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循環冷卻水處理技術方案
發布時2017-04-13 09:5325
一、前言
循環冷卻水化學處理技術是通過采用低劑量投加水質穩定劑的方法,使金屬表面形成一層致密的保護膜,同時改變結垢性粒子之間或金屬間的作用力,從而達到防腐、防垢、保護設備安全運行的目的。除此之外,還需投加殺菌滅藻劑,抑制和殺滅水中的細菌、藻類及各種微生物,以防止生物粘泥和垢類物質的產生,從而可以提高傳熱效率,節約能源,減少設備維修,延長使用周期。
本方案是根據貴方補充水水質及給定的工況條件,結合以往循環水處理的經驗,在進行大量充分實驗的基礎上提出的,最終選定了適合貴方實際使用的性能優越、穩定性好的水處理藥劑配方。水處理配方和技術有很強的針對性,尚需根據現場實際運行的復雜變化的條件進行合理的調整。
 
二、循環水系統工況條件及水質條件
2.1 循環水系統工況條件(見表1)
 
表1:循環水系統工況條件
 

 
系統名稱
冷卻自循環系統(敞開式) 封閉式水循環系統
循環水量
(m3/h)
保有水量
(m3)
補充水量
(m3/h)
系統材質 濃縮倍數 循環水量
(m3/h)
保有水量
(m3)
補充水量
(m3/h)
系統材質 濃縮倍數
棒材冷卻系統(D區) 390.67 6.0 4.0 鋼、銅 2-2.5
151.26 8 0.2 鋼、銅 /
擠塑冷卻系統(A區) 194.4 5.0 2.0 鋼、銅 2-2.5
110.58 15 0.15 鋼、銅 /
拉絲冷卻系統(C區) 390.67 6.0 4.0 鋼、銅 2-2.5
177.84 20 0.2 鋼、銅 /
 
 2.2循環水系統補充水水質條件
循環水系統補充水為市政自來水,具體指標見下表2。
表2:補充水水質分析表

分析項目 單位 數值
PH / 8.03
總堿度 mg/l 153.60(以CaCO3計)
總硬度 mg/l 242.00(以CaCO3計)
鈣硬度 mg/l 162.75
Cl- mg/l 43.00
濁度 mg/l 0.27
NO3- mg/l 2.51
色度 <5
SO42- mg/l 105
總溶固 mg/l 387
mg/l 0.037
三、循環水處理技術思路
敞開式循環冷卻水系統,隨著循環冷卻水在冷卻塔中的蒸發濃縮,水系統中的重碳酸鹽、Cl、SO42-、Ca2+、Mg2+濃度均相應增加,假如不采取投加水處理藥劑保護的措施,一方面成垢離子(Ca2+、Mg2+、HCO3-等離子)會在換熱器的傳熱表面形成硬垢,影響換熱效率,甚至堵塞管道,嚴重時導致停車事故的發生;另一方面水中的腐蝕性離子(Cl、SO42-等)以及溶解氧的存在會造成管道、換熱設備的腐蝕穿孔,影響設備的正常運行,直接縮短設備的使用壽命;另外,由于循環冷卻水系統的運行條件特別適宜于菌藻粘泥的生長,會對設備及管線產生微生物腐蝕和軟垢,同樣威脅循環冷卻水系統的安全運行。
密閉式循環冷卻水系統一般在運行過程中水質情況變化不大,但由于溶解氧的滲漏和溶入以及成垢離子的存在,水處理應以防腐蝕為主,同時兼顧阻垢。
分析貴公司循環水水系統補充水,從水質數據及水型判斷結果來看,均為結垢型水質。濃縮運行后,隨著濃縮倍率的增加,結垢趨勢加強,濃縮倍數越高,pH越高,結垢趨勢越強;同時由于水中各種腐蝕性離子隨著濃縮倍率的增加也相應提高,并且水中的溶解氧被飽和,所以水中的腐蝕性不能被忽視。因此,對于該水質所選的水處理藥劑配方必須兼顧緩蝕與阻垢兩種特性。同時還應從節水、節藥等經濟方面加以綜合考慮。
敞開式循環水系統運行條件特別適合于菌藻粘泥的生長,這些微生物的大量滋生,將給系統帶來嚴重危害,一方面這些物質沉積在系統換熱設備及管道的表面,影響換熱效率;另一方面也容易發生微生物腐蝕,被覆蓋的金屬表面為貧氧的陽極區,周圍金屬表面成為富氧的陰極區,這種局部氧濃差作用使覆蓋物下形成孔蝕或坑蝕;另外,菌藻粘泥附著于設備表面后影響了緩蝕阻垢劑順利到達設備表面形成保護膜。所以需要為循環水系統篩選合適的殺菌滅藻劑及粘泥剝離劑以控制系統內的菌藻粘泥,同時對形成的粘泥附著物定期剝離,清潔設備表面。考慮到細菌藻類的抗藥性、粘泥剝離的需要以及特殊處理,本方案建議采用氧化性與非氧化性殺菌滅藻劑配合使用的處理方法,同時根據系統情況決定是否使用粘泥剝離劑。
循環水系統化學處理方案是依據貴公司提供的循環水系統運行工況及水質條件提出的,確定的緩蝕阻垢劑配方產品具有以下特點:
1)具有優良的阻垢性能和緩蝕性能,既對碳酸鈣垢、磷酸鈣垢、硫酸鈣垢、硅垢具有優異的阻垢性能;也對氧化鐵、粘泥及水中濁度物質具有良好的分散作用;產品容易在金屬表面形成一層薄而致密的防腐膜,從而隔絕循環水對系統材質的腐蝕;
2)產品穩定性好,耐氯分解能力強,抗污染能力強;
3)產品屬于低磷環保型產品;近年來由于江河污染,海水富營養化,赤潮現象屢見不鮮,世界各地禁磷呼聲越來越高,因此選擇環保型水處理藥劑是今后冷卻水處理技術的發展方向。
正確應用本處理技術,可取得節水、節能和穩定生產的良好效益。但應指出,良好水處理效果的取得,既要有先進的處理技術,更需要將此技術加以正確的實施,并在生產應用中進行嚴格的日常管理。為本技術應用獲得成功提供可靠的保證。
 
