电厂循环冷却水系统中的问题解决

1、电厂循环冷却水系统中的问题解决2011年7月31 H FJW提供1. 概述电厂的循环水冷却处理系统是由以下几部分组成：生产过程中的热交换器；冷却构筑物(冷却塔);循环水泵及集水池。该系统是利用冷却水进行降温和水质处理。冷却水在冷却生产设备或产品的过程中，水温升高，虽然其物理性状变化不大，但长期循环使用 后，水中某些溶解物 浓缩或消失、 尘土积累、微生物滋长，造成设备、管道内垢物沉积或 对金属设备管道腐蚀。 因此， 必须对其进行降温和稳定处理等解决方案，才能使循环水系 统正常进行，使上述问题得到解决或 改善。2. 敞开式循环冷却水系统存在的问题2. 1 循环冷却水系统中的沉积物2. 2. 1 沉

2、积物的析岀和附着一般天然水中都含有重碳酸盐，这种盐是冷却水发生水垢附着的主要成分。在直流冷却水系统中，重碳酸盐的浓度较低。在循环冷却水系统中，重碳酸盐的浓度随着 蒸发浓 缩而增加，当其浓度达到过饱和状态时，或者在经过换热器 传热表面使水温升高 时，会发生下 列反应Ca (HC03)2=CaCO3+CO0 +H20冷却水在经过冷却塔向下喷淋时，溶解在水中的 C02要逸岀，这就促使上述反应向右进行CaCO积在换热器传热表面，形成致密的碳酸钙水垢，它的导热性能很差。不同的水垢其导热系数不同，但一般不超过 1. 16W/(m. K), 而钢材的导热系数为 46.4-52. 2 W/ (m. K), 可

3、见水垢形成，必然会影响换热器的传热效率。水垢附着的危害，轻者是降低换热器的传热效率，影响产量；严重时，则管道被堵。设备腐蚀循环冷却水系统中大量的设备是金属制造的换热器。对于碳钢制成的换热 器， 长期使用循环冷却水，会发生腐蚀穿孔，其腐蚀的原因是多种因素造成的。2. 2. 1 冷却水中溶解氧引起的电化学腐蚀 敞开式循环冷却水系统中，水与空气能充分的接 触， 因此水中溶解的氧气可达 饱和状态。当碳钢与溶有氧气的冷却水接触时，由于金属表 面的不均 一性和冷却水的导电性，在碳钢表面会形成许多腐蚀微电池，微电池的阳极区和 阴极区分别会发生下列氧化反应和还原反应在阳极区Fe 二 Fe2+2e在阴极区0.

4、5O2+H2O+2e 二 20H-在水中Fe2+20H-=Fe (0H) 2Fe(OH)P Fe(OH)3这些反应，促使微电池中阳极区的金属不断溶解而被腐蚀。2. 2.2 有害离子引起的腐蚀 循环冷却水在浓缩过程中，除重碳酸盐浓度随浓缩倍数增加 而增 加外，其他的盐类如氯化物、硫酸盐的浓度也会增加。当CL- 和 S042- 浓度增高时，会加速碳钢的腐蚀。CL-和S042-会使金属上保护膜的保护性能降低，尤其是CL-的半径小，穿透性强，容易穿过膜层，置换氧原子形成氯化物，加速阳极过程 的 进行，使腐蚀加速，所以氯离子是引起 点蚀的原因之一。对于不锈钢制造的换热器，C1-是引起应力腐蚀的重要原因，

5、因此冷却水中C1-的含量过高，常使设备上应力集中的部分，如换热器花板上胀管的边缘迅速遭到腐 蚀破坏循环冷却水系统中如有不锈钢制的换热器时，一般要求C1-的含量不超过300mg/L2. 2.3 微生物引起的腐蚀 微生物的滋生也会使金属发生腐蚀。这是由于微生物排出的黏 液与 无机垢和泥沙杂物等形成的沉积物附着在金属表面，形成氧的浓差电池，促使金属腐 蚀。 此外，在金属表面和沉积物之间缺乏氧，因此一些厌氧菌 (主要是硫酸盐还原 菌)得以繁 殖，当 温度为 25-30C时，繁殖更快。它分解水中的硫酸盐，产生硫化氢，引起碳钢腐蚀，其反应如下：S042-+8H+8e二S2-+4H20能量(细菌生存所需)F

