摘要：循環(huán)冷卻水系統(tǒng)長時(shí)間的運(yùn)行，水份不斷蒸發(fā)，導(dǎo)致硬度變大；循環(huán)水的水溫和pH值等適宜多數(shù)微生物的生長和繁殖，生成大量的粘泥沉積在金屬表面上，為確保循環(huán)水系統(tǒng)正常運(yùn)行，必須進(jìn)行加藥處理并對(duì)加藥系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)介紹。
　　關(guān)鍵詞：循環(huán)冷卻水加藥處理
　　循環(huán)冷卻水系統(tǒng)長時(shí)間的反復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)和使用，水份不斷蒸發(fā)，使水中的含鹽濃度不斷提高，硬度變大；補(bǔ)充水中存在的某些微生物及少量的有機(jī)物、循環(huán)水的水溫和pH值等適宜多數(shù)微生物的生長和繁殖，微生物的繁殖，生成大量的粘泥沉積在金屬表面上，不但增加了水流阻力，而且還嚴(yán)重地降低了熱交換設(shè)備的傳熱效率，同時(shí)還隔絕緩蝕阻垢劑對(duì)金屬表面的保護(hù)作用，甚至加速了對(duì)金屬管道和設(shè)備的腐蝕。
　　循環(huán)冷卻水在運(yùn)行過程中，主要產(chǎn)生水垢、污垢、腐蝕、微生物的孳生等，如果不進(jìn)行有效處理，很難保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，對(duì)循環(huán)冷卻水進(jìn)行加藥處理是解決水質(zhì)危害的最有效的方法，也是生產(chǎn)運(yùn)行中必須和必要的。
　　1循環(huán)冷卻水中存在的危害
　　1.1水垢
　　水垢是指水中難溶解或微溶解的鹽類物質(zhì)，超過某些鹽類的溶解度而沉淀，附著在金屬表面上。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的結(jié)垢主要有CaC03、磷酸鈣、硅酸鎂等，水垢的質(zhì)地比較密集，可以防止對(duì)金屬表面的腐蝕，但垢的產(chǎn)生卻大大的降低了傳熱效率，導(dǎo)致系統(tǒng)阻力增大、循環(huán)水量減少、列管的堵塞等。影響結(jié)垢生成的主要因素有冷卻水pH、Ca2＋、總堿度、水溫、換熱器表面溫度、表面狀態(tài)等。
　　1.2污垢
　　污垢是由水中的有機(jī)物、微生物菌落和分泌物、泥沙、粉塵、水中懸浮雜質(zhì)等組成的生物粘泥，它附著在金屬換熱器列管內(nèi)壁上，污垢的質(zhì)地比較松軟，但會(huì)導(dǎo)致傳熱效率下降、列管堵塞、產(chǎn)生垢下腐蝕等危害。影響污垢生成的主要因素有循環(huán)水溫度、pH、溶解氧、營養(yǎng)源等。
　　1.3腐蝕
　　腐蝕是指金屬和它所處環(huán)境之間發(fā)生的化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，而引起金屬的破壞現(xiàn)象。腐蝕除了會(huì)造成輸水管線、水冷卻設(shè)備使用壽命減少外，還會(huì)造成水冷器的泄漏引起計(jì)劃外的停車事故，使企業(yè)造成重大經(jīng)濟(jì)損失；另外由于腐蝕會(huì)產(chǎn)生銹瘤，會(huì)引起換熱效率下降或管線堵塞等危害。
　　腐蝕產(chǎn)生的原因主要有設(shè)備制造缺陷、水中充足的氧氣、水中腐蝕性離子（CL-、Fe2+、Cu2+）以及微生物分泌的黏液所生成的污垢等因素。
　　1.4微生物的孳生
　　因?yàn)檠�環(huán)冷卻水中有充足的氧氣、合適的溫度及豐富的營養(yǎng)源，很適合微生物的生長繁殖，如果不及時(shí)控制將迅速導(dǎo)致水質(zhì)惡化、發(fā)臭、變黑，大量黏泥沉積，導(dǎo)致設(shè)備腐蝕加劇。
　　1.5其他離子的危害
　　循環(huán)水系統(tǒng)的金屬設(shè)備還會(huì)因其它離子如氯離子和硫酸根離子的存在而引起危害，C1-和SO42-均屬強(qiáng)腐蝕性離子，特別是氯離子由于其半徑小，容易穿透鈍化膜表面的微孔而產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象；當(dāng)有污垢存在時(shí)，氯離子可依靠其穿透力進(jìn)入垢下與Fe2+生成FeCl2，F(xiàn)eCl2進(jìn)一步水解生成Fe（OH）2和HCl，導(dǎo)致腐蝕區(qū)溶液呈酸性，使金屬的腐蝕速度加快，氯離子是造成不銹鋼點(diǎn)蝕及應(yīng)力腐蝕的主要因素。SO42-的存在有利于硫酸鹽還原菌的滋生和繁殖，在一定的條件下SO42-還會(huì)還原生成硫化氫，溶解于水后生成硫酸，降低了循環(huán)水的pH值，加速了循環(huán)冷卻水系統(tǒng)金屬的腐蝕。
