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技术简介

2015-09-07字体:
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  技术简介:
  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。
  在节约能源方面:循环冷却水系统中由水质形成的污垢是最常见的一种危害。垢层降低了设备的换热效率,影响产品的产量和质量,而且造成能源的浪费。1mm的垢厚大约相当于0.8%的能源损失,垢层越厚,换热效率越低,能源的消耗越大,同时也使水系统管道的阻力增大,直接造成动力的浪费。在冷却水、补充水和旁流水处理设计系统中,各种构筑物或设备及其管线布置等,都要注意节约能源、动力,应该力求达到单位水处理成本最低、动力消耗最小的技术经济指标。
  在节约用水方面:工业冷却水占工业用水的70%~80%。要节约用水,首先要做到工业冷却水循环使用,以减少净水消耗和废水排放量。在循环冷却水系统中,提高设计浓缩倍数,对于充分利用水资源、节约用水、节约药剂、降低处理成本有很大的经济效果。现代化的大型工业企业尤其如此。如某化肥厂循环冷却水系统的浓缩倍数由3提高到5,即节约补充水量20%左右,减少排污水量50%以上,且每月可节约6万元左右的经营管理费用。在循环冷却水处理的各个工艺过程中,还有相当一部分的自用水量,同样应该贯彻节约用水的原则,充分利用循环冷却水系统的优越性,进一步发挥其节水潜力。
  我国循环冷却处理技术的发展,由于历史原因,大体上形成了两个阶段:从单纯防止碳酸钙结垢到控制污垢、腐蚀和菌藻的综合处理。到目前为止,积累了比较成熟的使用经验。但我国的循环冷却水处理技术在各行业之间,以及在大、中、小容量不同的水系统的发展上是很不均衡的。目前综合处理主要应用在现代的大型工程上,对中、小型工程正处于逐步研究推广阶段。在综合处理方面,从70年代引进技术以来,已经取得了比较好的成绩,有的已经达到国际先进水平,但某些方面也还存在差距。例如目前在循环冷却水处理上使用的化学药剂,主要还只限于磷系药剂,旁流水处理技术还只是以旁流过滤为主等。因此,在循环冷 却水处理的各个环节上,都还面临开发新技术、使用新的药剂品种、采用新的工艺技术这样一些重要课题,还需要不断地吸收符全我国具体情况的国外先进经验。在国内各行业之 间,也要根据生产实际需要,不断吸收符全本部门具体情况的国内其它行业的实践经验。这些情况,都应该落实在总结生产实践和科学试验的基础上。对待新技术的采用,采取既积极又慎重的态度,使我国这门工程技术得以稳步地向前发展。
  (冷却水问题探讨)
  (1)、腐蚀
  1、材质与水中氧气作用而腐蚀。
  2、当微生物繁殖时,其微生物的分泌物与冷却水中有机物,无机物聚积而形成的粘泥,沉积在系统中时,将造成沉积下金属腐蚀。
  3、两种不同金属互相接触时,因金属间电位差而造成电池腐蚀,例如热交换器之铜管与碳钢端板,其接触部分的碳钢部分会因此加速腐蚀。
  4、其它影响腐蚀的因素尚有:PH、Cl-、固溶物、温度、流速等。
  (2)、结垢及沉积
  由于在水中Ca2+、HCO3-、SO42-、Mg2+、SiO32-、等离子及悬浮物、有机物、油脂等物质,其溶解度受到温度、流速、及PH等因素作用,在高温和低流速地方沉积,造成下列不良后果:
  降低热传效率或传热不均。
  工厂非计划性停止运转。
  设备腐蚀(垢下腐蚀)。
  减低腐蚀抑制效果。
  (3)、微生物
