冷却水系统中的冷却水和冷冻水的水质处理重要性

循环水的使用及水处理的重要性

用水来冷却工艺介质的系统，我们称作冷却水系统，通常可分为以下两种类型：直流冷却水系统和循环冷却水系统。其中，循环冷却水系统目前已被广泛地应用于各行各业之中，比如，石油化工、电力、冶金、医药、纺织、机械、电子等等传统工业企业中的工艺用循环冷却水系统，及各楼宇的中央空调用循环冷却水系统。

zui早使用的是直流冷却水系统，冷却水仅仅通过换热设备一次，用过后水就被排放掉。这种系统虽然投资少、操作简便，但它的用水量却很大，冷却水的操作费用也大，不符合节约使用水资源的要求，目前基本都改成了循环冷却水系统（除了海水中还在使用的直流冷却水系统），即冷却水用过后不立即排放掉，而是收回循环再用。从直流水系统到循环水系统，水资源的节约非常可观，例如：一个年产30万吨的合成氨工厂，如采用直流水系统，每小时用水量约25000T，而改成循环水系统，并以3倍的浓缩倍数运行，则每小时耗水量只需约550T。

冷却水循环后遇到什么问题？

腐蚀：冷却水在循环使用中，水在冷却塔内和空气充分接触，使水中的溶解氧得到补充,所以循环水中溶解氧总是饱和的,水中溶解氧是造成金属电化学腐蚀的主要原因,这是冷却水循环后易带来的问题之一。

结垢:水在运行中蒸发（尤其是在冷却塔的环境中），使循环水中含盐量逐渐增加，加上水中二氧化碳在塔中解析逸散，使水中碳酸钙或其它盐类在传热面上结垢析出的倾向增加，这是问题之二。

生物污垢：冷却水和空气接触，吸收了空气中大量的灰尘、泥沙、微生物及其孢子，使系统的污泥增加；冷却塔内的光照、适宜的温度、充足的氧和养分都有利于细菌和藻类的生长，从而使系统粘泥增加，在换热器内沉积下来，造成了粘泥的危害，这是水循环使用后易带来的问题之三。

冷却水循环后，冷却水补充水量可大幅度降低，节约了用水，这是我们所希望的。但水循环后突出的腐蚀、结垢和生物污垢等问题如不解决，生产装置的长周期、满负荷、安全稳定运行是难以保证的，那么采用循环水后所期望的经济、技术效益不仅不能充分发挥，而且将给企业带来许多危害——严重的沉积物的附着、设备腐蚀和微生物的大量滋生，由此形成的黏泥污垢堵塞管道或各种材料及设备严重受损等问题，会威胁和破坏工厂的安全生产；而由于各种沉积物使换热设备的水流阻力加大，水泵及相关设备的能耗大幅增加，传热效率降低，从而降低产品品质或生产效率，这一切都可能造成极大的经济损失，例如：电厂出现此类问题，必然使凝汽器凝结水的温度升高、真空度下降，严重影响汽轮机的出力和电厂的发电量，并且大幅增加能耗（有一个经验数值：发电机组真空度每下降1%，多耗燃料原油0.8%）。

所以，必须要选择一种科学合理、全面有效且经济实用的循环冷却水处理方案，使上述问题得到妥善解决或改善，水处理就是通过水质处理的办法来解决以上问题。如能真正做好水处理，不但能保证保质保量、安全生产，而且还能通过大幅降低能耗、节约材料、节约用水来降低生产成本，直接创造可观的经济效益，例如在电厂，就可以提高汽轮机凝汽器的真空度，一般可提高7～8％，提高汽轮机的功率，提高电负荷5～6％，增加发电能力；如应用在低压锅炉炉内处理，不但可将水处理运行费用从仅使用炉外处理方式时的0.5元/吨降到0.3元/吨左右，而且据统计，可使每台2t•h-1的锅炉节煤约5%；现代工业一般水冷换热器在未进行水处理时的寿命为2年左右，经水处理后的寿命可达7~8年，检修费和检修工作量可降低90%，一个小型化工厂由此节约的检修费即可达50万元。

科学合理且全面完整的化学水处理方案

循环冷却水的化学水处理就是通过在水中投加各种化学水处理药剂而达到解决或缓解沉积物附着、金属设备腐蚀和微生物滋生这三个问题，完整的技术过程应是针对循环水系统的水质、设备材质、工况条件选择缓蚀剂、阻垢剂、分散剂、杀生剂正确匹配组成水处理配方，并提出工艺控制条件、提供相应的清洗、预膜方案等，其中将缓蚀剂、阻垢剂、分散剂等组成配方、确定适宜的工艺控制条件，指导开车，提供技术服务，这是冷却水处理技术的主要内容。

