空分装置冷却水系统

1、冷却水系统学习资料目 录一冷却水系统介绍31.冷却水系统计算31.1冷却水系统方程31.2冷却塔效率41.3系统效率42.冷却水系统的类型52.1直流系统52.2闭式循环系统62.3开式循环系统73.冷却水系统组成部分83.1冷却塔93.2冷却塔风机123.3冷却水泵123.4过滤系统133.5机械冷却器143.6蒸发冷却器153.7直接冷却器16二、安全隐患和预防措施171主要安全隐患172维修准备工作18三、冷却水处理181管理人员的职责182冷却水处理的目的193冷却水处理系统的组成194水垢214.1水垢的形成214.2水垢的影响214.3水垢的控制措施225腐蚀235.1腐蚀的形成2

2、35.2 腐蚀的控制245.3腐蚀抑制剂的选用246污垢256.1污垢的形成256.2污垢产生的影响266.3沉淀污垢的控制266.4生物污垢的控制277.冷却水的浓缩循环288.冷却水预处理299.旁滤系统30四、冷却水系统故障排查311.冷却水流量偏低312.冷却水温度偏高323.冷却水温度偏低334.冷却水压力偏低345.水损耗偏高346.化学处理方面的故障排查356.1 ph偏高356.2 ph偏低386.3 ph过度波动406.4电导率偏低416.5电导率偏高436.6冷却水含有杂质446.7其他故障排查内容45一冷却水系统介绍1.冷却水系统计算1.1冷却水系统方程以下方程被用于计算

3、冷却水的性质： 趋近温度 =t（出口气体或工艺流体） t（进口水） 冷却水温升 = t（出口水）- t（进口水） 冷却水流量（立方米/小时）=（kw*0.86）/（冷却水温升） 对于1.5米/秒的流速，冷却水管路尺寸 = 0.6 * sqrt（冷却水流量（立方米/小时）简写释义简写释义cr浓度比或循环次数rr蒸发速率（立方米/小时）mu补充速率（立方米/小时）hti保持时间指数（时数）bd排放速率（立方米/小时）tds总溶解固体量（毫克/公升）e蒸发速率（立方米/小时）capacity冷却系统体积（立方米）t时间（时数）dt冷却塔温差（c）浓度比：蒸发率： （这是理论蒸发速率。由于进入冷却塔的

4、空气的相对湿度，因此实际蒸发速率可能较低）补充速率： 保持时间指数： 1.2冷却塔效率性能试验：在运行试验过程中，如果冷却塔是在接近设计条件下运行，通常对湿球温度差（冷水温度减去湿球温度）和温度范围差（热水温度减去冷水温度）进行检查。注意，可以对冷却塔的设计性能曲线进行评审，从而根据在测定范围和水流率下测定的湿球温度来预测冷水温度，以此对冷却塔性能进行监测。如果冷却塔并不是在设计条件下运行，性能曲线的准确性将降低。何时进行试验 在试运行时进行试验 在大修之后进行试验 定期进行试验以确保冷却塔的效率没有降低试验要求准确地确定水流量。对于所有的设计条件，试验通常要求准确率为5%。1.3系统效率性能

5、试验应对冷却系统的以下参数进行监测以确保有效性： 冷却器温差 水流速 排污 补充水消耗量 空气冲击冷却器温差：应对所有的重要温差（出口工艺气体/流体 进口冷却水）进行例行和系统记录。应对照设计和温升，对这些温差进行监测。应与水处理部门代表每个月对结果进行一次评审。水流速：流经系统的水流速应超过或等于1.5米/秒（管侧）或0.6米/秒（壳侧）。在对系统进行平衡时，要求特别注意与冷却塔之间的距离最远的设备，因为这些设备的流量和压力通常是最低的。这是试运行过程中的一项关键步骤，以确保整个设施的水平衡。如果没有在试运行过程中对水流量进行平衡，在温差升高表明出现问题之后，可能无法纠正低流量区域内的硬化沉

6、淀物导致的水流量失衡。排污：应确保排污与设计浓缩循环次数相一致。过量排污可能导致循环次数显著减少，表明系统出现问题或者补充水消耗量发生变化。补充水消耗量：冷却塔补充水流率取决于某些因素，其中包括蒸发速率、浓缩循环次数和冷却塔性能。补充水流率的显著升高或降低表明系统可能发生机械问题或其它问题。空气冲击：如果出现结垢和沉淀问题（尤其是在壳侧冷却器中），建议安装空气冲击接头。2.冷却水系统的类型2.1直流系统流程描述: 在直流系统中，水不经循环流经系统。使用: 林德的生产装置通常并不采用直流系统。直流系统通常被用于位于海边或河边的发电站。水取自贮水池（例如河或海），在流经换热器之后被排回贮水池。缺点

7、：直流系统不仅浪费水，而且如果出口水被排入自然水道，还可能导致热污染。以下原因导致直流系统涉及高成本： 由于缺乏回收利用，水处理化学剂的价格高昂 如果冷却器出现问题，无法在运行的同时对化学清洗剂进行循环 系统要求采用耐腐蚀材料2.2闭式循环系统流程描述：在闭式循环系统中，冷却剂连续流经系统，并且通过一组冷却剂/大气换热器进行冷却。冷却剂并不暴露于大气。使用：在以下情况下，闭式循环系统被广泛用于林德的生产装置： 优质冷却水是一项关键要求 不能提供优质水 气载污染物水平导致无法使用开式蒸发系统 环境温度达到零度以下的无人值守设施优点： 水或化学剂损耗很低 溶解矿物质浓度可忽略不计 在水供应量有限的

