循环冷却用水简介;循环冷却水处理是通过在循环水中加入化学药剂来防止腐蚀、水垢和粘泥等危害的产生，以达到水处理目的的方法。循环水中加入水稳药剂，使水质得到改善，提高换热器等设备的效率和寿命，降低能耗，保证生产顺利地进行。
一、循环冷却水系统的特点及产生的危害
1、循环冷却水系统特点
冷却水系统是用水来作为工业冷却介质的系统，它分为直流冷却水系统和循环冷却水系统。直流冷却水系统因其消耗水量大、加药处理费用过高，已基本被淘汰。循环冷却水系统中的冷却水流经换热器时，和工艺介质进行热交换，热介质通过冷却水冷却到需要的温度，冷却水温度升高，成为热水。热水基本不排放，经过冷却后仍返回系统重复使用。即冷却水被加热成热水，热水被冷却成冷水，冷水再加热，热水再冷却，循环不止，因而大大节约了用水。这就是循环冷却水系统与直流冷却水系统不同之处。循环冷却水系统又可分为密闭式和敞开式两种，其区别在于敞开式系统中的热水是经过冷却塔（又称凉水塔）或冷却池与空气直接接触被冷却为冷水，再返回系统循环使用的，而密闭式系统中水不与大气接触，密闭循环，水不浓缩，也基本上不消耗。
在敞开式循环冷却水系统中，热水通过冷却塔时，部分水被蒸发，使循环水中盐水被浓缩。水不断循环，含盐量就不断增加。为了维持水中的水量平衡，必须不断向循环系统中补充新鲜水，同时排放掉一部分循环冷却水，以保持循环水的含盐量稳定在某一浓度。因此，在水系统循环运行的时候，补充水和循环水中的含盐量是不同的。循环冷却水与补充水中含盐量的比值，就称为浓缩倍数。浓缩倍数是敞开式循环冷却水系统运行的一项重要参数。循环水中保持一定的浓缩倍数，不仅能节水、节药、提高经济效益，而且对稳定水质有重要作用，也有利于进行化学处理。
敞开式循环冷却水系统的水质有以下特点：
（1）因冷却塔的蒸发冷却作用，使一部分循环冷却水被空气带走，系统中损失了一部分水。这部分水没有带走所溶解的固体，而将它原来溶解的固体留在循环系统中，使循环水中的溶解固体物浓度增加，这就是浓缩现象。浓缩会改变水的腐蚀结垢性质，加重水的结垢或腐蚀倾向。
（2）在冷却塔中，水在与空气的接触过程中还会失去一部分游离二氧化碳。由于二氧化碳的逸出，使水中碳酸氢钙容易转化成碳酸钙沉积在换热设备上，其反应如下：
Ca(HCO3)2 Ca CO3 ＋CO2 ＋H2O
水在与空气接触时，还会溶解空气中的氧气，使水中的溶解氧总处于饱和状态。当碳钢与溶有O2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，使阳极区的金属不断溶解而被腐蚀，其反应如下：
在阳极区 Fe Fe2+＋2e
在阴极区 1/2 O2＋H2O＋2e 2OH－
在水中 Fe2+＋2OH－ Fe (OH)2
O2
Fe(OH)2 Fe(OH)3
O2
Fe(OH)2 1/2 Fe2O3·H2O
（3）水在与空气的接触过程中，还会将空气中所带的灰尘、微生物、污染气体（如SO2、H2S、NH3等）或昆虫带入水系统，引起水质污染，造成腐蚀或污垢沉积等问题。其中微生物带来的危害特别严重。
如硫酸盐还原菌分解水中的硫酸盐，产生H2S，引起碳钢腐蚀，其反应如下：
SO2－4＋8H+＋8e S2－＋4H2O＋能量（细菌生存所需）
Fe2+＋S2－ FeS
又如铁细菌腐蚀钢铁，产生锈瘤，并释放能量供细菌生存，其反应如下：
细菌
Fe2+ Fe3+＋能量（细菌生存所需）
