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循环水处理在轻工业企业中技术案例

循环水处理系统技术案例以江苏某模具企业为例,该企业循环水系统未曾做过循环水处理,也未安装循环水加药设备。循环水系统运行2年后,在进行设备检修时,发现有结垢现象。结垢明显的多为换热器设备。除换热器设备,Y型过滤器也有结垢脱落物。该系统在未达到全年满负载的情况下,就出现明显结垢情况,这种趋势的形成是比较迅速的。如不加以控制,将严重影响设备的换热效率,进而影响设备的正常运转。如不加以控制,将明显的增加能耗,进而增加无效的生产成本。
  
  1.分析意见
  
  现系统结垢形成的原因:冷却塔给水降温的原理主要是通过蒸发,长时间的蒸发会让冷却水的浓缩倍数增高,高浓缩倍数意味着水中的盐类物质会增加并且析出。随着水中盐类物质的增加,结垢日渐严重。一般情况下我们会将浓缩倍数控制在3-4倍之间,也就是电导率控制在1200左右。根据我们实验室所测得数据,现系统的水质浓缩倍数较高。(5-6倍)
  
  控制结垢形成的方法:

  
  1.安装循环水加药设备。加药设备有自动排污功能,此功能将会维持浓缩倍数在一个合理的范围内,盐类物质将会极大的被排除。加药设备可以进行自动加药,避免人工加药的无规律性、不准确性。现我司已经有,可检测水质内药剂浓度,可进行远程在线监测功能的加药设备,设备在应用后得到客户的好评。
  
  2.定期进行水质检测、加药设备点检、冷却塔及换热设备的查看,以此来确保我们所做循环水水质的稳定。虽然在我们的系统中已经安装加药设备,但是人工的服务是不能被取代的。向基本的工作,往药桶里加药,夏季到来塔内微生物的滋生问题,塔内沉积物清除的问题,换热设备的换热效率情况等这些需要我们技术人员进行定期服务。
  
  2.冷却水系统的常见问题
  
  2.1腐蚀

  
  碳钢材质与水中的氧气作用而发生电化学腐蚀,其反应如下:
  
  阳极区Fe=Fe2++2e-阴极区02+2H20+4e=40H-
  
  水中Fe2++20H-=Fe(OH)2Fe(OH)2=Fe(OH)3
  
  2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O
  
  这些反应,促使微电池中阳极区的金属不断溶解而被腐蚀。
  
  循环水在浓缩过程中,盐类浓度增加,Cl-和SO42-离子浓度较高时,会使金属表面保护膜的防腐性能降低。尤其是Cl-的离子半径小、穿透性强,容易破坏金属表面的保护膜增加其腐蚀反应的阳极过程速度,引起金属的局部腐蚀。
  
  水中微生物的滋生也会产生细菌性腐蚀,如还原菌、铁细菌等。其它引起腐蚀的影响因素有:pH值、溶解的气体、温度、流速等。
  
  2.2结垢及沉积
  
  在循环冷却水系统中,重碳酸盐浓度达到饱和状态,经过换热器传热表面使水温升高时,水中盐份溶解平衡遭到破坏,发生下列反应:
  
  Ca(HCO3)2=CaCO3↓+CO2↑+H2O
  
  生成的CaCO3水垢沉积在换热器的传热表面,形成一层硬垢,导热性能很差,严重影响换热效率。
  
  碳酸钙属微溶性盐,溶解度随温度的升高而降低,因此很容易达到过饱和状态,从水中结晶析出。当循环水流速比较小或换热面比较相糙时,这些结晶沉淀物容易沉积在传热表面上。
  
  2.3微生物影响
  
  循环水的温度、盐份、pH值、溶解氧等适合微生物生长,若未能得到有效控制,微生物不断滋生,并分泌出大量粘液,将水中不溶性杂质粘结在一起,产生粘泥附着于设备和管道的内表面,阻碍水的流动和系统热交换,且在粘泥沉积地方往往会造成沉积物下腐蚀。
  
  在循环水系统中产生的最主要问题是影响传热,碳钢导热系数为46.4~69.6W/(m•K),而污垢导热系数为0.11~0.58W/(m•K),它是导致换热效果不好的主要原因。
  
  3.水处理技术方案

  
  循环冷却水系统在日常运行过程中会出现三大问题:微生物滋生、换热器结垢和系统腐蚀。微生物的滋生以及换热器表面结垢,大大降低设备的换热效率。为使系统更好的运行和提高设备的换热效率,需对循环水系统进行清洗预膜处理,配合日常保养来避免结垢和减缓腐蚀。
  
  针对现场情况,方案设计思路为:除污垢处理→预膜处理→正常维保。
  
  3.1化学清洗(优先考虑)
  
  目的:针对现场情况,进行全系统的化学清洗,以清除系统中的污垢和腐蚀产物,利于后期的预膜处理。清洗时根据系统材质选用适当的清洗剂,以减免对系统金属材质的腐蚀。预膜时投加分散剂,以分散清洗下来的锈、垢等,防止二次沉淀。
  
  操作方法:
  
  (1)启动系统循环水泵,用清水尽可能的冲洗掉系统中的浮锈、脱落的藻类及腐蚀产物等疏松的污垢,以节约用清洗药剂量,降低清洗成本,为下一步的化学清洗做准备;
  
  (2)按系统的保有水量在系统中一次性投加CM1010循环水系统清洗剂,运行24-36h。
  
  (3)污垢、浮锈清洗结束后,停泵排水清池或者进行边排边补降低水的浊度;
  