  微生物可分为细菌、真菌及藻类,由于其散布在自然界各角落,而冷却水的浊度、PH值均在适合微生物繁衍的范围,若未加以控制,微生物不断繁殖,会在换热管内表面产生粘泥污垢,导致换热效果的下降,影响生产效率。严重时,粘泥甚至将堵塞热交换器,且在粘泥沉积地方造成沉积物下腐蚀,导致设备损坏等。
  (运行条件分析)
  在我国,由于循环冷却水处理不当而引起的设备腐蚀结垢问题屡见不鲜。换热器腐蚀容易引起金属管穿孔、开裂,增加检修时间和次数,缩短设备的使用寿命,增加设备运行成本;换热器材质结垢一方面导致垢下腐蚀,另一方面降低换热器的热交换效率(从而影响到生产效率),增加能源消耗。换热器腐蚀结垢所造成的直接后果就是:正常生产周期缩短、设备寿命降低、运行成本提高、生产效率下降,带来巨大的经济损失。因此,采取经济的有效的手段防止循环冷却水系统的腐蚀和结垢是非常重要的。
  一般而言,随着系统水的不断浓缩,硬度离子(如Ca2+、HCO3-、Mg2+等)和侵蚀离子(如CL-和SO42-)的浓度不断提高,超过一定的容忍度后极易引起设备管道的腐蚀与结垢,因此严格控制循环水的浓缩倍率是相当必要的。
  由于补水水源为河水与自来水,且系统浓缩倍率高,循环水的温度、营养、光照等最适合微生物生长(碳源、氮源、磷源、能量、环境条件等),系统的微生物滋生比较严重。而一旦细菌繁殖得不到有效控制,循环冷却水中很容易产生粘泥,粘附在金属表面,对系统材质造成粘泥垢下的腐蚀。
  由于水垢对系统的危害巨大,使人们往往会忽略了菌藻对运行系统的影响。在菌藻家族,对循环冷却水系统最具威胁的首属异养菌。这是由于异养菌本能的内分泌粘液,并用这些粘液作为"工具"来粘取水中的营养物质供菌体的生长以及繁衍后代。需要特别指出的是:这些"不干胶"状的粘液在粘取水中的物质时不具选择性,只要进入有效距离,就会被牢牢粘住!诸如灰分、土粒、垃圾、水藻残体、胶体物质以及被阻垢剂包裹住的碳酸钙晶核等,在循环水流速的推动下,撞到一样菌分泌的"不干胶",想跑也跑不掉!日积月累便形成厚厚的生物粘泥。这些粘泥占据了用于通水的空间后,使水流通过的截面积变窄,即影响障碍运行水按设计流量正常通过。又因其导热系数远远低于金属而影响设备正常传热,起到了像水垢一样的负面效应。又由于生物粘泥下面缺氧,给厌氧的铁细菌和硫酸盐还原菌提供了适宜的生存环境。这些细菌开始大量滋生,被他所危害的设备表面会产生‘坑状腐蚀或点蚀。严重时,会使总质量损失不到百分之几的设备穿孔报废!由此可见,细菌在循环冷却水系统所造成的危害也是极其严重的。
  (对系统材质的缓蚀性能评价)
  补充水控制浓缩倍率,循环水含盐量急剧增大,其中的强腐蚀性离子含量也明显增大,这就加大了换热管材的腐蚀倾向。但通过旋转挂片腐蚀实验结果可知,采用我公司阻垢缓蚀剂均匀腐蚀率达到<<国家工业循环冷却水处理设计规范>>(GB50050-2007)规定的均匀腐蚀率的要求,挂片无点蚀。腐蚀实验结果可以看出,由于水处理剂中的缓蚀成分对管道起到了较好的保护作用,金属挂片外观较好,其表面已形成一层比较好的保护膜,没有出现明显的腐蚀特征,而且挂片的腐蚀速率远小于国家标准的规定值。
  (缓蚀阻垢处理)
  循环冷却水的阻垢缓蚀处理药剂配方宜经动态模拟实验和技术经济比较确定,或根据水质和工矿条件相类似的工厂运行经验确定。动态模拟实验应结合下列因素进行;
  1 补充水水质;2 污垢热阻值; 3 粘附速率;4 腐蚀速率;5 浓缩倍数; 6 换热设备材质;7 换热设备传热面的冷却水侧壁温; 8 换热设备内水流速; 9 循环冷却水温度;10 药剂的稳定性及对环境的影响。

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