8、情况下具有实用优势 可以在以下区域运行： 高水平气载污染物（例如沙尘）区域 极冷气候区域 无人值守区域缺点：闭式循环系统的缺点包括： 换热设备涉及高安装成本 无法实现低冷却水温度和低湿球温度差，从而导致较高的动力成本2.3开式循环系统流程描述：在开式循环系统中，在冷却塔中通过蒸发对水进行冷却。水被抽送到冷却塔顶，在向下流经冷却塔时，水与空气接触并且蒸发。位于冷却塔顶的冷却塔风机产生空气流。被冷却水被收集在塔池中并且被抽回装置进行使用。水被连续循环和使用，蒸发的浓缩效应导致水中的矿物含量升高。使用：开式循环系统目前是林德气体装置采用的热传递的最常用的设计。优点： 安装成本较低 能够处理大范围的热

9、载荷 冷却温度接近湿球温度缺点： 水损耗 要求添加化学剂并且实施水化学管理 溶解固体浓度 要求大量供水 可能冻结 可能出现军团菌问题3.冷却水系统组成部分开式循环冷却水系统通常包括以下部件： 冷却塔 冷却水泵 风机 水处理设备 过滤系统 管道 机械冷却器，其中包括： 一个直接冷却器 多个换热器 一个蒸发冷却器（在某些装置上）图示：该图显示空分现场的冷却水系统的典型部件和布置。3.1冷却塔冷却塔流程：在冷却塔中，水与空气接触。如果空气没有完全饱和，水将蒸发，直至空气饱和，从而将空气冷却到接近湿球温度的水平上。然后采用冷空气对水进行冷却。冷却原理：在冷却塔中采用以下两种方式对冷却水减温： 采用热传

10、递。由于冷却水与吸入空气流之间的温差，大约25%的热量被传递。 采用质量传递。当一小部分循环水被蒸发时，大约75%的热量被传递。当水蒸发时，从空气中吸收热量，从而对水进行冷却。蒸发导致大约12%的循环水损耗。湿球温度：在冷却系统中，湿球温度被用于测量环境气温。当温度计表面处于饱和湿状态时，得出湿球温度。趋近温度：水在冷却塔中能够被冷却到的最低温度取决于环境湿球温度和冷却器设计。如果冷却塔的效率是100%，冷却塔产生的冷却水温度等于湿球温度。实际上，冷却塔产生的冷却水温度略高于湿球温度。趋近温度是湿球温度与冷却塔出口水温度之间的温差。设计温差通常是23c（在夏季高湿球温度条件下）。注意，在较低的

11、环境湿球温度条件下，相同的冷却塔的温差可能达到710c。每一个冷却塔都有性能曲线，用于预测在预期环境湿球温度条件下的冷水温度。结构：冷却塔通常包括： 一个热传递介质（填料）段，水和吸入空气在这里被混合以促进有效的热传递 用于防止冷却水滴被风机抽出冷却塔的漂流消除器 一个风机 水分配器 一个用于收集被冷却水、补充水和处理化学剂的塔池水流量与空气流量比：冷却塔的性能取决于水流量与空气流量比（l/g比）。 水流量分布应在整个冷却塔中保持恒定。如果大部分水沿着冷却塔一侧向下流动，同时大部分空气沿着冷却塔另一侧向上流动，冷却塔的性能将受到影响。冷却塔应在接近设计空气和水流量的条件下运行，以保持空气与水之

12、间的有效接触。水分配器和冷填料必须清洁以确保均匀的流量。如果安装了回水平衡阀，应对这些阀门进行调节，以确保水在冷却塔中的均匀分布。降低水流量或提高空气流量将提高性能。空气/水接触方法：在冷却塔中，通过淋水填料或薄膜填料来实现水与空气之间的接触： 淋水填料： 成本较低，空气流阻力最低 效率较低，水滴较小 很少用于比欧西的生产设施（因为效率较低） 薄膜填料： 是行业标准 易于结垢（生物碎片、水盐碱或气载粉尘导致结垢） 效率较高，水表面积增大冷却塔损耗：导致冷却塔损耗的原因包括： 蒸发 水雾（从风机排出的饱和空气中挟带的水滴）安装水雾消除器来尽量减少水雾 风将水吹出冷却塔导致风阻 维修不当导致泄漏

13、排污（对系统中的水进行排放，通常约为循环流量的0.4%）防止水损耗：如果检测出过高的水消耗量，水可能通过漂流和风阻发生损耗。可以对现有的漂流消除器进行修理或者使用高效消除器来加以改进。可以在塔室之间安装隔板来控制风阻。升载和降载能力：冷却塔通常有一个大范围的升载和降载能力。如果预测到大范围的载荷波动，可以安装多个泵、多个塔室和两个风机来提高运行灵活性。冷却塔受到填料承受的水载荷的限制： 水载荷过高将导致填料液泛，从而对性能造成不利影响 水载荷过低将导致填料缺水并且形成干区，从而对性能造成不利影响并且导致薄膜填料沉淀冷却塔类似于所有其它换热器：虽然可以将热量和载荷提高到设计水平以上，但是将导致大

14、温差。在较低的热量和类似的水载荷条件下运行冷却塔将缩小温差（相对于设计水平）。3.2冷却塔风机用途：冷却塔风机被用于控制流经冷却塔的空气流量。改变空气流量：可以采用以下方式来改变空气流量： 风机启停 改变风机转速 改变风机叶片角度自然对流：由于自然对流，即使风机已被停止，仍然存在某些空气流动。风机叶片角度：改变风机叶片角度是改变空气流量的一种基本方式。 并不是由操作人员来改变风机叶片角度，应首先对系统进行仔细研究，同时考虑到电机和齿轮箱载荷和潜在振动效应，然后才能改变风机叶片角度。3.3冷却水泵用途：通常采用冷却水泵来控制流经装置的冷却水流量。控制水流量：可以采用以下方式来改变冷却水流量： 一