所以，冷却水循环使用后，运行浓缩倍数提高，各种离子及杂质随之被浓缩，硬度和碱度也大幅度增加，二者平衡被打破而形成水垢，并且，水垢在沉积过程中，常与淤泥、粘泥、腐蚀产物及其它杂质混合在一起形成污垢，污垢附着在设备上又会产生垢下腐蚀，加速设备的穿孔泄漏，危害性更大。水和大气在冷却塔中对流时，吸收了大气中的灰尘、微生物及其孢子，使系统中微生物和悬浮物数量明显增加，且由于养分的浓缩，日光的照射，适宜的温度，充足的溶解氧等条件使得微生物迅速繁殖和滋生。微生物的危害与一般电化学腐蚀及水垢的危害比起来，微生物危害的严重性更胜一筹，其显著特点是危害速度快，被称之为循环冷却水系统处理中的“急性病”，其危害不可小视。微生物滋生将产生两大直接危害，即微生物腐蚀和沉积腐蚀。微生物腐蚀的一个重要特点是腐蚀速度集中于局部部位，主要是由于微生物繁殖将产生特殊的腐蚀环境，如硫酸盐还原菌产生硫化氢气体，硫细菌、铁细菌和线状菌等产生的酸性环境，造成局部腐蚀，后将导致严重的点蚀直至穿孔，其危害特别严重。另外，空气中的灰尘进入冷却水系统中沉积，菌藻的滋生加速了这种粘附物的沉积，并且，微生物大量地繁殖和进行新陈代谢，致使系统内水侧表面越来越多的沉积生物粘泥、污垢及腐蚀产物，温度越高的地方沉积越厚，而且较多的沉积在流速骤降的滞流区和水流的死角，这些沉积物的导热性能比金属差几百倍，且沉积物覆盖下的金属表面是贫氧区，形成氧浓差电池使金属遭受严重的沉积腐蚀。另一方面，由于金属腐蚀产物进入水中，使水质恶化，加剧了水侧受热面上的结垢趋势，引起化学硬垢的产生及垢下腐蚀，如此恶性循环，将严重影响生产的长周期安全正常运行。
综上所述，循环冷却水系统由于空气污染、水温升高、水流速度变化、浓缩倍数提高、工艺介质泄漏和工况环境等因素的影响，给系统带来的危害突出地表现在金属设备及管道腐蚀，沉积物的析出和附着，微生物滋生和粘泥形成上。并且这些问题相互作用，形成恶性循环，危害甚大，它们的解决直接关系着生产的正常与否。若不采取必要的水处理技术加以解决，任其泛滥，将给生产带来严重后果，给企业造成巨大的经济损失。
2、循环冷却水系统运行障碍产生的危害
（1）腐蚀引起的危害
①腐蚀消耗金属材料，使换热器强度下降，降低换热器使用寿命，增加设备投入费用及因停产检修造成经济损失。
②腐蚀常引起换热器管壁穿孔，形成渗漏，或工艺介质泄漏进入冷却水中，损失物料，污染水体；或冷却水渗入工艺介质中，使产品品质受到影响，甚至成为废品。
③严重的腐蚀造成换热器传热面急剧减少，失去冷却作用，而且可能引发泄漏事故，危害工厂安全生产，影响生产装置的长周期运行。
④腐蚀产物会形成污垢，污垢附着在设备上又会产生垢下腐蚀，形成恶性循环，其危害性更大。
（2）水垢引起的危害
①高热阻的无机盐垢，导热性能极低，降低换热器传热效率和冷却塔效率。1mm的垢厚大约相当于8%的能源损失，垢层越厚，换热效率越低，能源消耗也越大。不但增加循环水的消耗量，造成有限资源的浪费，而且还会影响产品的产量和品质。
②水垢的形成使管道管径缩小，流量降低，增加能耗，泵压上升，系统阻力增加，使工艺介质的冷却达不到设计要求，影响生产。
③结垢严重时，将换热管道完全堵死，使生产无法进行，造成非正常停车，导致生产工期的延误。
④水垢在金属壁上的沉积，容易诱发垢下腐蚀，加速设备的穿孔泄漏，使设备遭受严重破坏。
⑤水垢的形成增加清洗次数和费用，尤其是系统停车清洗，造成生产被迫中断，减少有效生产时间。同时，频繁的清洗必将加速设备的损耗，影响材料性能，降低使用寿命。
（3）微生物引起的危害
