循环水操作原理及日常维护注意事项.ppt

化工装置循环水操作原理及日常维护注意事项,循环水基础概念,监测换热系统：循环冷却水系统在正常运行过程中，应采用必要的监测手段，以随时掌握循环冷却水处理的效果，并根据监测所得的数据及时采取相应的措施，以其达到良好的效果。旁滤系统：旁滤的目的是保持循环冷却水水质，使系统在满足浓缩倍数的条件下有效的运行，在高浓缩倍数的条件下运行时，可减少补充水量和排污水量，减轻对环境的污染。但是高浓缩倍数过高，会给我们操作带来很大的困难，易对设备造成危害。,循环水基础概念,ChinaBluechemicalLtd.,4,循环水基础概念,敞开式循环冷却水系统,循环水基础概念,自然通风冷却塔机力通风冷却塔,循环水基础概念,循环水清洗预膜及正常加药为了控制循环冷却水流经的管道和热交换设备的腐蚀、结垢，必须向循环冷却水投加缓蚀阻垢剂。另外，在系统正常运行之前，必须先投加预膜剂，使金属表面形成一层完好的缓蚀阻垢保护膜。,循环冷却水系统运行中的问题,在冷却水系统中所发生的故障，一般分为如下两类：腐蚀故障工业冷却水系统中大多数的换热器和金属管线是由碳钢制造的，为此，以碳钢作为金属的代表来讨论金属在水中的腐蚀机理具有典型意义。结垢故障循环冷却水系统在运行的过程中，会有各种物质沉积在换热器的传热管表面，这些物质统称为沉积物。它们主要是由水垢、淤泥、腐蚀产物和生物沉积物构成,循环水腐蚀故障,碳钢腐蚀机理在阳极区，碳钢氧化生成亚铁离子进入水中，并在碳钢的金属基体上留下两个电子。与此同时，水中的溶解氧则在阴极区接受从阳极区流过来的两个电子，还原为OH-。这两个电极反应可以表示为：在阳极区(阳极反应)FeFe2+2e阴极区(阳极反应)1/2O2+H2O+2e2OH-当亚铁离子和氢氧根离子在水中相遇时，就会生成Fe(OH)2沉淀:沉淀反应Fe2+2OH-Fe(OH)2总反应Fe+1/2O2+H2OFe(OH)2,循环水腐蚀故障,图1碳钢在含氧中性水中的腐蚀机理,循环水腐蚀故障,如果水中的溶解氧比较充足，则Fe(OH)2会进一步氧化，生成黄色的锈FeOOH或Fe2O3H2O，而不是Fe(OH)3。如果水中的氧不充足，则Fe(OH)2进一步氧化为绿色的水合四氧化三铁或黑色的无水四氧化三铁。这就是我们经常观察水体颜色的意义。一旦系统腐蚀加剧，水体颜色就会第一时间表现出来。,冷却水中金属腐蚀的形态,全面腐蚀全面腐蚀又称均匀腐蚀或普遍腐蚀。对碳钢而言，均匀腐蚀主要发生在低PH值的酸性溶液中。局部腐蚀电偶腐蚀小孔腐蚀选择性腐蚀细菌腐蚀缝隙腐蚀晶间腐蚀应力腐蚀破裂腐蚀疲劳磨损腐蚀,冷却水中金属腐蚀的形态,电偶腐蚀异种金属在同一介质中接触，由于腐蚀电位不相等有电偶电流流动，使电位较低的金属溶解速度增加，造成接触处的局部腐蚀。而电位较高的金属，溶解速度反而减小，这就是电偶腐蚀，亦称接触腐蚀或双金属腐蚀。根据金属（或合金）在一定条件下测得的稳定电位的相对大小排列成电偶序,以此来判断其在电偶对中的极性和腐蚀倾向。,冷却水中金属腐蚀的形态,冷却水中金属腐蚀的形态,电偶腐蚀的控制在选材方面尽量避免由异种金属（或合金）相互接触。若不可避免时，应尽量选取在电偶序中位于同组或位置相隔较近的金属（或合金）。切忌形成大阴极一小阳极的不利于防腐的面积比。采取绝缘措施。,冷却水中金属腐蚀的形态,小孔腐蚀在金属表面的局部地区，出现向深处发展的腐蚀小孔，其余地区不腐蚀或腐蚀很轻微，这种腐蚀形态称为小孔腐蚀，简称孔蚀或称点蚀。