钛白粉厂循环水技术方案.docx
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钛白粉厂循环水技术方案
钛白粉有限公司
循环冷水处理
技
术
方
案
中国灵泉环保科技有限公司
二○○九年十月
目录
1前言
2处理技术标准
3系统运行参数
4循环冷却水形成危害
5补充水质
6处理方案
7预计药剂消耗量
8加药方式
9日常监测项目及预期达到的目标
10质量保证措施
11结束语
12试验报告
钛白粉有限公司
循环冷却水处理方案
1.前言
钛白粉有限公司循环冷却水系统循环冷却水量为2160m3/h，采用单元制供水系统，补水为自来水。
众所周知，冷却水循环使用能有效地节约水资源、减少热污染。
但冷却水在不断蒸发浓缩过程中，水中的有害离子成倍增加，再加上冷却塔在室外长年受阳光照射，风吹雨淋，灰尘、杂物的飘落，会产生结垢、腐蚀和微生物的滋生，由此而产生的污垢将堵塞输水管线，引起腐蚀穿孔、换热效率下降等一系列水质危害，威胁装置的正常运行。
为防止设备产生结垢、腐蚀现象，确保系统安全、高效地运转，必需对循环冷却水进行水质稳定处理。
化工厂循环冷却水具有循环量大，热介质温度高等特点。
本方案是针对贵厂使用的水质特点以及现场工艺参数，再结合我们为贵州美丰化工有限公司、湖北祥云化工集团、河南蓝天化工集团等国内化工行业循环冷却水处理经验，经试验筛选出一个适合于贵厂循环冷却水处理方案，我们向贵厂推荐本处理方案，以供选用。
２.处理技术标准
本处理方案按循环冷却水设计规范GB50050-2007执行。
碳钢腐蚀率 ＜0.075mm/a
铜、不锈钢腐蚀率 ＜0.005mm/a
污垢热阻 ＜3.44×10-4m2·K/W
污垢沉积速率 ＜25mcm
异养菌总数 夏季 ＜5×105个/ml
冬季 ＜1×105个/ml
粘泥量 ＜4ml/m3
3.系统运行参数
循环水量m3/h：
2160
保有水量m3 ：
1200
补充水量m3/h：
48
4.循环冷却水形成的危害
4.1腐蚀危害
腐蚀是指通过化学或电化学反应使金属被消耗破坏的现象。
金属在循环水中由于有溶解氧的存在产生以下反应：
阳极是铁的溶解过程Fe→Fe2++2e
阴、阳极综合反应 Fe2++2OH-→Fe（OH）2↓→Fe（OH）3→
Fe2O3 （腐蚀产物）
在循环水系统中，主要以溶解氧腐蚀为主，这种腐蚀除了会造成系统的输水管线、水冷设备损坏或使用寿命减少外，还会由于腐蚀造成水冷器泄漏而引起工艺介质的污染或造成计划外的停车事故等，另外由于腐蚀会产生锈镏，会引起换热效率下降或管线堵塞等危害。
4.2结垢危害
结垢是指水中溶解或悬浮的无机物，由于种种原因，而沉积在金属表面，敞开式循环冷却水系统的结垢主要成份有CaCO3和腐蚀产物二种,由于缓蚀剂使用致使腐蚀产物大大减少，CaCO3垢,Ca3（PO4）2垢为主要成份。
垢的产生会引起水冷设备换热效率下降，管线的阻力增大，导致循环水量减少或细管的堵塞等，敞开式循环冷却水系统中影响结垢的主要因素是冷却水PH、Ca、总碱度、水温、换热器表面温度、表面状态等。
4.3粘泥危害
粘泥是指金属列管等内壁附着的粘质膜，生物粘泥主要由细菌及藻类等微生物的分泌产物粘附了水中悬浮杂质而形成，生物粘泥的产生主要会导致传热效率下降、列管堵塞、增加局部腐蚀等危害，影响粘泥生成主要因素与水温、PH、溶解氧、营养源等有关。
4.4其它离子的危害
系统的金属管线还会因其它的离子如Cl-和SO42-的存在而引起危害，Cl-和SO42-均属强腐蚀性离子，特别是Cl-由于其半径小，容易穿透钝化膜表面的细孔而产生点蚀现象。