　　2循環(huán)冷卻水加藥系統(tǒng)
　　針對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中存在的各種危害，必須對(duì)其進(jìn)行加藥處理，加藥系統(tǒng)主要包括清洗和預(yù)膜、投加阻垢緩蝕劑、氧化性殺菌劑、非氧化性殺菌劑、硫酸及監(jiān)測換熱器掛片試驗(yàn)等。
　　2.1清洗和預(yù)膜
　　為確保化學(xué)加藥的效果，新建循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在投運(yùn)前必須進(jìn)行全系統(tǒng)的人工清掃、水清洗、化學(xué)清洗和預(yù)膜等工作。
　　人工清掃主要是清掃循環(huán)水管道、水池內(nèi)基建施工遺留的焊渣、泥渣等雜物，以免污染和堵塞換熱器設(shè)備和管道。
　　水清洗主要是清除管道、水池、設(shè)備表面的浮塵，為化學(xué)清洗創(chuàng)造條件。
　　化學(xué)清洗就是利用酸、堿、有機(jī)螯合劑、分散劑等化學(xué)藥劑，通過化學(xué)作用，去除殘留在金屬表面的油污、浮銹等雜質(zhì)，使設(shè)備金屬表面得到活化和清潔。
　　預(yù)膜即是清洗結(jié)束后，在活化的金屬表面迅速形成一層薄而致密的保護(hù)膜，抑制碳鋼設(shè)備在水中的初始腐蝕，同時(shí)為下一步正常運(yùn)行時(shí)低劑量的加藥處理打下良好的基礎(chǔ)。
　　2.2阻垢緩蝕劑
　　循環(huán)冷卻水系統(tǒng)投加阻垢緩蝕劑，主要防止系統(tǒng)內(nèi)金屬表面上鹽垢和粘泥的沉積，維護(hù)和修補(bǔ)預(yù)膜過程中形成的保護(hù)膜，從而抑制金屬的腐蝕。
　　目前，國內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)一般采用人工定時(shí)均勻加藥，通過分析水中藥劑的濃度，以此來調(diào)節(jié)加藥泵的開度。由于系統(tǒng)容積較大，分析滯后和分析頻率的有限，要將水穩(wěn)劑的濃度控制在一定的范圍存在困難。
　　熒光自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)是近幾年發(fā)展起來的先進(jìn)示蹤技術(shù)，即先將緩蝕阻垢劑熒光示蹤化，藥劑投加后，當(dāng)循環(huán)水樣由樣品入口經(jīng)流動(dòng)皿后，在單色光的照射上，流動(dòng)皿中已示蹤化的藥劑被激發(fā)，產(chǎn)生熒光，熒光強(qiáng)度和藥劑的濃度成線性關(guān)系，可實(shí)現(xiàn)阻垢緩蝕劑的連續(xù)、自動(dòng)、準(zhǔn)確監(jiān)測和投加，并將藥劑濃度穩(wěn)定地控制在要求的范圍內(nèi)。
　　2.3氧化性殺菌劑
　　投加氧化性殺菌劑，主要控制微生物粘泥對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的嚴(yán)重的污垢和腐蝕危害，維護(hù)系統(tǒng)良好的運(yùn)行狀態(tài)，確保長周期安全生產(chǎn)，延長設(shè)備的使用周期和使用壽命。
　　2.4非氧化性殺菌劑
　　投加非氧化性殺菌劑，主要控制微生物粘泥對(duì)氧化性殺菌劑的抗藥性，剝離粘在換熱器管壁上的生物粘泥。
　　2.5硫酸
　　投加硫酸，主要用于調(diào)節(jié)循環(huán)冷卻水的pH值，降低補(bǔ)充水中的鈣硬度和總堿度，將HCO3-離子中和生成CO2和H2O，避免生成CaCO3等沉淀。
　　自動(dòng)加酸系統(tǒng)通過安裝在線pH計(jì)，及時(shí)監(jiān)控水質(zhì)pH值，在控制器上設(shè)定pH值的控制范圍，自動(dòng)控制加酸泵的啟動(dòng)和關(guān)閉。
　　2.6自動(dòng)排污及濃縮倍數(shù)控制