15、个或多个冷却水泵启停 调节冷却水泵出口阀 调节冷却器平衡阀泵压力：流经泵的流率随着泵的排出压力而发生变化。提高压头将导致流率降低，直至达到最高压头并且流率降至零。降低压头将导致流率升高。泵功率与压头和流率成正比。压头或流率升高将导致功率以相同的百分率升高。随着冷却水流量升高，系统压降也将升高，从而导致泵压头升高。例如，在一个运行两个泵的冷却水系统中，启动第三个泵将导致泵压力升高，从而导致运行泵的流率降低。因此，虽然流量将升高，但是流量升高不会达到50%。系统阀门：如果冷却水系统阀门被过度打开，冷却水流率将降低。在对冷却器进行平衡时，应记住这一点。补充水泵：使用补充水来补充蒸发和排放（其中包括侧

16、流过滤器反冲洗）导致的系统损耗。备用设备：备用设备（例如冷却风机和泵）应轮流运行，例如每周启停一次，以确保对备用泵进行定期试验，并且减轻死角中的微生物生长风险。将一个泵作为常设备用泵能够降低两个泵同时失效的可能性，这种假设是不正确的。在实践中，将一个泵作为备用泵将导致以下后果： 水和固体在蜗壳中积聚 油脂排出 滚动轴承点蚀和变形 水份在电机绕组和接线盒中积聚运行泵和风机的数量：应注意运行泵和风机的数量。当装置或装置的一部分被停机时，应降低冷却水流量以降低成本（视情况而定）。可以停止泵或风机来降低冷却水流量。注： 应确保充分数量的泵和/或风机处于运行中，以提供尽可能冷的水。为了降低成本而停止泵可

17、能导致冷却系统冻结、腐蚀或结垢，应记住这一点。在降低水流量之后，应对冷却系统进行全面检查。3.4过滤系统旁滤器：使用旁滤器来清除冷却水中的固体和悬浮物。通常大约25%的循环流量流经旁滤器，旁滤器出口水中的悬浮固体含量低于1毫克/公升。反冲洗：在反冲洗过程中，水向上流经介质床底部以清除悬浮材料，从而对过滤器进行清洗。可以使用补充水或冷却塔水进行反冲洗。但是，在小型设施中，如果反冲洗持续时间过长，塔池水位将降低，从而导致化学剂损耗和电导率波动。3.5机械冷却器机械冷却器的用途：机械冷却器是用于清除装置流程和机械中的热量的换热器。通过冷却水系统向机械冷却器提供冷却水。机械冷却器的类型：用于空分装置的

18、大部分机械冷却器都是壳管式换热器。这些机械冷却器通常包括： 压缩级间的中间冷却器 后冷却器 油冷却器 电机冷却器此外，还有以下两种机械冷却器： 直接冷却器（参见：直接冷却器） 蒸发冷却器（在某些装置上）（参见：蒸发冷却器）机械冷却器的性能：压缩机功率取决于每一级的进口空气温度，因此机械冷却器的气体出口温度越低，压缩机功率越低。因此，机械冷却器的性能取决于气体出口温度与冷却水进口温度之间的温差。温差应尽可能接近设计水平。为此，冷却器必须获得充分的冷却水。一般而言，冷却水流量越高，温差越小。对流入机械冷却器的水流量进行平衡：必须对流入所有机械冷却器的水流量进行平衡，以确保冷却水系统的最佳性能。由于

19、能够供应的总水量存在实际限制，因此要求进行平衡。提高流入一个冷却器的水流量通常意味着降低流入另一个冷却器的水流量。注意：根据冷却系统设计，要求在开机时并且定期对水流量进行平衡。水节流：如果要求水节流从而对换热器进行平衡，必须注意确保水流速不低于1.5米/秒，以避免悬浮固体沉淀。水排出温度也可以被用于水流量监测。如果是壳侧水，可能难以达到超过0.6米/秒的流速。机械冷却器的性能：机械冷却器的冷却水温升是一个重要的性能指标。随着水流量升高，温升降低。与此同时，气体出口温度必须尽可能低。建议对冷却水流量进行平衡，从而尽量降低机械冷却器的温差和温升。如果机械冷却器存在以下条件这表明大温差和高温升水流量

20、不充分小温差和低温升超过设计水流量大温差和低温升合理的水流量，但是冷却器将结垢3.6蒸发冷却器用途：在某些空分现场，蒸发冷却器被用于冷却水的进一步冷却。蒸发冷却器使用装置的废产物（通常是干燥污氮）而不是空气用于冷却水的进一步冷却。运行基础：空分装置的污氮的露点非常低（通常约为100k），处于大约280k的环境温度条件下。污氮向上流经一个填料冷却塔，同时冷却水向下流经填料。对小部分水进行蒸发来实现冷却效应，从而对剩余液体进行冷却。典型的冷却器布置：该图显示了直接冷却器和蒸发冷却器的典型布置。与氮有关的问题：蒸发冷却器通常使用氮，这意味着可能存在窒息危险。这意味着： 无法对水分布进行密切观察 鸟类

