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    循環水處理技術

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    點擊次數:334 更新時間:2022年02月08日15:20:42 打印此頁 關閉

    循環水術語:

    1循環冷卻水系統:以水作為冷卻介質,并循環使用的供水系統,由換熱設備、冷卻塔、水泵、管道以及其它有關設備組成,分為敞開式循環水系統和密閉式循環水系統。

    2敞開式循環水系統:是指循環冷卻水與空氣直接接觸冷卻的循環冷卻水系統。

    3循環水量:每小時用水泵輸送的總水量,以Q表示,單位m3/h。

    4保有水量:冷卻水系統的總貯水量(包括涼水池、換器器、管網系統、旁濾等)。以V表示,單位m3。保有水量與循環量之間設計要求是:保有水量/循環量=1/3-1/5之間。

    5 蒸發水量:循環水在冷卻塔內通過蒸發而冷卻,在此過程中損失的水量稱為蒸發水量,以E表示,單位m3/h。E=a(R-B),a=e(t1-t2)(%)(e,夏季25~30℃時0.15~0.16,冬季-15~10時0.06~0.08,春秋季0~10℃時為0.10~0.12.

    6補充水量 循環冷卻水在運行過程中補充因蒸發、風吹、排污等損失的水量,以M表示,單位m3/h。M=N×B

    7排污水量:為了維持一定的濃縮倍數,必須從循環冷卻水系統中排放的水量,以B表示,單位m3/h。B=E/N-1

    8飛濺損失:由于風力作用把水從系統中吹入大氣,叫做飛濺損失。一般風吹損失可按1‰Q計算,以W表示,單位m3/h。

    9濃縮倍數:循環水中的含鹽量與補充水的含鹽量之比值,以N表示。常用來計算濃縮倍數的離子有鉀離子、電導、氯離子、二氧化硅等 。

    10腐蝕速率:以金屬失重而計算得的每年平均腐蝕深度,常用單位mm/a、mdd、密爾/年(可選用標準試片法、試管法進行監測)

    11污垢沉積速率:模擬監測換熱管內在一個月中所沉積的污垢總量。單位mg/cm2.月(mcm,可選用試管法進行監測))。

    12粘泥量:指微生物及其分泌的粘液與其它有機或無機的雜質混合在一起的粘濁物。單位mL/m3。

    13異養菌:以細菌平皿計數法統計出第毫升水中異養菌落個數,單位個/mL。

     

    水質參數:1、PH值;2、鈣硬度;3、堿度;4、K+SiO2;5、總鐵;6、電導率; 7、渾濁度;8、微生物;9、生物粘泥量;10、污垢沉降速率;11、垢層與腐蝕產物的成分;12、腐蝕率;13、藥劑濃度。

     

    一、 循環水術語

    1、 循環冷卻水系統

    2、 敞開式系統

    3、 密閉式系統

    4、 藥劑

    5、 異氧菌數

    6、 粘泥

    7、 粘泥量

    8、 污垢熱阻值

    9、 腐蝕率

     

    10、 系統容積

    11、 濃縮倍數

    12、 監測試片

    13、 預膜

    14、 間接換熱

    15、 旁流過濾水

    16、 藥劑允許停留時間

    17、 補充水量

    18、 排污水量

    19、 熱流密度

     

    二、 故障

    (一)、沉積物的析出和附著原理和解決方法

    ⑴沉積物的析出和附著原理

    一般天然水中含有的重碳酸鹽,在循環水系統中,重碳酸鹽的濃度隨著蒸發而濃縮增加,當濃度達到過飽和狀態時,或者在經過換熱器傳熱表面使水溫升高時,會發生下列反應:

    冷卻水經過冷卻塔向下噴淋時,溶解在水中的游離要逸出,這就促使反應向右進行。沉積在換熱器傳熱表面,形成致密的碳酸鈣水垢,因它的導熱性極差,影響換熱器傳熱效率,嚴重時可造成管道堵塞。

    ⑵、控制方法

    1、沉積物的控制

    a)水垢的控制有:①離子交換樹脂法:是讓水通過離子交換樹脂,將Ca2+、Mg2+從水中置換出來并結合在樹脂上,達到從水中除去Ca2+、Mg2+的目的。缺點:成本較高,如補充水量較小的循環水系統可采用。

    ②石灰軟化法:補充水未進入循環冷卻水系統之前,在預處理時就投加適當的石灰,讓水中的碳酸氫鈣與石灰在澄清池中預先反應,生成碳酸鈣沉淀析出,從而除去水中Ca2+。優點:成本低,適用于原水鈣含量高而補水量較大的循環冷卻水系統。缺點:投加石灰時,灰塵較大,勞動條件差。

