的材质,分别选用盐酸、硝酸或硫酸等,同时配合相应的缓蚀剂,作为酸洗的药剂。

B、 预膜
 
1) 预膜的目的:预膜就是在系统正常运行之前,先投加预膜剂,使金属 表面形成一层完好的缓蚀的保护膜, 然后投入正常运行。 由于保护膜的开成比较
缓慢,需要相当长的时间,因此加大初期投加浓度,可以加快保护膜的形成。当 预膜转入正常处理后, 就业可以使用低浓度的缓蚀剂, 以对保护膜起维持和修补 的作用。另一种预膜方式是采取专用预膜剂, 例如六偏磷酸钠加硫酸锌。 实距证 明预膜与否及预膜操作的好坏对缓蚀效果影响很大。
 
循环冷却水系统除了在运行时必须进行预膜外, 在发生下列情况进也需进行 重新预膜:

① 年度大检修系统停水后。 ② 系统进行酸洗之后。

③ 停水 40h 或换热设备暴露空气中 12h。

④ 循环水系统 PH<4 达 2h。

6) 预膜剂:预膜剂一般采用与正常缓蚀剂同一体系的配方,应根据试验 或相似条件的运行经验确定。

十、 药剂的选用及投药量

1、 阻垢、缓蚀剂的复合配方
阻垢、缓蚀剂本系统采用组合成缓蚀阻垢剂的低磷复合配方。

缓蚀阻垢剂的复合配方为:铬酸盐 +聚磷酸盐

投加量:投加量须根据循环水水质情况而确定, 一般其投加量为 40~60mg/l 。

该种配方药剂具有以下优点:

1)、对不同的水质适应性强。

2)、缓蚀效果好,对钢铁、铜及其合金、铝都有缓蚀效果。

2、 投药量计算
 循环水中的投药量(不考虑系统的渗漏损失)

1) 蒸发水量

由于蒸发水量缺乏数据,现暂按补充水量进行计算根据前面所述系统补充水量分别为:
 

3   3
2000m/h 循环水系统: 100m/h
  3 3
2×1500m/h 循环水系统: 150m/h


注:正常情况下,蒸发水量小于补充水量,现按补充水量为基准,是出于对系统安全考虑。

2)药剂投加量
 A、2000m/h 循环水系统

Q  g  24 100  60  24 160Kg / 天  
G 3 0.90  103  
B% 10    


补充:
B、2×1500m/h 循环水系统

Q  g  24 150  60  24 240   / 天  
G 3 0.90  103 kg  
B% 10    


注:Q——蒸发水量 m 3/h

B%——药剂商品纯度

g——投药剂量

3、 杀生剂

杀生剂选用以非氧化性杀菌剂为主,辅以氧化性杀生剂,尽可能减少循环水中氯离子含量, 考虑到贵方换热设施为不锈钢, 本方案其投加量应根据循环水的水质情况确定,一般情况为  2~5mg/l 。本方案投加量按下限取值,投加量:2mg/l ,余氯:余氯量保持在 0.5 ~1.0mg/l  之间。

A、2000m/h 循环水系统
 (1) 非氧化性杀菌剂投加量: 2 mg/l ×2000m/h ×24/1000=96kg/d
 
(2) 非氧化性杀菌剂: 200ppm VS 保有水量(主要看水池内水量,单位: T)

一周加 1-2 次,人工添加

B、2×1500/h 循环水系统3

非氧化性杀菌剂投加量: 2 mg/l ×(2×1500m/h  )×24/1000=144kg/d

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