21、可能坠入冷却塔中并且堵塞填料低水温：由于气体是干燥的，因此湿球温度非常低，可能低于冰点。出口水温度通常取决于能够提供的气体流率。如果气体流率较高，水温度可能非常低，冻结可能导致堵塞。水处理要求：气体中不含二氧化碳可能导致冷却水ph发生显著变动。这可能意味着要求将特殊水处理设施用于蒸发冷却器。3.7直接冷却器直接冷却器的用途：直接冷却器在空气与冷却水之间提供直接接触。这意味着可以实现大约2c的温差（相对于壳管式换热器中的温差8c）。此外，水的洗涤效应有助于降低粒子含量并且清除空气中的某些可溶性污染物。温度：和其它冷却器一样，应将温差和温升控制在设计水平上。水夹带：水流量过高可能导致大量水滴挟带甚

22、至冷却塔液泛并且可能对下游设备造成重大不利影响。底板结垢：装置底板的高温差意味着在底板穿孔处非常易于结垢。因此，需要进行非常有效的水处理，并且应定期对底板进行检查和清洗。二、安全隐患和预防措施1主要安全隐患与冷却水系统有关的主要安全隐患包括： 军团菌 冷却水处理化学制剂 环境影响 与电气设备有关的安全隐患 与旋转设备有关的安全隐患 封闭空间 军团菌 ：军团菌是一种存在于河水和湖水（尤其是循环冷却水系统）中的细菌。必须设置处理和监控系统，以确保空分有效的控制和防护。冷却水处理化学制剂 ：在冷却系统中添加冷却水处理化学制剂从而避免过度腐蚀、形成水垢和污垢以及生物生长。由于冷却水处理化学制剂中可能含

23、有酸、碱、强氧化剂、毒性化合物或皮肤致敏剂，因此在对这些化学制剂进行处理时，必须配备相应的个人防护装备（ppe）。 环境影响 ：各种冷却水化学制剂被用作生物灭杀剂并且被用于腐蚀空置。这些化学制剂包括磷酸盐、氯化物、生物灭杀剂、膦酸盐、聚丙烯酸脂和锌，其中某些具有生物毒性的化学制剂的使用受到严格控制。必须按照当地环境法规，对冷却塔的排放和吹除进行控制/处理。 与电气设备有关的安全隐患 ：在对冷却水泵和风机进行维修之前，必须对这些设备进行电气隔离并且申领作业许可证。在对化学制剂添加系统泵进行维修之前，也必须对这些设备进行电气隔离并且申领作业许可证。 与旋转设备有关的安全隐患 ：关于与冷却水泵和风机

24、有关的安全隐患的进一步说明，参见：与旋转设备用过的安全隐患 封闭空间 ：冷却系统的某些部件（比如冷却塔、直接接触冷却器或汽化冷却器）属于封闭空间。 在对这些系统进行维修规划之前，应参阅 ims-26-03 : 作业许可证制度。 2维修准备工作 在对冷却水系统的任何部件进行维修准备的阶段，应确保： 已经申领了作业许可证 已经针对所有的封闭空间采取了措施 已经准备好了必要的工具和备品备件 已经对待维修设备进行了电气和机械隔离 已经对待维修设备进行了降压 已经完全了解了待进行的维修作业三、冷却水处理1管理人员的职责水处理公司负责水处理方案的设计。但是，当地管理人员对有效的水处理承担最终责任。当地管理

25、人员必须从公司的角度出发，对水处理公司的服务或水处理方案进行判断。当地管理人员应承担以下职责： 执行水处理方案； 确保操作人员在方案实施方面接受过充分有效的培训； 将所有与方案不符的情况通知水处理公司； 与林德集团的水系统工程师一同对水处理方案进行评审。 关键绩效指标kpi指标包括： 水垢和污垢（通过对渐进温度进行监控来确定水垢和污垢）； 腐蚀速率或微生物活性（采用浸渍载片和腐蚀试片并且通过例行维修检查，对腐蚀速率或微生物活性进行监控）； 化学剂成本； 用来对服务绩效和商务绩效进行监控的其它关键绩效指标。2冷却水处理的目的污垢和腐蚀会导致工业冷却系统效率的降低。一般来说，典型的空分装置压缩机的

26、趋近温度升高3，会导致效率降低1%。冷却水处理的主要目标是通过以下措施来保持冷却系统的热传递效率。 避免形成污垢； 避免热传递表面和关联管道受到腐蚀。 如果是蒸发再循环冷却系统，水处理方案应考虑到更加高效的水保持。在蒸发过程中，冷却水系统中的固体总量将会增加。如果任由固体总量继续增加，系统水将会饱和，而且盐和固体将会沉淀。3冷却水处理系统的组成典型的冷却水处理系统由以下部分组成： 添加酸性物质从而保持水的ph值：通过添加酸性物质从而把ph值保持在一个较小的范围内，采用这种方式对水的酸度/碱度进行控制。通过添加硫酸，将碳酸盐和重碳酸盐转化成溶解度更高的硫酸盐。 将循环水排放并且注满补充水冷却塔中

27、的蒸发过程将持续增加溶解固体的含量。为了避免饱和以及由此而形成的水垢，一部分循环水被排放并且被新的补充水取代。 在某些情况下对补充水进行软化在自动再生离子交换系统中对进入冷却塔的补充水进行软化，碳酸钙被转化成溶解度更高的碳酸钠，但是这个过程通常不具有成本效益。 添加水处理化学剂从而对水垢和腐蚀进行控制使用各种化学配方来进行以下控制：对腐蚀进行控制（例如，含有锌、磷酸盐或钼酸盐的腐蚀抑制剂能够在金属表面形成一个防护膜）。由于铬酸盐涉及健康、安全和环保风险，因此不再建议使用铬酸盐。 对水垢进行控制（例如，含有磷酸盐或多磷酸盐的水垢抑制剂能够抑制碳酸钙晶体的形成，或者分散剂能够保持悬浮液中的微粒）。