    ③加酸:投加硫酸,穩定重碳酸鹽。缺點:加酸后,循環水pH值會下降,如不注意控制加量過多,則會加速設備腐蝕。人工分析pH滯后,最好配有自動加酸、調節pH值的設備和儀表。

    ④通CO2氣:針對有些化肥廠和化工廠常有多余的CO2氣,將其通入水中,穩定重碳酸鹽,反應如下:

    缺點:因冷卻水通過冷卻塔時,CO2氣易從水中逸出,因而在冷卻塔中析出碳酸鈣,堵塞冷卻塔中填料之間的孔隙。這種現象稱鈣垢轉移,因此采用有困難。

    ⑤投加阻垢劑:結垢原理:從水中析出碳酸鈣等水垢的過程,就是微溶性鹽從溶液中結晶沉淀的一種過程。按結晶動力學觀點,結晶的過程首先是生成晶核,形成少量的微晶粒,然后這種微小的晶體在溶液中由于熱運動(布郎運動)不斷地相互碰撞,和金屬器壁也不斷地進行碰撞,碰撞的結果就提供了晶體生長的機會,使小晶體不斷地變成大晶體,也就是說形成了覆蓋傳熱面的垢層。

    解決方法:我們通過投加某些藥劑,破壞其結晶增長,從而達到控制水垢形成的目的。目前使用的各種阻垢劑有聚磷酸鹽、有機多元磷酸、有機磷酸酯、聚丙烯酸鹽等。

    2、污垢的控制:污垢是由塵土、雜物碎屑、菌藻尸體及其分泌物和細微水垢、腐蝕產物等構成??刂破浔仨氉龅剑?/span>①降低補充水濁度;②做好循環冷卻水水質處理;③投加分散劑;④增加旁濾設備等。

     

    (二) 、設備腐蝕機理與控制

    常見腐蝕種類

    a. 冷卻循環水中溶解氧引起的電化學腐蝕

    在敞開式循環冷卻水系統中,水與空氣能充分地接觸,水中溶解的O2達到飽和狀態,當碳鋼與溶有O2的冷卻水接觸時,由于金屬表面的不均一性和冷卻水的導電性,在碳鋼表面會形成許多腐蝕微電池,微電池的陽極區和陰極區分別發生下列氧化反應和還原反應

    在陽極區         

    在陰極區   

    在水中      

    這些反應,促使微電池中陽極區的金屬不斷溶解而被腐蝕。

     

    b. 有害離子引起的腐蝕

    循環冷卻水在濃縮過程中,鹽類如重碳酸鹽、氯化物、硫酸鹽等的濃度也會增加。CL-SO42-會使金屬上保護膜的保護性能降低,尤其是CL-的離子半徑小,穿透性強,容易穿過膜層,置換氧原子形成氯化物,加速陽極過程的進行,使腐蝕加速,從而它也是引起點蝕的原因之一。對于不銹鋼CL-是引起腐蝕的主要原因,一般要求CL-的含量不超過300mg/L。

     

    c. 微生物引起的腐蝕

    微生物的滋生使金屬發生腐蝕,①這是由于微生物排出的黏液與無機垢和泥沙雜物等形成的沉積物附著在金屬表面,形成氧濃差電池,使金屬腐蝕。②在金屬表面和沉積物之間缺乏氧,因此一些厭氧菌得以繁殖,在適宜的溫度下(25—30℃),繁殖更快。它分解水中的硫酸鹽,產生H2S,引起碳鋼腐蝕,其反應為

    ③鐵細菌是鋼鐵銹瘤產生的主要原因,它能使Fe2+氧化為Fe3+.釋放的能量供細菌生存。

    冷卻水系統中金屬的腐蝕形態:均勻腐蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕、孔蝕選擇性腐蝕、磨損腐蝕、應力腐蝕等。

    冷卻水系統中金屬的腐蝕的影響因素:PH值;陰離子;絡合劑、硬度、金屬離子、溶解氣體、濃度、懸浮固體、流速、電偶、溫度等多重因素影響。

    冷卻水系統中金屬的腐蝕控制方法:添加緩蝕劑;提高冷卻水的PH值;選用耐蝕材料的換熱器;用防腐阻垢涂料涂覆。

     

    (三)、微生物的滋生和粘泥

    冷卻水中微生物一般是指細菌和藻類。它是因為,養分的濃縮,水溫的升高和日光照射,給細菌和藻類創造了迅速繁殖的條件,大量細菌分泌出的黏液,使水中漂浮的的灰塵雜質和化學沉淀物等粘附在換熱器的傳熱表面,將會引起腐蝕,冷卻水的流量減少,降低換熱器的冷卻效率,嚴重時,堵塞管子,被迫停產清洗。