另在有污垢存在时，Cl-可依靠其穿透力进入垢下与Fe2+生成FeCl2，FeCl2进一步水解生成Fe（OH）2和HCl,导致腐蚀区溶液呈酸性，使金属的腐蚀速度加快，Cl-还是造成不锈钢点蚀及应力腐蚀的主要因素，所以冷却水中Cl-的允许浓度应根据设备的材质、结构而确定。
5.补充水质
5.1水质参数
项目
单位
补充水
PH
－
7.32
总碱度
mmol/L
1.51
Ca2＋
mmol/L
1.21
总硬度
mmol/L
1.56
Cl－
mg/L
13.5
电导率
μs/cm
320
5.2水质评价
根据水质分析结果，分别对其朗格利尔（Langlier）饱和指数和雷兹纳（Ryzner）稳定指数判定：
5.2.1Langlier饱和指数（SI）
饱和指数LSI为系统补充水实测pH值与碳酸钙饱和时pHs之
差值，
即：
SI＝pH－pHs；
pHs=（9.7+A+B）－（C+D）
5.2.2Ryzner稳定指数（IR）
由于碳酸钙饱和pHs是根据平衡理论推导出来的，对实际作用中各种复杂因素考虑不全面，没有考虑结晶、电化学过程和水中胶体影响，而且把碳酸钙即作延缓腐蚀又促进结垢来考虑，所以水质腐蚀和结垢问题应该将饱和指数SI与稳定指数IR配合作用，用来分析循环冷却水补水系统和在不同浓缩倍率下的水质结垢或腐蚀倾向。
IR＝2pHs-pH；
pHs=（9.7+A+B）－（C+D）
则：
SI＞0时
结垢
SI=0时
稳定
SI＜0时
腐蚀
IR<3.7
结垢
IR＝7.5-9.0
严重腐蚀
IR=5.0-6.0
轻结垢
IR=7.0-7.5
轻微腐蚀
IR=6.0-7.0
水质较稳定
为了对循环水浓缩后的水质有一定的了解，我们在实验室蒸发浓缩原水，后测其水质情况，我们计算了原水及不同浓缩倍数时循环水的稳定指数如下表：
温度
℃
补充水
K=3.0
K=3.5
SI
IR
SI
IR
SI
IR
25
0.29
5.42
1.98
3.26
2.65
3.23
45
0.9
3.18
2.56
2.26
3.18
1.65
从取回水样分析数据看该补水在水温为45℃时属于结垢型水质，当补水浓缩到3.5倍时系统将严重结垢；又因结垢和腐蚀是相互关联的，在高浓缩倍率下运行时由于含盐量的升高，腐蚀性离子Cl－、SO42-、NH4-等也相应升高，易使腐蚀加剧，且结垢严重时易产生垢下腐蚀，故高效的阻垢缓蚀剂和良好的管理水平，是保证设备安全运行的关键。
综合考虑系统实际运行参数，补充水性质，药剂承受极限、热负荷以及各种可能发生的变数，我们推荐浓缩倍数最高控制<3倍，正常运行时可控制在2~3倍,既可保证处理效果、控制直接处理成本，又节约用水、减少排污。
因此配方筛选主要侧重于选择性能优良、对钙容忍度高、阻垢能力较强的阻垢分散剂。
但水中存在溶解氧等因素，也有可能对金属结构产生腐蚀的可能性，因此我们在考虑水处理整体方案充分考虑阻垢的同时，也综合考虑对系统缓蚀的治理。
拟定以下实验程序：
鼓泡法快速筛选实验；静态阻垢分散实验；旋转挂片缓蚀实验；动态模拟试验。
（实验报告详见附件）
6.处理方案
通过静态、动态试验，筛选出以由PBTCA，BTA和AMPS磺酸共聚物等组成的水处理药剂JP-303B,阻垢缓蚀效果良好,处理效果均能满足GB50050-2007要求。
适用于贵厂循环冷却水系统。
新投用的循环冷却水系统开工投产一般分二步进行，即首先对系统进行清洗预膜处理，通过化学手段有效地去除热交换器、输水管线水侧表面的油污和浮锈，并形成一层致密的保护膜，为正常运行打下良好的基础。
第二步为正常运行处理,通过投加高效阻垢缓蚀剂、杀菌灭藻剂控制水质危害。
6.1清洗预膜方案
6.1.1清洗预膜的必要性
新设备投入运行前，换热设备内壁一般附有油脂、浮锈等。
投入运行后，油脂覆盖的部分由于存在氧浓度差，容易造成电偶腐蚀，腐蚀产物覆盖在金属表面，更容易加剧金属的腐蚀。