,不锈钢在孔蚀的示意图,冷却水中金属腐蚀的形态,不锈钢在充气的含氯离子的介质中的形成孔蚀的过程:当介质中含有活性阴离子（常见的加氯离子）时，优先选择吸附在钝化膜上，把氧原子排挤掉，然后和钝化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物。孔内主要发生阳极溶解:FeFe2+2eCrCr3+3eNiNi2+2e若介质呈中性或弱碱性，孔外的主要反应为：若介质呈中性或弱碱性，孔外的主要反应为：1/2O2+H2O+2e2OH-,冷却水中金属腐蚀的形态,碳钢在含氯离子的介质中的形成孔蚀的过程:碳钢表面上氧化皮的不连续性，或表面存在硫化物夹杂，可使它在含氯离子充气的水中产生孔蚀。硫化物（MnS）可按下式溶解或生成H2S：MnS+4H2OMn2+SO24-+8H+8e产物使孔内介质酸化，加速阳极溶解。由于硫化物电位比基体金属为高，蚀孔在基体金属一侧发展。孔内生成（FeCl2+HCl+H2S）的酸性浓溶液,孔外钢表面是阴极、发生氧还原反应。,冷却水中金属腐蚀的形态,碳钢孔蚀机理示意图,冷却水中金属腐蚀的形态,影响孔蚀的因素金属或合金的性质，表面状态，介质的性质，PH值，温度和流速等都是影响孔蚀的主要因素。孔蚀的控制从孔蚀的内因出发，选用耐孔蚀合金作为设备、部件的制备材料。从孔蚀的外因出发，尽量降低介质中卤素离子的含量，（如氯离子和溴离子的浓度，其余离子的浓度则关系不大）。对循环体系，要加入缓蚀剂。对缓蚀剂的要求是，增加钝化膜的稳定性或有利于受损的钝化膜得以再钝化。采用外加阴极电流保护可以抑制孔蚀。,冷却水中金属腐蚀的形态,选择性腐蚀合金在腐蚀过程中，腐蚀介质不是按合金的比例侵蚀，而是发生了其中某种成分（一般是电位较低的成分）的选择性溶解，使合金的机械强度下降。例如:黄铜管(30%锌和70%铜)在海水中的脱锌。在腐蚀过程中，其表面的锌逐渐被溶解，最后剩下的几乎全是铜，黄铜有表面由黄色变为红色。,冷却水中金属腐蚀的形态,黄铜脱锌类型（a）层状脱锌（b）栓状脱锌,冷却水中金属腐蚀的形态,影响因素及控制方法介质中的溶解氧有促进脱锌的作用，因为锌是相当活泼的金属，能够通过水的阴极还原生成氢气和氢氧根离子。溶液含氯离子，或黄铜表面上的疏松的垢层或沉积物（有利于形成缝隙腐蚀的条件）都能促进腐蚀，反之则减轻腐蚀。造膜和缓蚀剂保护,冷却水中金属腐蚀的影响因素,PH值水中阴离子水中的Cl-、Br-、I-等卤素离子能破坏碳钢、不锈钢和铝等表面的钝化膜，增加腐蚀反应的阳极过程速度，还能引起金属的局部腐蚀。水的硬度水中钙、镁离子的存在一般来说能降低水的腐蚀性，但水中钙、镁离子浓度过高时生成碳酸钙、硅酸镁垢，引起垢下腐蚀。水中溶解的气体氧在中性水中对一些金属的腐蚀起着重要作用。在被腐蚀的金属表面上，它是阴极去极化剂，促进金属的腐蚀。但在某些情况下，氧又是一种氧化性钝化剂，它能使金属钝化，免于腐蚀。,冷却水中金属腐蚀的影响因素,二氧化碳溶于冷却水中，生成碳酸或碳酸氢盐，使水的PH值下降。水的酸性增加，将有助于氢的析出和金属表面膜的破坏。硫化氢是进入冷却水系统中的有害气体之一，它会加速铜、钢和合金多见的腐蚀，尤其是加速凝汽器铜合金管的点蚀。溶解的二氧化硫降低循环冷却水的PH值，增加它对金属的腐蚀性。盐类浓度的影响根据缓蚀剂的种类不同，盐类影响的程度也不同，然而，与二价金属盐合用的缓蚀剂，不易受到盐类的影响。通常，盐类浓度增加时，采取的措施是：降低系统的浓缩倍数，使冷却水的盐类浓度降低，同时稍微提高药剂浓度。改用含二价金属盐的耐盐性较好的缓蚀剂。