NALCO循环水培训资料.ppt

循环冷却水处理基础,2012-03,水的基本知识,水，是极性分子,溶解能力很强,O-2,H+,H+,d+,d-,水中的主要物质,阴离子：SO4-2,Cl-,HCO3-,SiO3-2etc阳离子：Ca2+,Mg2+,Na+,K+Fe2+,etc溶解气体：O2,CO2,etc有机物：微生物，油脂等悬浮颗粒：泥沙胶体等水中阴离子的总当量数和阳离子的总当量数相等,水质分析项目及含义,电导率总碱（M碱度）pH硬度钙硬浊度总溶固,电导率,电阻率的倒数称为电导率，单位是s/cm2电导率仅决定于水中离子的多少和性质。代表了水中的含盐量,因此电导率越高水中含盐量越高。表示水中含盐量的另一单位是总溶解固体（TDS），其单位是ppm对普通水、炉水、冷却水在20oC、pH中性情况下，TDSppm0.7电导率s/cm,碱度,碱度指水中能与强酸发生中和反应物质的总量。一般水中碱度由氢氧化物、碳酸盐、重碳酸盐组成，称为总碱度。总碱度在甲基橙指示剂变色的等当点时所需的酸量HCO3-+CO32-+OH-M碱度碱度只存在于pH=4.3以上,pH,pH=-log10(H+mol/l),pH是水中氢离子浓度的负对数,硬度,一般将水中钙、镁离子称作硬度，钙离子叫钙硬度，钙、镁离子总量叫总硬度。硬度分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。总硬度与总碱度之差叫负硬度。,浊度,浊度是表示水中的悬浮物及胶体对光透过时所发生的阻碍程度浊度根据测量方法的不同分为三种直射光测定：单位为ppm折射光测定：单位为FTU散射光测定：单位为NTU浊度的各单位间无法进行换算,指水中溶解物质的总量。它也可以理解为水中的含盐量。溶解于水中的盐类，阴离子的总当量数和阳离子的总当量数相等。,总溶固,水中碳酸盐平衡,H2O+CO2H2CO3H+HCO3-H+CO3-2,PH与碳酸盐平衡密切相关,PH的变化会引起各类碳酸盐比例变化，外界引起某种碳酸盐的浓度变化也使PH变化PH=8.34是一个重要的分界点PH8.34,可忽略H2CO3，只考虑二级平衡PHPK2logHco3-+logCO3-2,循环冷却水处理,循环水系统类型循环水系统中要解决的问题循环水处理效果的评价水处理方案的实施纳尔科的水处理循环水处理常见问题及处理,循环冷却水系统类型,一次冷却系统闭路循环冷却水冷冻水系统热水系统敞开式循环冷却水,循环冷却水系统中的问题,腐蚀,微生物,结垢,微生物,循环冷却水的腐蚀及其控制,腐蚀的定义腐蚀是金属转变成金属氧化物的过程阳极：FeFe2+2e阴极：2H2OO24e4OH-金属在水中的腐蚀是电化学腐蚀,e-,e-,e-,FexOy,OH-,OH-,O2,铁腐蚀微电池,H2O,H2O,H2O,O2,Fe2+,阴极（氧减少）,阳极（金属流失）,腐蚀的常见类型,腐蚀的形式：根据腐蚀时腐蚀面积的大小，可分为以下几种一般腐蚀局部腐蚀点蚀电偶腐蚀氧浓差腐蚀不锈钢应力破裂,冷却水系统金属主要腐蚀形态,1、均匀腐蚀2、电偶腐蚀3、垢下腐蚀4、缝隙腐蚀（氧浓差腐蚀5、孔蚀6、汽蚀（空泡腐蚀）7、磨蚀8、微生物腐蚀9、不锈钢应力开裂,影响腐蚀的因素,pH（碱度）温度水的流速含盐量腐蚀性气体微生物,pH对腐蚀的影响,腐蚀的危害,损坏设备腐蚀产物成为软垢的一部分，增加软垢缩短设备寿命增加维修费用,腐蚀的控制,使用耐腐蚀材料，不易被氧化在金属表面形成耐腐蚀层，隔断与水的接触,如涂层。使用阴极保护剂，缩小阴极面积和点数使用缓蚀剂，对金属进行钝化避免不同金属的直接接触,常用的缓蚀剂,缓蚀剂是在金属表面形成一层膜，隔离金属与水的接触而达缓蚀目的。缓蚀剂的类型有沉淀膜型、氧化膜型、金属离子沉淀膜型、吸附膜型。,(1)、形成钝化膜,钝化膜：具有氧化作用的某些缓蚀剂，可直接或间接地氧化金属，使金属表面氧化，生成一层致密的Fe2O3钝化膜(几十埃）牢固粘附在金属表面，缓蚀效果很好，但如果加入量不足不能使阳极全部钝化会产生严重点蚀。