    冷卻水系統中微生物的控制指標:

    監測項目

    控制指標

    監測頻率

    異養菌

    真菌

    硫酸鹽還原菌

    鐵細菌

    粘泥量

    5×105/mL(平皿計數法)

    10/mL

    50/mL

    100/mL

    4ml/m3(生物過濾網法)

    1ml/m3(碘化鉀法)

    2~3次/周

    1/周

    1次/月

    1次/月

    1次/天

    1次/天

    冷卻水系統中微生物的控制方法:選用耐蝕材料;控制水質;采用殺生涂料;陰極保護;清洗;防止陽光照射;旁流過濾;混凝沉淀;噬菌體法;添加殺生劑,靜電水處理與電子水處理。

     

    (四)、藥劑

    1、阻垢劑及分散劑

    機理:在冷卻水中,某些阻垢劑能吸附在碳酸鈣、磷酸鈣等小晶體及其懸浮粒子表面,形成雙電層,在靜電作用下,顆粒相互排斥,從而使微小的顆粒分散在水中不沉降?;蛟诮佑|面上形成疏松的粘附性能較弱的沉積物,然后被循環水沖走。

    常見類型:有聚磷酸鹽、有機多元磷酸、有機磷酸酯、聚丙烯酸鹽等。

    A、聚磷酸鹽常用的有三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉。特點:微量的聚磷酸鹽能破壞碳酸鈣等晶體的正常生長過程,從而達到阻止碳酸鈣水垢的形成。也可作為緩蝕劑用。但聚磷酸鹽在水中會發生水解,生成正磷酸鹽。在PH值大于7.5或小于6.5時,水解速度也會加快,水解的正磷酸鹽易和水中的鈣離子生成磷酸鈣水垢,同時正磷酸鹽又是菌藻的養物,長期下去,如不采取其他措施,則必然會促進系統中菌藻的繁殖。所以不宜單純使用此藥劑。

    B、有機膦酸:有機磷酸的種類很多,在它們的分子結構中都含有與碳原子直接相連的膦酸基團。因為它們分子結構中都有C-P鍵,而這種鍵比聚磷酸鹽中的P-O-P鍵要牢固得多,因此它們的化學穩定性好,不易水解,并且有臨界值效應(就是只需幾mg/L的有機磷酸就可以阻止幾百mg/L的碳酸鈣發生沉淀;同時,它的阻垢性能比據磷酸鹽好。第三,它還有與其他藥劑共用時的良好協同效應,即在總劑量不變的情況下,藥劑各自單獨使用,其效果不如二者混合在一起使用效果好。并且它與多種藥劑都有良好的協同效應。第四,有機膦在高劑量下還具有良好的緩蝕性能,并且屬無毒或極低毒的藥劑,在使用時可不必擔心環境污染。

    常見的有ATMP(氨基三亞甲基膦酸),EDTMP(乙二胺四亞甲基膦酸),HEDP(羥基亞乙基膦酸),DTPMP(二亞乙基三胺五亞甲基膦酸)。

    C、有機磷酸酯:抑制硫酸鈣垢的效果較好,但抑制碳酸鈣垢的效果較差。有機磷酸酯分子結構中有C-O-P鍵,它雖比聚磷酸鹽難水解,但比有機膦酸容易水解生成正磷酸。一般與其他藥劑如聚磷酸鹽、鋅鹽、木質素和苯并三氮唑等復合作用。

    D、膦羧酸:在其分子中同時含有磷酸基和羧基兩種基團。根據它們在化合五種的位置合數目的不同,可以有很多品種。但目前在實際應用中,使用較多的是PBTCA,它的化學名稱為2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸,簡稱PBTCA。因為其分子中含有磷酸基和羧基兩種基團,在這兩種基團的共同作用下,使得PBTCA能在高溫、高硬度和高PH值的水質條件下,具有比常用有機膦酸更好的阻垢性能。與有機膦酸相比,PBTCA不易形成難溶的有機膦酸鈣,同時它也具有緩蝕作用,特別是在高劑量使用時,他還是一種高效緩蝕劑。PBTCA與鋅鹽和聚膦酸鹽復配可產生良好的協同效應。