四、日常水處理技術方案
4.1處理方案基準水質數據

水質類型 總堿度(mg/l) 總堿度(mg/l) Cl-(mg/l) SO42-(mg/l)
補充水 242 153.6 43 105
2.5倍循環水 605 384 108 263
 
4.2加藥量及加藥方式

藥劑類型 藥 劑
名 稱
使用濃度(mg/l) 加藥點 加藥方式 加藥頻率 備注
緩蝕阻垢劑 TS-52318A 50 回水集水槽 由加藥裝置投加 根據補排水量
連續投加
敞開式系統
以補水計
緩蝕阻垢劑 TS-52318B 100 回水集水槽 由加藥裝置投加 根據補排水量
連續投加
密閉系統
以補水計
氧化性殺菌滅藻劑 TS-52316 100-150 循環水塔池 根據保有水量投加 一次/周 敞開式系統
以保有水計
非氧化性殺菌滅藻劑 TS-52317
TS-1781
100-150 循環水塔池 根據保有水量投加 兩次/月(4~10月份)
一次/月(1~3月份、
11~12月份)
敞開式系統
以保有水計
pH調節劑 工業濃H2SO4 控制pH
8.2~8.6
靠近補水
管線
根據補排水連續投加 根據補排水量
連續投加
暫不考慮
注: 非氧化性殺菌滅藻劑需考慮兩種產品交替使用;
4.3水質控制指標
 

控制項目 數值
pH 8.2~8.6
電導率,μs/cm <1500
總硬,mg/l(以CaCO3計) <600
總磷(以PO43-計),mg/l 3~6
總堿度(以CaCO3計),mg/l <500
余氯,mg/l 0.3~0.5(保持2小時)
濁度,mg/l <20
Cl,mg/l <100
濃縮倍數 2.5
異養菌,個/ml <1×105
粘泥量, ml/m3 <4
銅材腐蝕率 <0.005 mm/y
碳鋼腐蝕率 <0.125 mm/y
污垢熱阻 1.72-3.44×10-4 m2.hr.℃/kal.y
 
注:投加氧化性殺菌滅藻劑后確保2小時的余氯值。
4.4分析監測項目及頻率
4.5.1日常運行定期抽查分析項目及頻率:

序號 分析項目 補充水 循環水
1 pH 一次/天 一次/2小時
2 電導率 一次/周 一次/天
3 Cl¯ 一次/周 一次/天
4 總磷 --- 一次/天
5 Ca2+ 一次/周 一次/天
6 余氯 一次/周 一次/天
7 總堿度 一次/周 一次/天
8 濁度 一次/周 一次/天
9 腐蝕率 --- 一次/月
4.5其他日常監測
4.5.1常規檢查
(1)腐蝕掛片監測腐蝕情況和粘泥附著情況
(2)冷卻塔池及塔壁菌藻粘泥滋生情況
(3)緩蝕阻垢劑加藥情況是否正常
(4)殺菌滅藻劑使用情況
 
在運行過程中,應特別注意水中的異味,濁度,塔壁的粘泥及腐蝕附掛片表面狀況等。
4.5.2記錄數據和日常報告
應將循環冷卻水系統日常運行操作及分析數據做好記錄,并保持原始記錄數據的完整性,實行專業歸檔、專人管理,這些都是現場水處理調節的主要依據。
五、技術服務承諾
提供定期的現場服務,分析水質,了解控制和監測系統的運行狀況,保持循環冷卻水系統的穩定運行;了解控制和監測系統的運行狀況,冷卻水系統潛在的問題,指導現場工程師及時解決;不定期聘請水處理專家與貴公司技術和管理工程師交流,解決系統的疑難問題和優化循環冷卻水系統。
 
5.1開車前期服務
免費對貴廠水處理相關人員進行技術培訓;
及時協助廠方人員建立系統運行效果監測方法,建議系統監測方法,以使開車時與日常運行時的系統參數保持一致;
協助對水處理加藥設備及監測設備的調試;
 
5.2運行期間服務   
免費指導循環水系統試運行期間的運行維護操作;
及時提供循環水系統的應急服務。
 
5.3冷卻水系統日常運行監測  
免費提供定期的現場技術服務,提取水樣,出具水質分析報告及水質評價報告;
了解循環水系統控制和監測系統的運行狀況,與車間工程師共同評價冷卻水系統的運行穩定性,確保循環水系統的穩定運行;
發現循環水系統潛在的問題,協助廠方技術人員及時解決;
協助貴廠人員,優化循環冷卻水系統的濃縮倍數;
通過儀器和掛片監測腐蝕速率和沉積物,如有沉積物,及時取樣化驗并出具原因分析報告及處理措施;
每月對現場監測和加藥設備、儀器校驗一次;
循環水系統出現問題時,在接到廠方通知后,24小時內答復,必要時48小時內派技術人員到現場幫助解決問題。
 
六、水處理藥劑用量及處理費用估算
6.1循環水報價依據
6.1.1 各工段工況條件
 

 
系統名稱
冷卻自循環系統(敞開式) 封閉式水循環系統
循環水量
(m3/h)
保有水量
(m3)
補充水量
(m3/h)
系統材質 濃縮倍數 循環水量
(m3/h)
保有水量
(m3)
補充水量
(m3/h)
系統材質 濃縮倍數
棒材冷卻系統(D區) 390.67 6.0 4.0 鋼、銅 2-2.5
151.26 8 0.2 鋼、銅 /
擠塑冷卻系統(A區) 194.4 5.0 2.0 鋼、銅 2-2.5
110.58 15 0.15 鋼、銅 /
拉絲冷卻系統(C區) 390.67 6.0 4.0 鋼、銅 2-2.5
177.84 20 0.2 鋼、銅 /
 
6.1.2 密閉系統補水量約為0.15%。
6.2水處理藥劑用量及處理費用估算
水處理藥劑年用量及年處理費用具體見下表。

序號 處理階段 藥劑
名稱
數量(kg) 單  價
(元)
總價
(萬元)
備注
1 清洗、預膜處理費用 TS-52301 100 6300 0.063 /
TS-52302 100 6200 0.062 /
TS-52303 50 6200 0.031 /
TS-52307 25 8000 0.020 /
小計 275 ―― 0.176 /
2 正常運行處理費用
 
TS-52318A 8000 8500 6.8 /
TS-52318B 500 9600 0.48 /
TS-52316 500 9000 0.450 /
TS-52317 210 10000 0.210 /
TS-1781 120 13000 0.156 /
小計 9330 / 8.096 /
3 費用總計:8.272萬元
 
七、循環水系統污水處理
7.1 清洗、預膜階段污水處理

  • 主要污染物:磷、鋅、有機物、表面活性劑
  • 排放量:約為60噸
  • 處理方式:根據業主現場具體情況,采用加藥沉淀處理方式或直接稀釋排放。
7.2 循環水系統濃排水
各項指標均符合三級排放標準要求,可直接排放。

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