脱盐。,冷却水中金属腐蚀的影响因素,水中悬浮固体当冷却水的流速降低时，悬浮物容易在换热器部件的表面生成疏松的沉积物，引起垢下腐蚀。当冷却水的流速过高时，悬浮物的颗粒容易对硬度较低的金属或合金产生磨损腐蚀。介质流速在淡水中，金属的腐蚀主要是耗氧腐蚀。因此在流速较低时，金属的腐蚀速度随水流速的增加而增加。当水流速足够高时，足量的氧到达金属表面，使金属钝化。如果钝化发生，金属的腐蚀速度将下降。如果流速继续增加，这时水对金属表面上钝化膜的冲击腐蚀将使金属的腐蚀速度重新增大。,冷却水中金属腐蚀的影响因素,水的流速和碳钢腐蚀速度关系,冷却水中金属腐蚀的影响因素,介质温度一般地讲，金属的腐蚀速度随介质温度的增加而增加。在敞开式的循环冷却水中:在温度较低时，金属的腐蚀速度随温度的升高而加快。此时，虽然氧在水中的溶解度随温度的升高而下降，但这时氧的扩散速度的增加起主导作用，因而到达金属表面的氧的流量增加,这一倾向一直延续到77。之后，金属的腐蚀速度随温度的升高而下降,此时氧的溶解度降低在起主导作用。,冷却水中金属腐蚀的控制方法,循环冷却水系统中金属腐蚀的控制方法甚多，常用的主要有以下四种：(1)添加缓蚀剂；(2)提高冷却水的PH值；(3)选用耐蚀材料制造的换热器；(4)用防腐涂料涂覆。这些腐蚀控制方法各有其优缺点和适用条件，可根据具体情况灵活应用。,冷却水中金属腐蚀的控制指标,设计规范中对循环冷却水系统中腐蚀控制指标规定：碳钢换热器管壁的腐蚀速度宜小于0.075mm/a；铜合金和不锈钢换热器管壁的腐蚀速度宜小于0.005mm/a。我们单位要求为：碳钢腐蚀率：0.046mm/a不锈钢腐蚀率:黄铜纯铜硬铝碳钢一般来讲，硫、磷或硫化物夹杂物含量低的合金耐受硫酸盐还原菌腐蚀的能力较高。（2）控制水质控制水质主要是控制冷却水中的氧含量、PH值、悬浮物和微生物的养料。（3）采用杀生涂料涂料中添加能抑制微生物生的杀生剂（例如偏硼酸钡、氧化亚铜、氧化锌、三丁基氧化锡等）是人们常采用的一些控制微生物生长、破坏涂料和引起腐蚀的有效措施。,循环冷却水系统中的微生物及其控制,（4）清洗进行物理清洗或化学清洗，可以把水中微生物所需的养料、微生物生长的基地（例如黏泥）和庇护所（例如腐蚀产物和淤泥）以及微生物本身从冷却水系统中的金属设备表面上除去，并从水系统中排出。（5）防止阳光照射藻类的生长和繁殖需要阳光，应避免阳光的直接照射。（6）旁流过滤通过旁流过滤，可以在不影响冷却水系统正常运行的情况下除去水中大部分微生物。（7）混凝沉淀在源水的前处理过程中，用这种方法除去的微生物可占水体中微生物的80%左右。,循环冷却水系统中的微生物及其控制,（8）用杀菌灭藻剂处理杀菌、灭藻处理一般在严重发生粘泥的系统中，要同时采用氯剂处理和与氯处理作用机理不同的药剂处理。抑制微生物增殖的处理具备这种效能的药剂有有机氮、硫类药剂和胺类药剂。防止附着处理微生物在固体表面的附着与微生物分泌的粘性物质有关。防止附着处理，就是用药剂作用于粘质物，使之变性，得以使微生物的附着性下降。对微生物有这种防止附着效果的药剂，有季铵盐类药剂和溴类药剂等。,循环冷却水系统中的微生物及其控制,剥离处理通过药剂使粘质物变性，使粘泥的附着力下降，以及由于药剂与粘泥反应，产生微小的气泡，以物理方法使粘泥剥离。因此，投加药剂后，通过增加流速，可以提高剥离效果。具有粘泥剥离效果的药剂有过氧化物和胺类药剂等。淤泥分散处理把已经絮凝的淤泥加以分散。分散了的悬浮物颗粒随污水排出，减少了淤泥的堆积量。