28、 添加杀菌剂从而对微生物污垢进行控制通过添加杀菌剂（比如有机杀菌剂、氯基杀菌剂或次氯酸钠）从而对粘液和有害细菌（比如军团病菌）的生物生长进行控制。 进行过滤和反洗从而对沉淀污垢进行控制。使少量的循环水流经过滤器，采用这种方式对通过冷却塔洗涤而进入冷却水系统的空气挟带的尘粒以及循环水中存在的其它悬浮固体进行清除，然后通过反洗对过滤器进行自动清洗。4水垢4.1水垢的形成水垢来自于水中的不溶性盐（或硬质盐）。溶解度最低的盐通常会导致水的硬度。通过增加热量，这类盐被转化成水垢，从而导致溶解度的降低并且加大沉淀趋势。会对水垢的形成产生影响的主要因素包括： 水中的钙含量； 水的碱度； 水的ph值（ph值越

29、高，碳酸钙的溶解度越低）； 温度； 溶解固体的浓度。4.2水垢的影响由于形成水垢而导致的主要问题（尤其是在热交换器中）包括： 由于水垢形成的绝热层而导致热传递效率的降低，增加压缩机的耗电量，并且对离心压缩机的喘振特性产生影响。； 由于整个热交换器所需压力升高从而导致泵送成本增加或者水流量降低，从而导致热传递效率的进一步降低。下图表明了为了抵销水垢的形成产生的影响而需要增加的热传递面积百分率。4.3水垢的控制措施可以采用以下任何一种方法对水垢进行控制： 对排放进行控制，从而对冷却水中的硬质盐（比如钙）的浓度进行限制。 对补充水的状况进行调节，比如使用离子交换剂（尽管在实践中这种方法涉及较高的成本

30、，而且这种方法很少被用于开放式的系统中）。 对热交换水出口温度进行限制，使之不超过40c，从而减少碳酸钙的逆溶解性产生的影响。 酸性物质的添加。通过将硫酸添加到冷却水系统中，将硬质盐转化成溶解度更高的盐。添加酸性物质会降低冷却水的ph值。 化学处理。添加化学剂或分散剂从而阻滞那些导致形成水垢的盐的沉淀过程。最常用的沉淀控制化学剂是多磷酸盐和膦酸盐。5腐蚀5.1腐蚀的形成腐蚀是指由于与金属的环境之间发生化学或电化学反应从而导致金属受到破坏。冷却水系统中的腐蚀通常都是电化学腐蚀。在腐蚀过程中，形成的反应产物可能具有溶解性，也可能不具有溶解性。不溶性腐蚀产物可能会在冷却水系统的腐蚀部位或其它部位发生

31、沉淀。以下因素会对腐蚀产生影响： 较低的ph值会导致腐蚀速率的升高； 较高的温度会导致腐蚀速率的升高； 溶解二氧化碳会导致ph值的降低以及腐蚀速率的升高； 溶解盐会导致冷却水的导电率以及腐蚀速率的升高； 较高的速度会对腐蚀电池造成干扰并且对腐蚀产物进行清除，这样就会使金属裸露，然后发生腐蚀； 异金属（比如碳钢管板中的铜合金管）会形成一种原电池，从而导致那些抗腐蚀性较差的金属受到腐蚀（比如碳钢受到腐蚀从而对铜合金进行防护）； 金属的成分； 溶解氧； 金属表面的氧化膜的稳定性； 应力。下面列出了可以接受的腐蚀极限（单位：密耳/年或毫米/年）。材质可以接受的极限目标低碳钢 3密耳/年（0.076毫米

32、/年） 1密耳/年（0.025毫米/年），无麻点腐蚀铜合金 0.3密耳/年（0.0076毫米/年） 0.2密耳/年（0.0051毫米/年），无局部腐蚀不锈钢 0. 1密耳/年（0.0025毫米/年） 0.1密耳/年（0.0025毫米/年）5.2 腐蚀的控制对腐蚀进行监控将金属片浸入回流冷却水中，采用这种方式对水处理的有效性进行监控。这种金属片被称为“试片”。要对试片性能的减退速率进行监控，并且对水处理进行相应的调节。ph的控制作为一项一般原则，较低的ph值（低于7.0）会导致金属腐蚀速率的升高。ph值较高的水通常会导致水垢的形成，因此在腐蚀控制过程中要求采取以下措施： 使用水处理化学剂对水垢进

33、行控制；并且 如果ph值过低，通过添加化学剂从而对腐蚀进行控制。注意：为了确保酸性物质的适当分散，必须对酸性物质的添加位置进行适当的设计和选择，从而避免局部ph值较低，否则会导致管道和冷却塔材质受到损坏。注意：如果使用的是化学腐蚀抑制剂，不得将冷却塔的废液（排液）直接排放到湖泊、河流或溪流中，除非获得了特别许可。5.3腐蚀抑制剂的选用在腐蚀抑制剂的选用过程中，要运用冷却水系统的水化学和冶金方面的知识。下面列出了关于各种不同的抑制剂系统的详细信息。在对水处理公司提供的水处理方案进行评估的过程中，可以把这些信息作为参考指南。钼酸盐尽管钼酸盐在技术上属于一种“重金属”，但是它们对鱼类具有的毒性较低，