循环水系统中的沉积物主要是水垢和污垢（淤泥、腐蚀产物及生物沉积物），天然水中溶解的各种盐类因受热等各种原因从水中析出，我们称之为水垢，有如：碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氯化物、硅酸盐等等，以钙盐为多。在化学水处理中使用阻垢剂时，不同的药剂对不同的垢起的作用差异很大；而水源不同（江河湖水、地下水、市政供水等等），水质差别也会很大（同一水源，不同季节，水质也会有差异），所以，必须先通过全面的分析，确定水中盐类的主要成分，即主要成垢物质，再选用合适的阻垢剂。

水中金属的腐蚀主要是有氧的电化学腐蚀，而化学水处理方法就是通过在水中投加缓蚀剂（以钝化膜、沉淀膜及吸附膜等等形式）覆盖于金属表面，起到减缓腐蚀的作用。所以，我们就得先了解系统中金属的种类，结合水质条件及运行参数，选择缓蚀剂，并确定处理方案。

在冷却水中会引起故障的微生物主要是细菌、真菌及藻类，如铁细菌、硫酸盐还原菌、硝化细菌及硫杆菌等等，它们有的会直接腐蚀各种金属或非金属，有的则会粘附其它杂质沉积附着，危害极大。得先确定系统中主要存在的微生物的种类及数量，结合水质的情况和运行的状况，选择针对性的杀菌灭藻剂，制定有效的杀菌灭藻实施方案。

总而言之，水处理在进入具体实施之前，先得通过各项分析，全面了解系统及水质的情况，有时对补充水可以用稳定指数、饱和指数等作腐蚀型或结垢型水质的预判，再通过实验，针对性地选择合适的缓蚀剂、阻垢剂及杀菌灭藻剂，并正确匹配组成高效的水处理配方。

在具体的水处理应用过程中，对于缓蚀、阻垢及杀菌需要作整体考虑，而往往缓蚀及阻垢剂也是复配使用的，有时，是一种水处理药剂兼具缓蚀及阻垢的功能，选择复合缓蚀、阻垢剂及杀菌剂组成配方并制定处理方案时，要全面考虑兼容性，突出“协同效应”，需要考虑以下的一些因素：

1)        是否适用于该冷却水系统运行的pH值范围；

2)        能否使冷却水的浓缩倍数达到设计要求；

3)        运行的费用和用户的经济条件，这里不仅要考虑水处理剂的费用，而且还要考虑原水预处理和排污处理的费用以及对工艺生产带来的影响；

4)        复合水处理剂或其中各组成药剂的供应来源；

5)        操作管理是否方便；

6)        当地环保部门的规定和对周围环境的污染；

7)        工艺生产发生事故时，泄漏的物料对水处理剂作用的干扰；

8)        水处理剂中的缓蚀剂、阻垢剂和配用的杀生剂的相容性；

9)        使用的换热设备的结构、材质以及预膜、涂料的处理情况。

日常运行中，还得考虑根据各种变化作相应的调整。

水处理的具体实施应按如下步骤进行：

如果需要，应该首先进行冷却用水的预处理；其次，是对系统的表面处理（清洗、预膜）；zui后，再进行日常的缓蚀、阻垢及杀菌处理。

1．补充水的预处理

由于地表天然水中混入的悬浮物、胶体物构成水的浊度，浊度太高则不能直接供冷却水使用。通常用混凝沉降、过滤等方法去除（离子交换也是预处理的一类）；有些地区的地下水含铁量或水中的硬、碱度过高，也需要通过预处理手段先降下来一部分，否则，冷却水使用过程中正常的水处理药剂将达不到理想的效果。

2．系统的表面处理

在进行日常缓蚀、阻垢及杀菌处理之前，先得对系统作表面处理，目的是清除金属表面的沉积物，预膜保护后，再投加日常水处理药剂。表面处理过程需注意几点：

1)        根据沉积物质的成份选择合适的清洗药剂，保证安全、高效；

2)        严格按技术要求完成整个操作流程，根据技术参数确定清洗终点（如：铁离子含量曲线、浊度曲线、电导率曲线等等），保证有效、经济；

3)        新系统投用之前，也需进行表面处理。对于新系统而言，正常投用前的冲洗只能清除安装过程中遗留在系统