循环冷却水系统的环境极利于微生物的生长繁殖，微生物滋生将产生两大直接危害，即微生物腐蚀和沉积腐蚀。循环水系统中大量细菌分泌出的粘液像粘合剂一样，并以微生物群体及其遗骸为主体，与水中灰尘、杂质、化学沉淀物、腐蚀产物等粘结在一起，形成粘糊糊的胶粘状物，即微生物粘泥。微生物粘泥既能促进污垢沉积，又能促进腐蚀，给系统造成的危害是相当突出的。粘泥是微生物引起的严重的危害，常表现在以下几个方面：
①粘泥附着在换热部位的金属表面上，降低冷却水的冷却效果。
②大量的粘泥将堵塞换热器中冷却水的通道，从而使冷却水无法工作；少量的粘泥则减少冷却水通道的截面积，从而降低冷却水的流量和冷却效果，增加泵压。
③粘泥集积在冷却塔填料的表面或填料间，堵塞了冷却水的通过，降低冷却塔的冷却效果。
④粘泥覆盖在换热器的金属表上，阻止缓蚀剂和阻垢剂到达金属表面发挥其缓蚀与阻垢的作用，阻止杀生剂杀灭粘泥中和粘泥下的微生物，降低这些药剂的功效。
⑤粘泥覆盖在金属表面，形成氧浓差腐蚀电池，引起金属设备及管道的腐蚀。
二、水处理技术在循环冷却水系统中的作用
实践证明，化学处理技术能够很好地解决循环水所带来的危害。它在国外应用已有半个世纪以上；在我国也日益广泛应用，大量推广已有二十多年的历史。其综合处理效果令人满意，处理费用也能为用户接受，是普遍使用的好方法。
在循环冷却水中应用水处理技术，既可改善水质，减少对设备的腐蚀和结垢，延长设备寿命，保证生产长周期均衡平稳地运行，又能节约用水，减少排污，对生态环境大为有利，从而获得良好的经济效益和社会效益。
评价化学处理的经济效益需要从处理费用上和生产上全面评价。化学处理费用经济合理，占循环水成本中的比例并不高，而且带给系统的好处很多，有很好的经济效益。据我们了解，许多厂在这方面都深有体验，特别是有的厂初期投产时循环水未进行化学处理，运行一段时间后才发现“水患成灾”，后来采用化学处理，“对症下药”，使水质得到明显改善。这些厂水处理前后对比的效果往往很生动，取得的经济效益也都很明显。科学技术是第一生产力，循环水化学处理技术在节能降耗，高产稳产，提益等方面发挥着非常重要和关键的作用，具体表现在：
1、保证换热设备的运行。通过化学处理，减缓设备和管道的腐蚀和结垢，提高换热效率，改善工艺条件，延长设备及管道的使用寿命。
2、稳定生产。没有沉积物附着、腐蚀穿孔和粘泥堵塞等危害，冷却水系统中的换热器就可以始终在良好的环境中工作，除计划中的检修外，意外的停产检修事故就会减少，为生产的长周期安全运行提供保证，从而降低生产过程中因设备维修造成的时间耽延。
3、节约水资源。冷却水使用水处理剂后，可以提高循环水的浓缩倍数，这对工业节水有着重要的作用。与直流冷却水相比，即便循环水的浓缩倍数比较低，例如仅为1.5倍，但此时补充水即可节约94.8%。由此可见，提高浓缩倍数，使用水处理技术，改善和净化水质，对节约水资源有着至关重要的作用。
4、减少环境污染。由于浓缩倍数的提高，循环冷却水系统比起直流冷却水系统来，大大减少了冷却污水的排放量，也就减少了对环境的污染。
5、经济效益显著。采用水稳技术后，循环冷却水系统处于良性循环，换热效率和冷却效果良好，同时减少原材料的消耗，降低生产成本，实现生产的满负荷运行，生产能力提高，产品品质改善，产量增加，经济效益突出。
三、循环冷却水处理技术主要内容
这里所说的水处理技术，是指循环冷却水的化学处理技术，它是一门多学科的综合实用技术。它主要是针对不同的水质、设备、材质和工艺条件等因素，选择合理的缓蚀阻垢配方和优良的药剂来抑制腐蚀、水垢和粘泥等危害的产生，使水质稳定，以达到预期的效果，为生产服务。
为了应用好水处理技术，还应有一定的工艺过程和要求，它包括设备剥离清洗、预膜和日常水处理管理工作等。这些过程都是水处理技术的内容，并且每一个环节都是相互联系的，是一个有机的整体，缺一不可，否则将大大降低水处理综合效果。所以，完整地实施水处理技术，是保证循环冷却水系统科学、经济、运行的关键。