　　當(dāng)循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，通過現(xiàn)場檢測補(bǔ)充水、循環(huán)水電導(dǎo)，計(jì)算出濃縮倍數(shù)。設(shè)置在線電導(dǎo)儀和電磁排污閥，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排污，并準(zhǔn)確控制鈣硬度等水質(zhì)指標(biāo)在要求的范圍內(nèi)。操作時(shí)只需對(duì)濃縮倍數(shù)排污參數(shù)范圍進(jìn)行設(shè)定。信號(hào)通過電纜傳輸給調(diào)節(jié)閥，即可控制閥的開度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)排污。
　　2.7監(jiān)測換熱器
　　監(jiān)測換熱器目前有兩種，即電加熱型和蒸汽加熱型，因?yàn)殡娂訜嵝桶踩�可靠、操作簡單，近幾年被廣泛采用。
　　（1）工作原理
　　電加熱型監(jiān)測換熱器安裝在冷卻循環(huán)水旁路上進(jìn)行測試，用加溫的加熱蒸汽作介質(zhì)。根據(jù)獲取的參數(shù)計(jì)算并預(yù)測冷卻介質(zhì)的整體運(yùn)行狀況。電加熱型監(jiān)測換熱器本身是可以拆卸的，旁路安裝方法又可以把試驗(yàn)系統(tǒng)從運(yùn)行著的冷卻循環(huán)水系統(tǒng)中隔離開來，因此試驗(yàn)周期可以根據(jù)試驗(yàn)要求來定。
　　（2）系統(tǒng)流程
　　a.進(jìn)入電加熱型監(jiān)測換熱器的冷卻水，取自冷卻塔冷卻后的循環(huán)水，監(jiān)測換熱器出口的冷卻水再返回循環(huán)系統(tǒng)。
　　b.電加熱型監(jiān)測換熱器的熱流體，采用加熱蒸汽，自動(dòng)穩(wěn)壓進(jìn)入監(jiān)測換熱器。
　　3加藥設(shè)備
　　3.1阻垢緩蝕劑投加裝置
　　阻垢緩蝕劑投加裝置主要由藥劑罐、Y型過濾器、計(jì)量泵、脈沖阻尼器、背壓閥、控制閥門、安全閥、緩沖罐、流量計(jì)、TRASAR（熒光示蹤）在線監(jiān)測探頭、TRASAR水處理控制器及配套管路等組成，實(shí)現(xiàn)阻垢緩蝕劑在線監(jiān)測與阻垢緩蝕劑投加量聯(lián)鎖控制。
　　熒光示蹤化的緩蝕阻垢劑經(jīng)流動(dòng)皿后，熒光被照射到光電轉(zhuǎn)換器上產(chǎn)生電流，電流經(jīng)放大器被放大，從數(shù)字顯示器上可直接讀出循環(huán)水中藥劑的濃度，并設(shè)置二路4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流輸出。一路輸入DCS，另一路進(jìn)入加藥泵。通過設(shè)定加藥控制范圍，控制泵的加藥量，此時(shí)藥劑中的有效成份隨時(shí)被控制儀監(jiān)測，完成全自動(dòng)加藥。
　　（1）TRASAR水處理控制器
　　TRASAR水處理控制器是基于微處理器的控制器，其設(shè)計(jì)能力可以在一個(gè)指定的范圍內(nèi)對(duì)模擬量和數(shù)字量進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)增加了電腦對(duì)指定區(qū)域外的監(jiān)控，用戶可通過電腦設(shè)定數(shù)值來調(diào)節(jié)、控制水質(zhì)。
　　TRASAR技術(shù)原理是將具有熒光性能的水處理劑加入到水系統(tǒng)，通過光電倍增管檢測熒光信號(hào),將此信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信息來控制計(jì)量泵的工作狀態(tài)。
　　（2）脈沖阻尼器
　　脈沖阻尼器安裝于計(jì)量泵出口管路上，與計(jì)量泵一對(duì)一使用。由于計(jì)量泵工作狀態(tài)為脈沖式加藥，致使管道發(fā)生強(qiáng)烈震動(dòng)，配置均流器后可將計(jì)量泵每次打出的藥液進(jìn)行緩沖，將脈沖式加藥改變?yōu)檫B續(xù)均勻式加藥，防止管道震動(dòng)。
　　（3）背壓閥
　　背壓閥安裝于計(jì)量泵出口至投藥點(diǎn)的管路上，與計(jì)量泵對(duì)應(yīng)使用。工作人員可根據(jù)要求調(diào)節(jié)背壓閥工作壓力。可防止計(jì)量泵停止運(yùn)行時(shí)，投藥點(diǎn)的清水倒灌至計(jì)量泵。