氯离子、高温会破坏钝化膜。,(2)、形成沉积膜,沉积膜：当聚磷酸盐或磷酸盐的负离子与水中一定浓度的两价金属离子作用时，络合形成一个带正电荷的聚磷酸钙络合离子，以胶溶状态存在于水中。当与金属阳极反应生成的亚铁离子在金属表面上作用时，生成以聚磷酸亚铁钙为主要成分的络合离子，依靠腐蚀电流的作用沉积于阴极，形成致密的电沉积膜，阻滞溶解氧向金属表面扩散，从而抑制腐蚀反应速率。,(3)、形成吸附膜,有机物有可吸附在金属表面的亲水基团和遮蔽金属表面的疏水基团。要求金属表面有活性和清洁。,常用缓蚀剂种类,沉淀膜型聚磷酸盐(六偏磷酸钠三聚磷酸钠）正磷酸盐焦磷酸有机磷酸盐锌盐硅酸盐氧化膜型如铬酸盐钼酸盐亚硝酸盐钨酸盐金属离子沉淀膜型苯并三氮唑（BTA)甲基苯并三唑(TT)巯基苯并噻唑(MBT)吸附膜型有机胺，环胺、酰胺、酰胺羧酸,冷却水中的沉积物及其控制,冷却水中的沉积物及其控制,常见沉积物：水垢、污泥、生物粘泥,水垢是水中的溶解盐类结晶析出沉积在金属表面的物质（主要是硬度成分）。污泥是泥沙微生物残骸黏土胶体等沉积物生物粘泥是专指以微生物代谢物、残骸及菌团形成的沉积物,沉积物主要类型,(1)、难溶盐碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、锌盐(2)、腐蚀产物铁的氧化物、铜的氧化物、铝的氧化物(3)、悬浮物(4)、生物粘泥,垢形成的原因,水中所含盐类本身溶度积很小。循环水温度高，成垢盐类的溶解度随温度的上升而下降水在暴气过程pH上升，盐类溶解度下降水被浓缩后，离子浓度上升，超过溶度积，并超过过饱和度。,冷却水中影响水垢沉积主要因素,1、水质2、水温3、水流速度4、工艺条件,水的结垢性判断,Langlier饱和指数、Ryznar稳定指数饱和PHs的计算PHs=PK2_-PKps+PCa+2+P碱度饱和指数PHPHs0有碳酸钙沉积趋势=0既无沉积又无腐蚀75C热通量30,000Btu/hr/ft2流速750ppm磷酸盐30ppm铁2ppm铝0.5ppm较长半衰期,应力管理,系统应力,时间,低应力浪费水资源和化学药剂,应力常常在不知不觉中出现！,系统应力控制对于运行总成本的影响,压力下降、泵送和风扇操作,蒸发、排污和浓缩倍数,清洁、维护和维修,化学品性能,应用技术,监测,投加量,系统性能管理,产品技术,I.Mech.E.Data,系统应力影响所有的因素,循环冷却水的化学处理,合适的缓蚀剂有效浓度防止腐蚀合适的阻垢剂有效浓度防止结垢合适的分散剂有效浓度防止粘泥垢合适的杀菌剂有效浓度控制微生物生长,109,纳尔科公司水处理目标,纳尔科水处理目标,提供最少循环水排污和最佳性价比的方案;提供符合国家的环保要求的先进的水处理方案和自动监控监控设备；具有丰富经验的现场服务团队提供全面的技术服务，保证客户开车和正常生产期间系统安全、稳定、良好运行。避免由于水侧问题制约生产;避免由于水侧问题造成设备损坏;,110,纳尔科公司先进的水处理技术,纳尔科水处理技术,先进的管理理念先进的监测和自动加药设备3D-Trasar不断开发的高性能新药剂、环保方案：,111,先进的管理理念MOC,纳尔科水处理技术,Mechanical机械物理方面Operational操作管理Chemical化学品水处理的全过程围绕这三方面进行管理这是一个很重要的管理思路。具体说来就是要从机械（物理）、操作和化学品三方面同时着手，简称MOC，这是纳尔科公司努力创导的，而且在许多现场成功的解决了存在的问题。,达到世界一流处理工艺的秘诀,工程方法（MOC）,M=Mechanical(机械)O=Operational(操作)C=Chemical(化学),Mechanical机械方面,换热设备的状态，流速、表面温度、特殊工艺旁滤器系统泄漏（水和工艺）环境状况,某烯烃厂换热器流量测定,换热器表面温度测定,Operational操作管理,操作是指围绕水处理所进行的活动-加药、指标检测、水质调节等循环水的腐蚀、结垢和微生物的控制主要靠药剂，因此系统加药的平稳、准确至关重要，除此之外，必须有相应的水质监测以确保药剂浓度和水质指标受控。