34、因此在大部分国家和地区一般都不被列为监管对象或者受到限制。通常将钼酸盐和其它抑制剂（比如磷酸盐或膦酸盐）进行混合。基于钼酸盐的化学配方适用于一个较大的ph值范围（7.59.0），而且通常能够对麻点腐蚀起到抑制作用。磷酸锌磷酸锌易于沉淀，尤其是在ph值较高的情况下，但是作为磷酸锌方案的基础的ph值范围通常介于7.58.5之间。在某些国家和地区，禁止排放物中含有锌，但是许多国家和地区都允许排放物中的锌浓度最高达到1.0ppm，而且某些国家和地区还允许锌浓度达到5.0ppm甚至5.0ppm以上（参见当地法律法规）。有效的锌浓度下限是1.0ppm。碱性锌碱性锌方案使用ph值介于8.09.0之间的膦酸锌

35、，同时使用稳定聚合体来避免ph值较高的锌发生沉淀。在碱性锌方案中加入膦酸盐能够对水垢起到一定程度的限制作用。膦酸盐膦酸盐是一种中度腐蚀抑制剂。膦酸盐的浓度至少要达到1520ppm，这样才能对碳钢起到有效的腐蚀防护作用。如果膦酸盐的ph值低于8.2左右，膦酸盐将无法起到有效的防护作用；使用的膦酸盐的ph值应介于8.29.0之间。正磷酸盐是一种弱腐蚀抑制剂，很少单独使用。自由正磷酸盐会与可溶性铁一同沉淀，从而形成一种被称为“磷酸铁”的污垢。化学配方中的正磷酸盐被限制在很低的水平上，而且通常与多磷酸盐结合使用，从而提高腐蚀防护的有效性。排放方面的法律法规通常允许总磷量达到10ppm（相当于大约30p

36、pm的po4）。全有机方案全有机方案使用碱性ph值（8.59.0）的聚合体和水垢控制剂，但是不使用无机腐蚀抑制剂。全有机方案要求提高碱度从而减轻腐蚀。6污垢6.1污垢的形成在冷却水系统中，有机物（生物粘液或藻类、腐蚀产物等）或无机物发生积聚从而形成污垢。由于无机材料是通过水来传播的，因此无机污垢在很大程度上取决于流速。流速的降低会导致这些材料沉淀在系统中。6.2污垢产生的影响冷却水设备形成污垢可能会导致以下后果： 热传递效率的降低； 设备意外停机； 缩短设备的使用寿命； 需要进行化学清晰或机械清洗； 由于压降升高从而导致泵送成本增加； 沉淀物下方的腐蚀加剧。6.3沉淀污垢的控制可以采用以下方法

37、对沉淀进行控制： 过滤； 保持水流速度； 添加分散剂和/或凝聚剂。过滤：在旁滤过程中，使至少23%（通常是57%）的再循环水流经砂床过滤器，从而对再循环水进行过滤。在空气挟带的污染物的含量较高的部位，这个比例可能要达到10%。通过过滤，对冷却塔水中的空气挟带的污染物、悬浮固体和沉淀物（其中包括腐蚀产物）进行清除。悬浮固体会积聚在过滤器中；必须通过反洗，定期对这些悬浮固体进行清除。如果能够进行有效的过滤，通常可以降低或者完全消除分散剂的浓度。如果补充水（比如河水）中的悬浮固体含量较高，可能要求使用复式或自洁式补充水过滤器。水流速度：必须把水流速度保持在足够高的水平上，从而避免形成污垢并且确保热交

38、换器的最佳性能。在试运行过程中而且在试运行结束后，应按要求定期对冷却器的出口阀进行节流，从而对冷却系统进行适当的平衡。必须避免过度节流，否则会导致水流速度低于设计水平并且加大形成污垢的风险。但是，在没有对冷却系统进行适当平衡的情况下，如果没有对其它热交换器配备的冷却器的出口阀进行适当的调节，在某些距离冷却水泵最远的冷却器中或者设计压降较高的冷却器中会形成污垢。分散剂：分散剂的工作原理是：通过感应产生小电荷，从而使微粒相互排斥，这样就能够减低微粒凝集的趋势。使用分散剂有助于将悬浮物保持在分散状态下，这样悬浮物就不会在热交换器中沉淀。凝聚剂：凝聚剂会导致微粒凝结，从而形成松散的絮凝物。这样就能够起

39、到一种对表面进行清洁的作用，尽管凝聚剂会在小口径系统中发生积聚。只能在专家的指导下使用凝聚剂。必须对那些配备了直接冷却器的工厂加以关注，因为起泡可能会导致压差升高并且导致水的夹带。6.4生物污垢的控制通过添加生物抑制剂（用来控制微生物活性的化学剂）来控制生物污染物的生长。生物灭杀剂包括氧化和非氧化两类。由于氧化生物灭杀剂具有良好的成本效益和性能，因此是首选的生物灭杀剂。可以对生物灭杀剂进行连续添加或缓动添加。氧化生物灭杀剂：用来对冷却水系统进行处理的氧化生物灭杀剂包括： 氯 溴 二氧化氯氯是最常见的适用于冷却水的生物灭杀剂。无论是将氯还是次氨酸盐添加到水中，氯在水中都是一种由次氯酸和次氯酸盐离

40、子组成的混合物。酸性物质是一种能够有效灭杀微生物的生物灭杀剂。被释放出来的酸性物质的比例取决于ph值；因此，在大约7.58.0这个最高的ph值水平上，氯能够起到最有效的作用（尽管在某些条件下，在更高的ph值水平上，氯也可以起到有效的作用）。被添加的氯通常是一种浓度约为0.30.5 ppm游离氯。必须避免氯的浓度过高，否则会导致与腐蚀有关的问题。非氧化生物灭杀剂：氯无法对位于微生物粘液下方的导致硫酸盐还原的细菌进行有效的控制。因此，应考虑每周添加一次非氧化生物灭杀剂，从而对氧化方案进行补充。不得连续使用非氧化生物灭杀剂，因为这种使用方式的效率低下。应在最高剂量水平上，将非氧化生物灭杀剂分批添加到