进行清洗预膜后，可以彻底清除换热器表面的油脂和浮锈等，在裸露的金属表面，形成一层均匀的保护膜，将金属与循环水隔离开来，从而保护金属不被腐蚀。
6.1.2清洗预膜方法
对该系统选择不停车循环清洗预膜。
6.1.3清洗前准备工作
6.1.3.1厂方在系统清洗之前，要对系统实行检漏，如有隐患的部件及设备必须进行修复或隔离；
6.1.3.2将清洗预膜所需的药剂运至现场；
6.1.3.3准备好现场检测所需的仪器及药品；
6.1.4清洗预膜步骤
6.1.4.1水冲洗及系统试压、检漏：
除去管道内壁上的积灰、泥沙、脱离的金属氧化物及其他疏松污垢，并进行系统检漏。
6.1.4.2除油：
向循环水池中加入JP-605剥离剂，剥离循环管道内壁上的有机油类物质，JP-605剥离剂投加浓度约为800ppm。
6.1.4.3化学清洗：
✧向循环水池中加入复合型有机酸JP-603，控制循环水PH值为4.5左右，循环过程中，pH值会慢慢上升，则加JP-603调至PH为4.5左右，封闭运行。
✧当检测点试样已出现金属本体光亮，表明清洗已经结束；
✧开启排污及补水阀门，向循环池中补加新鲜水，置换循环水，
待pH值升到7.0，水质清亮时，清洗工艺完成。
✧JP-603投加浓度为1000ppm左右。
6.1.4.4预膜
✧当系统水质置换完毕，即开始投加JP-604预膜剂。
✧系统运行2～3天后预膜结束，开启排污及补水阀门开始进行
系统水质置换，至水质清澈。
6.1.5现场配合工作
6.1.5.1在清洗预膜期间，请厂方安排1～2名熟悉现场及循环冷却水工艺方面的专业技术人员协助和协调现场工作。
6.1.5.2安排管道操作工、电工配合现场清洗预膜加药和补水、排污操作及相关设备的维修。
6.1.5.3现场有堆放清洗、预膜药剂的临时库房或场地。
6.1.6安全措施
6.1.6.1在清洗过程中应密切注意水池水位的变化，以便及时调整。
6.1.6.2人工操作时应使用劳保用品，避免药物与人体的直接接触，当药物或酸溅到人体时，应及时用大量水冲洗。
6.1.6.3加药现场应有足够的照明。
6.1.6.4清洗、预膜所用的药剂应有明显的安全标识。
6.2阻垢缓蚀方案
6.2.1水处理剂投加方式
拟在冷水池水泵吸入口或者补充水入口投加JP-303B型阻垢缓蚀剂以控制系统的结垢和腐蚀倾向。
JP-303B型阻垢缓蚀剂由有机膦，苯并和锌盐、磺酸共聚物等多种成份组成的，具有良好的协同效应和配伍性，对碳钢、铜及铜合金都有优良的缓蚀性能，对碳酸钙、磷酸钙等有卓越的阻垢分散性能，经过小试，缓蚀阻垢率均在98%以上。
投加方式为用计量泵自动投加，投加量为25ppm。
6.3杀菌灭藻方案
循环冷却水系统适宜的温度和充足阳光，很适合菌藻的生长；循环水中所含各种杂质、离子和水中的悬浮物为细菌提供充足养份；从空气里不断带入冷却塔中的各种细菌孢子有不断提供细菌生长的种群。
这些都会导致循环水系统菌藻大量繁殖，造成生物粘泥增加，水质恶化，而导致设备腐蚀，换热效率下降和冷水塔填料堵塞，冷却效果下降。
细菌和藻类在被杀菌灭藻过程中，幸存者逐渐对一种药剂产生抗药性，为防止细菌产生抗药性，必须交替投加不同性能的杀菌灭藻剂。
根据我厂在化工企业多年的水处理经验和对化工行业循环水的了解，我公司拟采用JP-40X系列交替投加。
6.3.1杀菌灭藻剂类型
6.3.1.1JP-401杀菌灭藻剂：
该杀菌剂是一种氧化性杀菌灭藻剂，以活性氯为主要成分，能迅速通过微生物的细胞壁，与原生质反应，使微生物体内一些和新陈代谢有密切关系的酶发生氧化，达到破坏细胞蛋白质的目的，同时JP-401与水形成水合物稳定性好，它是一种缓释性药剂，投加量为100ppm。
6.3.1.2JP-402杀菌灭藻剂：
该药剂是非氧化性杀菌灭藻剂，以季铵盐为活性物，对多种微生物都有较强的杀灭和抑制能力，杀生速度快，杀生力强，适用的pH范围宽；毒性小，生物降解性好，对环境无不良影响，在使用浓度范围内对皮肤、粘膜和创伤面无刺激，与其他水处理药剂配伍性好。