,Chemical化学品,根据水质的特性，设备的材质，工艺工况温度、流速以及环保要求选择合适的药剂及使用浓度和控制条件选择高性能的药剂会提升处理效果保证循环水中有足够的活性药剂浓度,实施自动化加药的原因,由于循环水的运行和处理为一连续的过程，因此，化学水处理也必须适应该过程药剂投加量过多或过少均会对系统造成有害的影响及浪费人工加药浓度波动大，有安全方面的问题,随时保持稳定的药剂浓度,自动化的加药设备随时检测系统中药剂浓度并根据需要补充投加药剂的模式,补水,循环泵,排污,热交换器,冷却水塔,取样水管线,PH计电导率仪浊度仪ORP仪,缓蚀阻垢剂,非氧化性杀菌剂,氧化性杀菌剂,酸/碱,传统的循环冷却水自动控制加药,F,F,就地PLC,分散剂,控制效果,补水,循环泵,排污,热交换器,冷却塔,冷却水取样水线,3DTRASAR,分散剂,非氧化性杀菌剂,氧化性杀菌剂,酸/碱,纳尔科自动控制加药设备,Direct（直接）Diagnostic（诊断）Detect（侦测）,缓蚀阻垢剂,3DTRASAR作为监控工具,最优运作状态,3DTRASAR在线监测自动加药控制系统,控制器荧光计pHORP2xNCM腐蚀探头温度(RTD)电导探头,2,7/6,3,4,5,5,1,3DTRASAR5500设备,3DTRASAR荧光探测模块,标记聚合物,TRASAR,微生物荧光标记,荧光示踪技术和加标聚合体,荧光示踪剂（TRASAR）惰性物质具有荧光性加标聚合体(THSP)用荧光单体进行标记;聚合物:分散/阻垢剂,TRASAR+HSP,聚合体的正常消耗,TRASAR与聚合物之间只有数值联系，没有化学联系。,应力下的TRASAR,时间,系统应力变化导致的聚合物消耗量增加，活性残余量下降。,3DTRASAR方案中的标记聚合物反映活性残余量。,3DTRASAR方案中的标记聚合物反映活性残余量。,应力下的3DTRASAR,虽然聚合物由于系统应力的变化消耗量提高，但是3DTRASAR仍然可以保持活性残余量不变。聚合物的总加入量是由3DTRASAR调节。,系统应力变化,分散剂用量,时间,3DTRASAR控制的活性残余量不变,聚合物加入量,系统效率得以保持,聚合物消耗量,3DTRASAR产品新特点,3DT方案中的聚合物分散剂THSP(Tag-HSP),Tag-HSPorTHSP与传统HSP的关系相同点:对磷酸钙、Zn、Mn、Fe、固体悬浮物等有很好的分散作用。不同点:THSP的荧光基团在聚合物上，可准确控制活性量；HSP必须依靠TRASAR指示总加入量。,TRASAR+HSP,Tag-HSP,3DTRASAR产品新特点,3DT方案中的双功能化合物PSO缓蚀-阻垢剂苛刻的环境中稳定(高钙硬,高水温，高卤素)缓蚀能力强,2,1,排污/取样,回系统,TRASAR,排放,处理效果,USLLSL,3DTRASAR技术概览,优化程序,3D网络,调制程序,下载数据文件3D数据记录,数据下载,导入,V100或自动报告,拨号连接,冷却水系统,无线连接,登录N,登录,可以选择当地语言报告-浏览和打印关键监测数据用户管理历史数据、曲线等,3DTRASAR网站服务,登陆网站,Nalco360服务概述,即时警示响应,纳尔科360专家中心,性能评估,自动报告,专家中心,24/7Coverage,经验丰富！纳尔科的员工化学化工专业学士或硕士学位全面的水处理和3DTRASAR培训名副其实的世界级的水准,HSP一种新型的,在高应力下（高温、高钙离子、低流速）有优良分散能力的聚合物。ActiBrom一种更好的氧化性杀菌剂。以溴代替氯有：较好的杀菌能力适应高pH环境与氨反应后仍然有杀菌作用较低的余卤需求具有粘膜剥离作用,NALCO先进的化学处理方案,纳尔科公司先进的化学处理方案,PSO一种新型的缓蚀阻垢剂，能有效的抑制金属的腐蚀，又有优良的阻碳酸钙能力；化学稳定性好，耐高温，耐氯。