6、e2+S2二 FeSj铁细菌是钢铁锈瘤产生的主要原因，它能使 Fe2+氧化为Fe3+,释放的能量供细菌生存需要。Fe2+细菌f Fe3+能量(细菌生存所需)上述各种因素对碳钢引起的腐蚀常使换热器管壁被腐蚀穿孔，形成渗漏，或工 艺介质泄漏 入冷 却水，损失物料，污染水体；或冷却水渗入工艺介质中，使产品质量受到影响。当被 腐蚀穿孔的 管子数目不多时，可采取临时堵管的办法，使换热器在减少传热面的情况下继 续使用。当穿孔的 管子过多时，换热器传热 面减少的太多，失去冷却作用，此时只有停产 更换。因此，腐蚀与水 垢附着一样，危害工厂安全生产，造成经济损失。2. 3 微生物的滋生和粘泥冷却水中的微生物一般

7、是指细菌和藻类。在新鲜水中，一般来说细菌和藻类都较少。但在 循环水 中，由于养分的浓缩，水温的升高和日光照射，给细菌和藻类创造了迅速繁殖的条 件。大量细菌 分泌出的黏液像粘合剂一样，能使水中漂浮的灰尘杂质和化学沉淀物等粘附 在一起，形成黏糊糊的沉积物附着在换热器 的传热表面上。这种沉积物有人称他为生物粘 泥，也有人把它叫软垢。粘泥积附在换热器管壁上，除了会引起腐蚀外，还会使冷却水的流量减少，从 而降低换热 器的 冷却效率；严重时，这些生物粘泥会将管子堵死，迫使停产清洗。例如北京某厂因换 热器中菌藻 大量繁殖，半月之内就使热负荷下降到 50%,不得不经常停产清洗，使产量 减少。3 ?循环冷却水系

8、统存在问题之水处理方案3.1 水垢的控制和污垢的控制3. 3. 1 水垢的控制冷却水中如无过量的 P043-或 Si02, 则磷酸钙垢和硅酸盐垢是不容易生成的。循环冷却水系统中最易生成的是碳酸 钙垢，因 此水垢控制主要是防止碳酸盐水垢的析出。其方法主要有以下几类：1、从冷却 水中除去成垢的钙离子（离子交换树脂法和石灰软化法）。2、加酸或通二氧化碳气，降 低pH值，稳定重碳酸盐。 3、投加阻垢剂3. 3. 2 污垢的控制1、降低补充水浊度； 2、做好循环冷却水水质处理； 3、投加分散剂； 4、增加旁滤设 备；循环冷却水系统中金属腐蚀的控制。控制金属腐蚀的方法如下 :1、添加缓蚀剂；2、提高冷却水

9、的pH值；3、选用耐蚀材料制造的换热器；4、用防腐阻垢材料 涂覆。冷却水中的微生物的控制方法1 、选用耐蚀材料； 2、控制水质； 3、采用杀生涂料； 4、阴极保护； 5、清洗 6、防 止阳光照射 （水池上面加盖和冷却塔的进风口加装百叶窗）；7、旁流过 滤； 8、混凝沉淀； 9、噬菌体法； 10、添加杀生剂； 11 、静电水处理和电子水处 理。需要指出的是：一个良好的微生物控制方案往往是将几种方法联合使川英效果要好的多。4. 结束语结合本厂，由于普通旁滤设备的过滤精度非常低，一般在55um只能去除树叶 等大颗粒物 体。工业冷却循环水系统内的杂质除了少数大颗粒杂质外，主要由空气中的尘沙、铁锈、粘泥

10、等细小的悬浮物组成，普通旁滤设备对这些悬浮物的过滤效率几乎为零。普通旁滤设 备不能解决系统污 垢的问题；根据国家冷却循环水设计规范规定，冷却循环水需对菌藻、 悬浮物、污垢、腐蚀、生 物粘泥 进行处理及控制，同时必须控制水质的浓缩比，建议当补 充自来水或总硬度在 3 00mg/L（ CaCO） 3 左右的地下水时， 浓缩比控制在 2.5 倍左 右。为控制浓缩比， 采用直接排污的方式，将浪费大量的水资源。因此，采用这种水处理 方式不能完全解决系统存在的问题。根据多方面的 学习，我提出了两个还不太成熟的解 决方案，还望有关领导依此作为参考，提出宝贵意见。（1） （如果采用电子水处理器，也只能解决水垢问题，系统腐蚀、菌藻等问题也不能解 决因此这种水处理配置只能解决一部分问题，不能综合解决问题；）这时可以在被冷却 设备前安装 防垢除垢设备，根据当地的水质情况，选择特定的射频参数来解决系统中的水 垢问题；在系统中 回水管安装过滤设备，通过 机械变孔径阻挡、活性铁质滤膜及电晕场效 应三位一