,循环冷却水系统中的微生物及其控制,优良的杀生剂应具备的条件：（1）能有效地控制或杀死范围很广的微生物一细菌、真菌和藻类，特别是形成黏泥的微生物，即它应该是一种广谱的杀生剂；（2）在不同的水质条件下，它易于分解或被生化处理而失去毒性；（3）在游离活性氯存在时，具有抗氧化性，以保持其杀生效率不受损失；（4）在使用浓度下，与水中的一些缓蚀剂和阻垢剂能彼此相容；（5）在水系统运行的PH值范围内有效而不分解；（6）在对付微生物黏泥时具有穿透黏泥和分散或剥离黏泥的能力；,循环冷却水系统中的微生物及其控制,杀生剂的作用机理(1)破坏细胞结构损坏细胞壁杀菌剂使细胞壁纤维及结构变形，从而不能完成正常的生理功能。有的使细胞壁形成受阻，而使细胞壁崩解致使细胞质体裸露。破坏细胞膜杀菌剂可使膜的“镶嵌”处及疏水链中裂缝增加或变大，或者杀菌剂分子的亲脂部分溶解膜上的脂质部分使成微孔。如季胺盐类杀菌剂就是这种作用，甚至膜上的金属离子被螯合破坏。(2)破坏线粒体的机能线粒体是细胞呼吸贮能的重要所在，如酚类可以抑制与氧化有关的酶和辅酶，双氯酚可以与-SH反应作用于辅酶A使脂肪氧化受阻，醌类能干扰电子传递,循环冷却水系统中的微生物及其控制,(3)核酸代谢受阻DNA、RNA和mRNA是遗传和蛋白质合成的物质基础，杀菌剂可以“掺假”到核酸中去，还可能抑制蛋白质合成。(4)对酶系作用杀菌剂使酶的含量减少或使酶的活性降低，致使物质代谢失去平衡。如酚类在极低浓度下可使部分酶失活，而另一些酶则提高活性，从而加剧不正常代谢，或者造成人工反馈性抑制而使细菌中毒。(5)与细胞内组分的作用这主要指点代谢物分子中功能团与杀菌剂作用，如与细胞内反应最多的功能基-SH反应、与-NH2反应，干扰细胞内氧化还原过程；或者螯合细胞内的微量元素使有的酶的失去活性。,循环冷却水系统日常维护,正常维护内容：（1）系统水量的调整系统补充水量及排污水量的管理非常重要。这是浓缩倍数能否提高的关键。（2）加药量的调整科学的加药应保证系统中的药剂浓度控制在指标范围内。这也是我们平时注意的关键。药品的使用量以及如何节约使用药品。（3）现场动设备维护保养透平的运行参数及现场情况。透平出现故障，我们运行成本每个班都要增加一万多元。凉水塔风机运行参数及现场情况。我们凉水塔风机没有备用风机，一旦风机出现异常，对整个系统影响相当大。装置要减负荷满足凉水塔的冷却能力。凉水塔风机齿轮箱的油位、温度、振动，电机轴承都是平时巡检时特别需要注意的地方。旁滤系统的维护。,循环冷却水系统日常维护,旁滤系统运行不正常，旁滤的量少会导致我们水池内浊度增加，最终导致设备结垢。正常巡检时要特别关注旁滤的量。一期旁滤设计能力为450M3/H,二期旁滤设计能力为720M3/H，我们由于补水中的浊度较低，目前运行的数据比设计值低。电机泵的正常维护与保养电机两侧的轴承温度及油品质量和油位。泵的轴承及填料，润滑脂。泵出口电动阀及止逆阀。电机绕子及转子的温度。电机冷却风扇的异常声音。一旦启动电机运行，我们没有备用泵可用，现场要加强对电机泵巡检。,循环冷却水系统日常维护,加药泵的维护。加药泵有备用泵，但平时巡检要注意泵的加药量及药槽液位，通过运行指标和药槽液位来确定泵是否打量。（4）现场静设备的维护旁滤池及旁滤罐是否有泄漏情况二期循环水是否溢流上塔管线是否有沙眼。凉水塔墙面是否有漏点水池内壁及梁柱的青苔是否生长情况水池内是否有异物手拉葫芦是否完好滤网的吊耳是否完好凉水塔的填料及布水情况，水量是否分配均匀。,循环冷却水系统日常维护,（5)