1、化学清洗
在采用水处理技术，投加水处理剂之前，应对循环水系统的换热设备和管道进行剥离和清洗，特别是已经运行的老系统，在粘泥沉积、菌藻滋生严重的状况下，清洗尤为重要。主要机理为通过渗透、疏松、剥离、溶解、分散、整合、晶格畸变等作用，除去水侧表面的粘附物、水垢等杂物，以达到净化设备金属表面的目的，为水处理的预膜和日常处理创造条件。剥离清洗对合理使用水处理剂，发挥水处理剂正常效用是非常必要的。
2、预膜处理
预膜是在系统剥离清洗之后、正常运行之前水处理的一个必要步骤。预膜处理就是在紧接系统清洗之后，向系统中投加一定浓度的预膜剂，在设定条件下循环运行，使之在设备金属表面形成一层均匀致密的保护膜，达到不易成垢和缓蚀的目的，对系统设备和管道起到良好的保护作用。
3、日常水处理工作
当预膜结束后，水处理剂由高浓度转入低浓度的处理成为日常处理。日常处理工作在水处理工作中具有十分重要的作用。日常水处理工作包括：日常加药和分析监测，投加缓蚀阻垢剂以延缓腐蚀和阻止结垢，投加sha菌灭藻剂控制菌藻滋生及粘泥的粘附。日常加药的目的是维持水中药剂浓度，以保持膜的完整性，并起到缓蚀阻垢作用和控制微生物的生长。
要搞好水处理工作，必须下决心严格科学管理，保证在操作时按照规定的水稳剂配方和控制指标（包括水质、加药等）严格执行。在循环水系统正常运行中，需要进行处理效果的监测（如挂腐蚀试片等工作），以了解水质处理的效果，并根据每天水质分析化验结果，对排污水量、补充水量及加药量进行必要的调整，使之达到要求指标，并控制合理的浓缩倍数。
四、水处理系统运行效果及其评定
1、药剂使用后的表现效果
（1）换热设备和水程管道不再产生新垢，老垢在一定程度上逐步减少，管道阻力减小，泵压降低，冷却水流量增大，换热器效率上升，工艺条件改善，生产能力提高，产品品质稳定，产量增加。
（2）设备及管道的腐蚀得到有效的控制，不仅延长了设备的使用寿命和运行投入周期，而且降低了设备腐蚀穿孔引发泄漏事故的可能性，为生产的长周期安全平稳运行提供了强有力的保障。
（3）系统不再产生新菌藻，老菌藻逐步脱落。同时，附着在换热器、冷却塔、水槽壁、池底、管道上的微生物粘泥、软垢也逐渐被疏松、剥离和分散，随排污水一起排掉。这有效地剿灭了微生物的滋生繁殖，阻断了粘泥污物对系统的侵害。
（4）凉水塔喷嘴、填料无堵塞现象，冷却水量增大，喷水均匀，水流畅通，冷却效率提高，冷却水进、出塔温差变大，为工艺介质的冷却达到设计要求提供了充足的低温水量。
（5）系统结垢、腐蚀和微生物等危害得到有效控制，生产稳定，循环水系统始终在良好的环境中安全运转。除计划中的检修外，意外的停产检修、清洗次数减少，从而降低生产过程中因设备维修、清洗造成的时间耽延和经济损失，不仅减少了计划外的经济支出，同时也延长了有效生产时间。
（6）浓缩倍数提高，不仅节约了大量的冷却用水，而且大大减少了冷却污水的排放量，减轻了对环境的污染，为企业赢得了良好的经济效益和社会效益。
2、水处理运行效果的评定
循环冷却水经化学处理后，其效果应达到国家《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050－2007标准中的要求：
腐蚀率：碳钢≤0.075mm/a 铜、不锈钢≤0.005mm/a
污垢沉积率：＜ 15mg/(cm2·月)
异养菌总数：＜1×105个/ml（平板计数法）
西安迪奥环保科技有限公司
