循环冷却水系统进行预防性维护方法.docx
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循环冷却水系统进行预防性维护方法
循环冷却水系统进行预防性维护方法
01
循环冷却水系统在企业生产中的作用
循环冷却水系统作为主要工艺生产的生命线,具有系统复杂、水量大、循环水介质复杂等特点,对设备高效的运行维护对企业的安全和运行成本影响较大。
循环冷却水系统目前已被广泛地应用于各行各业之中，比如，石油、化工、电力、冶金、医药、纺织、机械、电子等传统工业企业中的工艺用循环冷却水系统，及各楼宇的中央空调用循环冷却水系统。
02
循环冷却水系统运行原理
以水作为冷却介质，并循环使用的一种冷却水系统。
主要由冷却设备、水泵和管道等组成。
冷水流过需要降温的生产设备（常称换热设备，如换热器、冷凝器、反应器）后，温度上升，使升温冷水流过冷却设备水温回降，可用泵送回生产设备再次使用的过程。
03
循环冷却水系统分类
循环冷却水系统分为开放式循环冷却水系统和封闭式循环冷却水系统。
开放式循环冷却水系统通过冷却水系统连续循环流动， 从换热器区域带走热量， 通过冷却塔的蒸发器释放热量；封闭式循环冷却水系统通过冷却水系统连续循环流动，从换热器区域带走热量，通过另一区域换热器（冷却系统）释放热量。
▽│开放式循环冷却水系统
▽│封闭式循环冷却水系统
04
循环冷却水系统常存在哪些问题
循环冷却水系统中腐蚀、结垢及沉积物、微生物污染是企业经常出现的问题，它们又是相互关联的，一个问题的出现，往往加剧另一个问题的发生。
保持它们的平衡与稳定控制，不仅可以帮企业降低能耗，又能维持设备的高效运转，延长设备的使用寿命。
微生物、结垢与沉积、腐蚀中间存在着内在联系，一个问题出现，往往加剧另外一个问题的发生。
4.1.结垢与沉积物
在循环冷却水系统中随着蒸发不断浓缩，水系统中碳酸盐的浓度随着逐渐增加，当浓度达到饱和状态时，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（HCO3）2=CaCO3↓+CO2↑+H2O
CaCO3沉积在换热器表面，形成致密的碳酸钙水垢。
▽│多种沉积物与垢对系统的影响
结垢与沉积物带来的危害：
碳酸钙导热性能差，直接降低传热效率，流量减少，垢下腐蚀损坏，系统报警，无法正常生产，制冷剂能耗增加。
以一台300t制冷机为例
制冷量（冷吨）：
300制冷效率（千瓦/冷吨）：
0.55
电费（元）：
1元 循环量（吨/小时）：
200
作业时间（小时/天）：
24 年作业日：
365
垢厚度（mm）
增加的能耗
增加的费用（RMB）
0.25
10%
144540
0.5
20%
289080
0.75
30%
433620
1.0
40%
578160
▽│结垢厚度与能耗及运行费用的影响
4.2腐蚀
腐蚀是金属转变成金属氧化物的过程
阳极：
Fe Fe2++2e
阴极：
2H2O＋O2＋4e 4OH-
▽│系统腐蚀现象
腐蚀会造成5个基本问题：
1） 设备损坏
2） 降低设备使用寿命
3）设备故障,生产安全，增加设备维护费用
4） 降低企业效率
5）腐蚀产物成为沉积物的一部分
4.3微生物污染：
生物膜和生物粘泥
细菌产生的一种胶状物被称作生物膜，其感觉“油滑”、形成迅速、高度绝缘、80-90%是水，生物膜保护微生物，使之难于被杀死，当生物膜被灰尘、泥沙、纤维、臭虫及腐蚀副产品包围时，就形成生物污染，生物膜和生物污染通常都被称作”粘泥” 。
▽│微生物污染现象
微生物污染带来的危害：
1.）微生物引起系统腐蚀。
微生物腐蚀对系统也能引起严重的问题。
与生物膜和生物污染有关，微生物为腐蚀性细菌的生长提供了生长的环境，附着在金属表面阻止缓释剂与金属接触。
▽│微生物引起的腐蚀
2）降低传热效率，增加能耗：