　　（4）安全閥
　　安全閥安裝于泵出口至投藥點(diǎn)的管路上，與計(jì)量泵對(duì)應(yīng)使用。工作人員可根據(jù)要求調(diào)節(jié)安全閥的工作壓力。當(dāng)由于人員誤操作或加藥管線堵塞致使管道壓力過高時(shí)，安全閥自動(dòng)打開，將管道中的藥液返回藥液箱，防止管道爆裂，造成事故。
　　3.2氧化性殺菌劑投加裝置
　　氧化性殺菌劑與阻垢緩蝕劑投加裝置相比，除水處理控制器外，其配置基本相同，本系統(tǒng)另外配氧化還原（ORP）在線監(jiān)測探頭、ORP電位儀，實(shí)現(xiàn)ORP在線監(jiān)測與氧化性殺菌劑投加量聯(lián)鎖控制。
　　3.3非氧化性殺菌劑投加裝置
　　非氧化性殺菌劑與阻垢緩蝕劑投加裝置相比，除水處理控制器外，其配置基本相同。
　　3.4硫酸投加裝置
　　硫酸與阻垢緩蝕劑投加裝置相比，除水處理控制器外，其配置基本相同，本系統(tǒng)另外配pH值在線監(jiān)測探頭，實(shí)現(xiàn)pH值在線監(jiān)測與加酸量聯(lián)鎖控制。
　　3.5電導(dǎo)率控制裝置
　　電導(dǎo)率在線監(jiān)測控制裝置主要由電導(dǎo)率在線監(jiān)測探頭、控制器、電磁閥等組成，該單元與排污及補(bǔ)水自控系統(tǒng)聯(lián)鎖，通過對(duì)電導(dǎo)率在線監(jiān)測，控制循環(huán)水系統(tǒng)的排污量。
　　3.6監(jiān)測換熱器
　　監(jiān)測換熱器主要由熱源控制發(fā)生器、模擬換熱裝置、電加熱器、旁路掛片測試器等組成，主要監(jiān)測并就地顯示循環(huán)冷卻水的污垢熱阻值、腐蝕速率值、沉積速率值等。
　　監(jiān)測換熱器裝置特點(diǎn)：
　　（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為列管式平行排列，換熱管管徑采用19×2毫米；材質(zhì)采用20號(hào)碳鋼，也可采用其它材質(zhì)。換熱管的外壁采用不拋光鍍鉻處理，以消除殼側(cè)流體腐蝕的影響。
　　（2）熱介質(zhì)為加溫的加熱蒸汽。經(jīng)過自動(dòng)控制流量使電加熱型監(jiān)測換熱器能得到一定壓力的熱流體，從而保證熱源的穩(wěn)定。
　　（3）監(jiān)測系統(tǒng)能直接從監(jiān)測換熱器上采集數(shù)據(jù)，然后自動(dòng)進(jìn)行處理。
　　3.7現(xiàn)場控制柜
　　現(xiàn)場控制柜主要顯示阻垢緩蝕劑濃度、ORP值、電導(dǎo)率值、pH值、濁度、總磷值、濃縮倍數(shù)、污垢熱阻值、腐蝕速率、監(jiān)測掛片流速值、計(jì)量泵的運(yùn)行狀況、藥劑罐、硫酸罐的液位等相關(guān)信息，同時(shí)也可進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的調(diào)整設(shè)置。
　　4結(jié)束語
　　客觀分析循環(huán)冷卻水中存在的各種危害，正確篩選加藥系統(tǒng)的各種藥劑，精心配置加藥系統(tǒng)的加藥設(shè)備，合理選擇系統(tǒng)監(jiān)控參數(shù)，為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)安全運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，為生產(chǎn)各裝置提供合格的循環(huán)冷卻水。
　　參考文獻(xiàn):
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　　2.中國石油化工總公司行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).《石油化工企業(yè)循環(huán)水場設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH3016-1990）.中國石油化工總公司,1990.
　　作者簡介:
　　倪建利（1973～），男，寧夏回族自治區(qū)銀川市，工程師，大學(xué)本科，化學(xué)工程與工藝專業(yè)，從事化工生產(chǎn)與給排水工程運(yùn)行、施工、生產(chǎn)管理等工作。