适用PH范围广，含磷低，对环保有积极意义。3DTRASAR在原有的示踪剂只在聚合物的基础上作了重大改进，分别对聚合物，缓蚀剂、微生物单独进行示踪。同时从三方面对冷却水水质进行实时监测并根据系统存在问题自动判断控制加药，对腐蚀、沉积、微生物问题进行能动地、全面的精细控制。,冷却水系统的运行管理原则,进行动态的、全过程的管理要定期进行MOC机械、操作、化学方面的调查和评估M冷却塔、换热器的运行状况及变化O操作控制，包括各项指标的受控情况（水质、腐速、粘附、粘泥等）C化学药剂的准确添加及其适应性应用新的软件使数据更直观和快速,水处理效果的评定指标,腐蚀监测腐蚀率方法：在线直读腐蚀率仪腐蚀挂片测试；监测换热器管标准：（碳钢）国标：小于0.125毫米/年（5mpy）中石化：化工0.075,炼油0.1毫米/年纳尔科：小于0.075毫米/年（3mpy）黄铜：0.004毫米/年不锈钢0.002毫米/年,水处理效果的评定指标（续）,沉积速率（粘附速率）方法：监测换热器管国标：结垢速率20MCM（mg/cm2.月）中石化：化工15MCM炼油20MCM在线污垢热阻仪测试污垢热阻3104m2小时。C/千卡,水处理效果的评定指标（续）,微生物控制细菌总数:标准：小于105个/毫升生物粘泥量：标准：5ml/m3中石化:化工3ml/m3炼油5ml/m3Legionella:军团菌：10（新加坡）0.1(英国）,国内目前水处理状况,药剂使用情况加药方式和监测药剂供应存在问题循环水系统设计不合理需要监测控制的水质项目水处理效果不够好浓缩倍数不高自动化程度低,国内水处理急需解决的问题,节省用水提高水处理效果加药及管理自动化,纳尔科的水处理特点,完善的水处理理论多年研究并不断发展的产品系列先进的监测控制技术3DTrasar:在线自动监测、控制加药自动控制电导率排污在线腐蚀率监测针对客户条件专门制定的水处理方案适合不同水质情况的多样化的水处理方案有效的现场服务和管理,纳尔科的水处理特点（续）,现场专家服务服务体系六个服务标准人员调查，系统调查，方案操作手册，服务计划，服务报告和业务总结应急服务技术支持上海、新加坡和美国的实验室和研究中心，ITC专家现场服务，360监控电子通讯,现场设计实施水处理方案要点,现场系统调查水质数据（包括丰水、枯水期）循环水系统工况装置的工艺条件现有水处理设施水处理管理情况用户存在的问题,实施化学水处理方案的要点,有针对性的水处理方案（不同地区水质，工况、行业等）先进的加药方式自动加药、加药量平稳必要的监测手段监测指标和一定的频率严格的现场控制及时监测、调整各项水质指标，确保受控及时故障排除准确的判断问题和解决问题。,水处理方案的实施步骤,清洗预膜清洗预膜注意事项水质的浊度、总铁PH值钙离子浓度其它,水处理方案的实施步骤（续）,常规处理常规处理任务是控制好水质指标需控制的水质指标如下（控制指标根据选定的处理方案定）,需要监测控制的水质项目,水质控制指标与腐蚀、结垢的关系,PH药剂浓度浊度总铁离子钙硬度和总碱度氯离子余卤细菌总数浓缩倍数,需监测的工艺参数,Turbinepoweroutput真空度关键换热器的出口温度压降关键换热器的水流速、流量水源变化腐蚀、沉积速率,现场管理注意事项,除了补水，还有其它水源进入冷却系统吗？冷却水曾经用于其它用途吗？如：冲洗冷却水系统存在泄露？冷却水系统曾经断水吗？冷却水系统的某个部分曾经被隔离吗？如：在反应器夹套中某些换热器的冷却水流曾经受限吗？冷却水系统有任何死角或间歇使用的区域吗？有化学品脱加吗？冷却水中有任何工艺污染吗？冷却水中有大气污染迹象吗？比如氨、二氧化硫、氧化氮,加药和监测设备运行状况检查,加药泵曾出过故障导致加药问题吗？仪器曾出过故障导致控制失效吗？是否定期、正确的校正TRASAR和其它仪表？曾因控制硬件故障导致控制失效吗？加药系统有否堵塞或泄露,循环冷却水处理常见问题的判断和处理,腐蚀问题,状况监测的腐蚀速率超标