对生物粘泥有剥离作用。
投加量为100ppm。
6.3.2杀菌灭藻剂投加方式
以一种杀菌灭剂为主剂，另一种杀菌灭剂为辅剂，可防止系统
产生抗药性，杀菌剂的投加是冲击性投加。
7.预计药剂消耗量
7.1正常运行时预计药剂消耗量
药剂名称
投加量（KG）
投加频率
360天（12个月）用量（吨）
备注
JP-303B
30
每日一次
12左右
具体用量根据现场调试结果而定
JP-40X
120
每周一次
7左右
视情况具体投加
7.2清洗预膜药剂用量一览表
药剂名称
投加量（KG）
备注
剥离剂JP-605
1000
油脂、粘泥剥离用
清洗剂JP-603
1500
浮锈等
预膜剂JP-604
1000
预膜
8.加药方式
8.1阻垢缓蚀剂加药
8.1.1加药方式：
8.1.1.1基础投加
新系统或停车48小时以上的老系统开车时，为保证循环冷却水系统中药剂的有效浓度均应基础投加，需要一次加入一定量的药剂，加入量一般是日常加药量的3~5倍。
8.1.1.2日常投加
将原液药剂配制20％浓度加入，每日配制药剂30Kg，调节阀门流量，均匀一日加完。
8.1.2加药点：
加入点为循环水泵入口或补水入口。
8.1.3加药注意事项：
A）注意确保药剂加入连续，均匀；
B）加强加药处理过程中，循环水系统运行监测和管理。
8.1.4加药处理运行监测：
日常监测项目：
PH值、悬浮物、全碱度、Ca2＋、总硬度、C1－。
8.2杀菌灭藻剂加药
8.2.1加药方式：
冲击性的投加药剂。
8.2.2加药点：
加入点为循环水泵入口或补水入口。
8.2.3加药注意事项：
A）注意安全；
B）加药后，封闭运行24~48小时，然后加大排污，置换循环水。
9.日常监测项目及预期达到的目标
9.1日常监测项目及控制指标
PH＝7－9
总硬度：
≤500mg／L（以CaCO3计）
钙硬度：
≤350mg／L（以CaCO3计）
碱度：
≤500mg／L（以CaCO3计）
氯离子：
≤150mg／L
9.2药剂处理后循环水系统应达到的要求：
碳钢腐蚀率≤0.075mm/年；
不锈钢腐蚀率≤0.005mm/年；
铜腐蚀率≤0.005mm/年；
异养菌总数夏季＜5×105／ml；
冬季 ＜1×105个/ml
10.质量保证措施
我公司已经建立了完善的质量控制体系，可以从原材料进厂开始，到药剂生产、包装、运输、计量，到药剂投加、水质监测以及售后服务等各个环节保障系统的质量，我公司生产质量内控严格按照ISO9001：
2000标准实施，严格按照国家相关标准组织生产，确保产品质量。
工程技术组技术人员为用户提供优质售前售后服务，包括新系统开车调试，通过正交试验等方法制定加药配方和方案；同时根据用户情况对用户的化验人员和水处理技术人员免费进行培训，定时或不定时地进行现场服务，认真向用户提供技术咨询。
品质部将收集的现场用户的各种信息，反馈到本公司技术部进行处理，不断对产品及现场使用效果进行科学调整。
对现有产品生产工艺进行改进，以提高产品性能；同时不断了解吸收国内外先进的水处理信息和技术，研制新型替代产品；同时承担用户水质分析、水质状况分析、产品配方优选；制定水处理试验报告、现场施工方案等。
技术档案室在收集国内外资料的同时，将各厂家使用情况及相关的技术资料记录归档，一厂一档案，为售后服务人员提供较全面的使用资料，更好的为用户服务。
11.结束语
对贵公司循环冷却水系统的运行，我们以“三分药剂，七分管理”的经验为宗旨。
为保证该系统的正常运行，以人为本，科学管理，使循环水满足生产的需要。
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