  (4)确认循环水浊度小于20NTU;
  
  3.2预膜处理
  
  目的:在清洗后活化的金属表面,预先生成一层保护膜,以更好地发挥阻垢缓蚀剂的效能。
  
  操作方法:
  
  (1)按保有水量向系统中一次性投加CM1030高效预膜剂,循环24-48h,进行排污换水工作;
  
  (2)系统水置换彻底后,转入正常处理。
  
  备注:清洗预膜过程监测与效果检测
  
  3.3正常维保(缓蚀阻垢处理)
  
  目的:在系统有热负荷的情况下,为保证系统长期稳定运行,加入缓蚀阻垢剂,以有效解决系统的结垢、腐蚀等问题。
  
  操作方法:通过自动控制设备,在线检测系统,连续均匀的投加缓蚀阻垢剂,通过控制时间来调节药剂的投加量;
  
  缓蚀阻垢剂(开放式系统):
  

  针对开式循环冷却水系统,采用复合型水处理药剂CM7010-冷却水系统缓蚀阻垢剂,投加方式为连续性投加。此药剂具有耐高温,协同增效作用,化学稳定性强,具有良好的阻垢缓蚀效果。主要用于敞开式软水循环冷却水系统,适用于化工、钢铁、工业制造、食品加工等行业的软水循环冷却水系统。
  
  3.4正常维保(杀菌处理)
  
  目的:由于循环水的条件较适合菌藻类生长,长期运行时系统容易滋生菌藻及黏泥。菌藻的繁殖与黏泥的产生,会给系统带来换热效果下降、堵塞管道、加剧金属的腐蚀等问题,因此必须强化杀菌措施。
  
  杀菌剂:
  
  本品是针对循环冷却水系统极易滋生菌藻的特点而设计的杀生剂配方,分为CM4011-高效氧化性杀菌剂和CM4020-高效非氧化性杀菌剂两种杀菌剂。具有低毒、高效、广谱等特点,兼备优良的粘泥剥离和抑制菌藻繁殖的效果。氧化型和非氧化型两种杀菌剂交替投加,削弱微生物的耐药性,对产生抗生性的微生物以及菌藻同样具有杀灭作用。配合CM4010-高效杀菌灭藻剂,专门消灭冷却塔青苔及系统微生物,三种杀菌剂的投加方式均为冲击性投加。
  
  此方案是特别针对冷却水系统采用的一种复合型技术方案。它兼顾了冷却水和冷冻水可能出现的各种问题,在许多客户使用中取得了非常良好的效果。
  
  水处理的目的是使水处理系统不结垢、减缓腐蚀,保证水系统的换热器保持高换热效率,延长设备、管路的使用寿命。
  
  我们的水处理方案首先考虑了系统的结垢和腐蚀问题,同时兼顾了系统常常遇到的泥沙、可能的油品泄漏,微生物粘泥和青苔问题,在有效解决以上问题的同时我们考虑到了环保节水和成本控制。
  

  4. 水质异常情况处理


系统

项目

异常

原因及解决办法

开式系统

pH值

>9.0

浓缩倍数过高,检查排污电磁阀是否故障。可通过增加排污水量来调节;

<7.5

检查水系统是否有泄漏或者物料泄漏进水系统;是否有酸性水注入系统,并调节PH或增加药剂量;

浊度

>20

补充水浊度发生变化,杀菌剂剥离作用引起浊度升高,环境因素影响,增加排污量或系统加装过滤器;

电导率

>2000

浓缩倍数过高,检查排污电磁阀是否故障,可通过增加排污水量来调节;

<1500

浓缩倍数降低,检查系统是否有泄漏;

总硬度

>500

浓缩倍数过高,补充水质发生变化,可适当增加排污水量;

闭式系统

pH值

>10.5

调节pH;

<9.0

调节pH或增加药剂量;

电导率

>2500

是否有物料泄漏进水系统;

<1500

系统有泄漏,进行排查,完成后补充药剂;

浊度

>20.0

补充水浊度发生变化,杀菌剂剥离作用引起浊度升高,环境因素影响,增加排污量或系统加装过滤器;

总硬度

>500

浓缩倍数过高,补充水质发生变化,可适当增加排污水量;


  

  5. 工作报告频率


报告类型

报告内容及事项

周期

现场水质分析报告

现场水质分析结果及整体处理效果评述

2次/月

季度实验室报告

实验室水质分析报告及效果评述

1次/季度

年度工作报告

年度水处理工作报告

1次/年


   6. 安全与环保 

  6.1检查监督

循环水处理

  
   所有施工工具在使用前都必须由使用人员检查
  
   所有用电设施在使用前都必须由使用人员检查
  
   所有个人防护用品,如安全带、呼吸器在使用前都必须由使用人员检查
  
   安全员负责现场安全巡回检查,发现安全隐患,纠正不安全因素
  
  6.2基本安全规定

  
   施工现场人员任何时候都必须穿戴安全帽、安全眼镜,安全鞋,进入洁净区应按洁净区着装要求着装
  
   超过1.8米即属于高空作业,作业人员必须系安全带,防止跌落伤害
  
  6.3物品存放
  
   现场的二次容器保护
  
   区域化学品存放标示
  
   文控文件的存放
  
  7.技术服务项目
  

  良好的专业技术服务是水处理方案成功的关键,安峰公司配有经专业培训的技术服务工程师和精确的分析、检测仪器。


循环水处理

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