41、系统中。由于系统中的主导有机物会发生变化，因此可能还需要轮换使用不同的非氧化生物灭杀剂。7.冷却水的浓缩循环水源的水质决定了在循环水系统中可以对水进行再循环的次数，这就是“浓缩循环次数”。必须选择适当的原水或者对原水进行预处理，从而保持一个具有经济效益的循环次数。理想的循环次数通常至少是45次。 下表列出了对空分工艺所需的再循环冷却水的水质进行的典型分析。组分可以接受的水平总悬浮固体 20ppm（理想水平 5ppm）总溶解固体（tds） 3500ppm溶解铁（铁） 3ppm钙硬度（碳酸钙） 1200ppm硅石（二氧化硅） 200ppm硫酸盐 500ppm氯化物（cl）（在不存在不锈钢的情况下）

42、 750ppm氯化物（cl）（在存在某些等级的不锈钢的情况下） 250ppmph值7.08.5腐蚀性污染物（硫化氢和有机酸等等）零有机物零8.冷却水预处理进入系统的补充水的含量决定了可以保持的循环次数。对矿物质或固体含量较高的水进行预处理能够降低化学成本并且增加循环次数。必须对钙硬度、硅石、碱度和铁的极限进行评估。如果可以选用补充水，要选用可以确保在系统中保持最多循环次数的补充水。离子的清除在补充水中，总溶解铁量最高达到3ppm是可以接受的。如果铁含量较高，要进行专门处理（比如安装绿砂铁过滤器）。采用高锰酸钾对绿砂过滤器进行再生。要把再循环冷却水系统中的铁含量保持在 3ppm的总铁量的水平上。

43、软化钙含量较高的水（硬水）会对冷却塔的循环次数造成明显的限制。可以使用软水器对水中的钙和镁离子进行清除，但是软水完全具有腐蚀性。在循环水中，被表述为碳酸钙的钙硬度至少应达到100ppm，从而确保大部分抑制剂方案能够起到有效的作用。可以采用现代水处理方案，对在循环水中的含量不超过1200ppm左右的碳酸钙进行有效的处理。固体的清除水中的悬浮固体能够导致在热交换器中形成污垢。为了清除悬浮固体，要使旁滤器。在必要的情况下，要使用旁滤器和分散剂，将循环水中的悬浮固体控制在 20ppm的水平以内。微粒的尺寸也是一个考虑因素。如果是悬浮固体量非常高的补充水，可以使用100%补充水过滤器或澄清器。硫化氢在某

44、些井水中发现的硫化氢（h2s）具有很强的腐蚀性，即使是在硫化氢的浓度低于0.5ppm的情况下。要采用专门的方法对补充水中的硫化氢进行清除。9.旁滤系统通过过滤对冷却塔水中的空气挟带的污染物、悬浮固体、藻类和沉淀物（其中包括腐蚀产物）进行清除。水中的固体材料会导致在热交换器中形成污垢，并且导致在沉淀物下方发生腐蚀。空气冲震（定期将少量的空气添加到水位于壳侧的冷却器的地下排水管中）能有助于对固体材料进行清除；但是，如果不进行过滤，系统中的固体材料永远也无法得到彻底清除，从而导致情况不断恶化。反洗反洗就是使水向上流经介质床的底部，采用这种方式对过滤器进行清洗，从而清除悬浮材料并且对介质重新进行校直。

45、可以使用补充水或冷却塔水进行反洗。但是，如果反洗的持续时间过长，水池中的水位将会降低，从而导致化学剂发生损耗并且导致电导率发生波动。反洗频次可以通过压差开关或定时器来启动反洗过程。定时器是首选的反洗控制方法。如果冷却塔水被用于反洗，在条件允许的情况下，不得在水处理化学剂注入的过程中进行反洗。应安装压差指示器，用来对介质床进行监控，但是不得把压力指示器用作主要控制装置。建议反洗时间是5分钟。在必要的情况下，可以经常性地进行反洗（通常每天一次或每周一次）。根据当地法律法规的要求，要通过排水管和蓄水池来确定冷却塔反洗液的处理。反洗流率在过低的流率水平上进行反洗，这是一个常见的错误。反洗流率至少应达到

46、工作流率（100120%）。建议安装流量计，从而确保适当的反洗流率。如果反洗流率没有达到足够的水平，无法对被捕集的固体进行清除，那么侧流过滤器介质可能会受到永久性损坏。对旁滤器进行检查：要定期对侧流进行检查（最好是每天进行一次检查，或者在水处理服务商每一次提供现场服务时进行检查）。 对过滤器压差显示器进行监控，从而确保定时循环已经被启动； 在反洗循环过程中对冷井中的液位进行监控，从而确保所有的系统都处于正常运行状态下； 对反洗排放液进行取样，从而确定反洗循环的有效性。四、冷却水系统故障排查1.冷却水流量偏低冷却水流量偏低会导致冷却器水出口温度偏高。如果水流量偏低，在冷却器温度最高的部分中形成矿

47、质垢的可能性会增加。冷却水流量偏低的主要迹象包括： 趋近温度升高 冷却系统换热器的水温升升高（暖水温度减去冷水温度） 冷却塔的水流量明显降低 林德的大部分装置都没有配备冷却水流量计，因此对这个问题进行检测的唯一方法是对上述三项进行检查。潜在原因建议采取的措施水泵发生机械故障 确认水泵处于正常排出压力和电机转速条件下 冷却水泵的输送压力偏低 使用经过校准的量表，对水泵的输送压力进行检查； 确认吸入阀被完全打开，并且检查吸滤器是否被堵塞。 冷却水泄漏 检查冷却水管线是否发生泄漏 冷却水需求量偏高 对冷却系统的水流量平衡进行检查 过滤器被堵塞 对水泵吸滤器和冷却系统过滤器进行清洗 水泵密封件失效 对