--微生物沉积物的绝缘时矿物质结垢绝缘的4倍
--降低冰水机组容量，增加成本 。
据统计：
按照1000吨冰水机组50%负荷，24小时/天，365天/年运行，电力消耗为RMB0.42元/KWH，年度用电为3680元，但当微生物环境下运行时，效率下降及增加的能耗如下：
生物膜厚度（mm）
效率下降
增加的能源消耗（RMB/年）
0.65
5.6%
92127
1.3
10.8%
189000
2.6
22.6%
313915
3.8
33.9%
788480
▽│生物膜厚对系统效率及能耗的影响
05
企业如何进行冷却水系统运行维护
鱼骨图理论：
应用MOC（机械硬件、运行管理和化学部分）共同作用的，对循环冷却水系统进行全面管理，单纯某一个方面有所疏忽都会造成系统的腐蚀、生锈或微生物、藻类的生长，影响系统的运行效率。
▽│循环冷却水系统运行管理鱼骨图
06
运行管理工程师应掌握的基础技术数据
6.1PH值：
表示循环冷却水系统的酸碱情况。
PH值一般控制在8-9之间，PH值偏高，易产生结垢倾向。
PH偏低，则容易有腐蚀倾向。
6.2电导率
是电阻率的倒数，表示溶液传导电流的能力。
一般用μS/cm表示。
用来作水中电解质浓度检测。
超出控制范围，代表浓缩倍数偏高，则需要加大排污，以免造成系统腐蚀情况。
6.3总硬度
表示冷却水系统中Ca2+、Mg2+的总和 。
6.4钙硬度
与补水相比较，代表系统的浓缩倍数，若超出控制范围偏高，则系统易产生结垢现象，造成热交换效率下降，应加大系统排污。
若总硬度偏低，则表示系统运行节水、节药效率不高，应减少排放，达到节省水及药剂的成本。
6.5氯离子
氯离子代表水中氯化物多少，一般用于检测浓缩倍数；自来水氯离子一般在10-30ppm，一般碳钢材质要求氯离子含量控制在1500ppm，不锈钢材质要求氯离子在700ppm。
氯离子过高，易造成缝隙腐蚀及应力腐蚀。
6.6浊度
浊度，也指系统中的悬浮颗粒s.s，表示系统中悬浮物的多少。
悬浮物容易造成系统内沉积物堵塞管道，流量下降，容易造成系统腐蚀或结垢发生，严重者影响系统崩塌。
6.7总铁
系统中铁的含量增加，表示系统有腐蚀趋势，控制系统等酸碱性，可控制系统等腐蚀状况，通常在酸性环境中，容易造成腐蚀状况。
6.8总铜
表示系统中铜的含量，换热器设备常采用铜材质，系统中铜的含量偏高，表示系统换热器位置出现腐蚀趋势。
6.9总锌
一般管道采用的镀锌碳钢管，锌腐蚀之后，才开始铁的腐蚀。
因此锌的成分为腐蚀控制的主要指标之一，锌的含量超标，表示酸性药剂量偏高，可减少药剂量，节约药剂成本。
若锌的含量偏低，则表示药剂含量添加不足，易产生腐蚀。
6.10余氯
余氯主要反映水中氧化性杀菌剂（氯系）发挥作用后的余量，间接反映菌类及其它微生物在水中的含量，可以间接判断杀菌效果情况。
最终它会转化为氯离子。
6.11细菌总数
表示水中菌类的多少，超出控制范围，表示控制细菌效果不佳，易产生生物膜堵塞管道，影响散热，降低能耗。
此外菌类过高，代表氯化物系统无法抑制菌类的生长。
需添加非氧化性杀菌剂。
6.12 LSI值
朗格利尔系数，表示饱和沉积指数，可做为目前系统状况的参数。
一般 0LSI>2.5时，系统有结垢趋向。
可能因浓缩倍数偏高或阻垢分散剂不足造成的。
0
6.13浓缩倍数cc
这个主要针对开放式循环冷却水系统，水中含有的溶存固体及悬浮物随着蒸发器的蒸发而不断增加，当溶存固体达到饱和溶解值时，沉积现象发生。
浓缩倍数决定着系统的节水及药剂用量。
不同区域因水质不同，浓缩倍数的控制要求也不同。
浓缩倍数达到最佳平衡状态，既可以帮企业节省水费，减少废水排放，又能帮企业减少加药费用，更重要的是维持企业的系统不结垢、不长微生物、不腐蚀，延长设备的使用寿命。
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