48、水泵密封件进行检查 2.冷却水温度偏高冷却器的进口冷却水温度偏高会导致冷却器出口的工艺气体温度升高。如果气体温度升高，需要额外的压缩能量。根据一般经验法则，气体出口温度每升高1，相当于压缩动能增加0.32%。冷却塔的出口冷却水温度取决于许多变量，其中包括： 环境湿球温度 水流量 冷却塔的空气流量低温冷却水温度与环境湿球温度之间的温差被称为“湿球趋近温度”。由于这个温差随着实际环境湿球温度而发生变化，因此冷却塔制造商提供了性能曲线，用于预测与不断变化的环境湿球条件有关的低温冷却水温度。确定冷却塔出口水温度是否过高的最佳方法是对环境湿球温度进行例行测量（按照全球预防性维修计划，每个月进行一次测量）

49、，并且根据制造商提供的性能曲线，对低温冷却水温度进行预测，然后对预测冷却水温度和冷却塔的实际出口冷却水温度进行比较。潜在原因建议采取的措施流经冷却塔的冷却水发生沟流 对分配器和喷嘴进行检查 检查流经冷却塔的水流量是否均匀 最终可能需要更换填料 风机运行数量不足 把其它风机开机。 填料结垢 对污垢进行分析、与水处理工程师共同进行检查并且尝试联机清洗（在可能的情况下）； 对高温水分配系统进行检查和清洗； 将冷却塔停运并且对填料进行清洗；如果填料严重结垢，需要更换填料；不要使用同类填料进行更换，应与水系统工程师共同进行检查，选择不会再次结垢的填料。 风机转速不足 提高风机转速（在可能的情况下） 叶片

50、角度/间距不足 加大叶片角度（在可能的情况下） 冷却水回流温度偏高 提高水循环率 水流量过高从而导致冷却塔浸水 降低水循环率，并且使用冷却器出口水阀对水系统进行平衡； 检查高温水分配喷嘴是否被堵塞。 3.冷却水温度偏低在空分装置中，冷却水温度偏低通常并不属于故障问题。但是，冷却水温度过低可能导致冷却塔在寒冷的季节严重结冰。此外，当装置在冰冻环境条件下处于非运行状态时，冷却水温度偏低会导致冷却水管道和换热器冻结。如果装置中的一个冷却塔同时运行多台机组，或者装置可以在显著的降载条件下运行，在降低冷却塔负载时，可能需要降低冷却塔风机转速从而保持风机功率。通常只有在冬季，冷却水温度偏低才属于故障问题。

51、应与水系统工程师对寒冷季节运行进行检查，从而避免冷却塔冻结，确保冷却塔的最佳性能。潜在原因建议采取的措施风机运行数量过多 把风机停机从而降低冷却水温度 风机转速过高 提高风机转速（在可能的情况下） 叶片角度/间距过大 减小叶片角度（在可能的情况下） 冷却水回流温度偏低 对冷却水线路中的冷却器进行进一步平衡 降低冷却水循环率从而提高冷却水回流温度 4.冷却水压力偏低林德的大部分装置都是在稳定的冷却水压力条件下运行的。将备用水泵投入运行或者冷却系统空气冲击可能导致轻微的压力波动。但是，以下问题可能导致持续压力降低或者压力突然下降（相对于正常冷却系统压力）。潜在原因建议采取的措施水泵轴失效 确认水泵

52、处于正常转速条件下 冷却水泄漏 检查水管线是否发生泄漏 冷却水需求量偏高 对冷却水线路中的其它机器进行检查 过滤器被堵塞 对水泵吸滤器和冷却系统过滤器进行清洗 吸入阀被部分关闭 将吸入阀完全打开 5.水损耗偏高冷却塔通过对水进行蒸发来排热。由于补充水中的溶解固体不会蒸发，因此在水被蒸发的过程中，溶解固体的浓度不断提高。在排放过程中，将一小部分再循环冷却水排出，从而避免在冷却系统中存在过量的溶解固体。由于水蒸发、排放（从而保持浓度循环）和测流过滤器反洗，因此冷却系统通常会发生水损耗。其它处于非受控条件下的水损耗（比如被排出冷却塔的水或者由于管道泄漏而发生的水损耗）会导致与环境、健康和循环控制有关

53、的问题。这些处于非受控条件下的水损耗会对按照水处理方案控制参数进行的电导率循环控制产生不利影响。潜在原因建议采取的措施冷却塔侧面发生水损耗 安装挡风墙从而避免由于风吹而导致的水损耗 对冷却塔中的水分配进行平衡 冷却水泄漏 检查水管线是否发生泄漏 对冷却水线路中的其它机器进行检查 检查冷却塔水池是否破裂并且进行必要的修理 检查冷却塔水池溢流是否被排放到溢流排水口还是溢流出冷却塔水池的侧面 冷却塔顶部排出的水滴 在冷却塔中安装适当的漂浮物清除器从而减少水损耗 过量排放 检查排放阀是否处于正常运行状态下； 检查排放控制器是否处于正常运行状态下、是否经过校准并且对设定点进行检查。6.化学处理方面的故障排查该部分内容是为了协助工作人员解决与冷却系统的设备运行和水处理化学控制有关的常见问题。在水处理供