    E、聚羧酸:聚羧酸作為阻垢劑和分散劑,使用最多的是丙烯酸的均聚物和共聚物,以及以馬來酸為主的均聚物和共聚物。聚羧酸的阻垢性能與其相對分子質量、羧基的數目和間隔有關。每個品種有其最佳相對分子質量值。如果相對分子質量相同,則碳鏈上羧基數越多,阻垢效果愈好。因為當羧基聚集密度高時,阻礙了相鄰碳原子的自由旋轉作用,相對地固定了相鄰碳原子上羧基的空間位置,增加了它們與堿土金格的締合程度,從而提高了阻垢能力。

    這類化合物對碳酸鈣等水垢具有良好的阻垢作用。同時也有臨界值效應,因此用量也是極微的,但他們與聚磷酸鹽和膦酸鹽不同,后者只能對結晶狀化合物產生影響,而對泥土、粉塵、腐蝕產物和生物碎屑等污物的無定形粒子不起作用;而聚丙烯酸等聚合物電解質卻能對這些無定形不溶性物質起到分散作用,使其不凝結,呈分散狀態而懸浮在水中,從而被水流所沖走。

    常用的聚羧酸有聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、丙烯酸與丙烯酸羥丙酯共聚物、丙烯酸與丙烯酸酯共聚物、水解聚馬來酸酐、馬來酸酐-丙烯酸共聚物、苯乙烯磺酸-馬來酸酐共聚物、丙烯酸-2-甲基-2’-丙烯酰胺基丙基磺酸類共聚物、聚天冬氨酸等。

    F、天然分散劑有木質素、丹寧、淀粉和纖維素等。但他們在水處理應用中,用量較大,費用較高,并且在高溫高壓下易于分解,因此目前應用范圍較少。

    2、緩蝕劑

    緩蝕劑是一種用于腐蝕介質中抑制金屬腐蝕的添加劑。它的使用濃度一般很低,添加緩蝕劑的腐蝕介質的基本性質不發生變化,它是一種經濟效益較高且適應性較強的金屬防護措施。

    緩蝕劑的分類:1、根據所抑制的電極過程。2、根據生成保護膜的類型;氧化膜型緩蝕劑、沉淀膜型緩蝕劑和吸附膜型緩蝕劑。3、根據其他(化學組成、保護金屬種類、按使用的腐蝕介質PH等)

    冷卻水緩蝕劑應具備的條件;1、在經濟上有利的。2、它的飛濺、泄漏、排放或經處理后的排放,在環境保護上是允許的;3、它與冷卻水中存在的各種物質以及加入冷卻水中的阻垢劑、分散劑和殺生劑是相容的,甚至還有協同作用;4、對冷卻水系統中各種金屬材料的緩蝕效果都是可以接受的。5、不會造成換熱金屬表面傳熱系數的降低;6、在冷卻水運行的PH值范圍內(6.5-9.5),有較好的緩蝕作用。

    常用緩蝕劑:鉻酸鹽、亞硝酸鹽、硅酸鹽、鉬酸鹽、鋅鹽、磷酸鹽、聚磷酸鹽、有機膦酸、苯并噻唑、苯并三唑和甲基苯并三唑、硫酸亞鐵。

    協同作用和復合緩蝕劑:在一個腐蝕體系中同時加入兩種或兩種以上的緩蝕劑時,緩蝕效果有時會比單獨加入同樣濃度的一種緩蝕劑時更好。這種作用稱為協同作用。

    循環水中使用的部分復合緩蝕劑

    分類

    復合緩蝕劑的主要成分

    分類

    復合緩蝕劑的主要成分

    鉻酸鹽系

    鉻酸鹽-鋅鹽

    鉻酸鹽-鋅鹽-有機膦酸鹽

    鉻酸鹽-聚磷酸鹽

    鉻酸鹽-聚磷酸鹽-鋅鹽

    全有機系

    有機膦酸鹽-聚羧酸鹽-唑類

    有機膦酸鹽-芳香唑類-木質素

    有機膦酸-聚羧酸

    磷酸鹽系

    聚磷酸鹽-鋅鹽

    聚磷酸鹽-有機膦酸鹽

    聚磷酸鹽-有機膦酸鹽-鋅鹽

    聚磷酸鹽-有機膦酸鹽-巰基苯并噻唑

    聚磷酸鹽-有機膦酸鹽-正磷酸鹽-丙烯酸三元共聚物

    鉬酸鹽系

    鉬酸鹽-葡萄糖酸鈉-鋅鹽-有機膦酸鹽-聚丙烯酸

    鉬酸鹽-正磷酸鹽-唑類

    鉬酸鹽-有機膦酸鹽-唑類

    鋅鹽系

    鋅鹽-有機膦酸鹽

    鋅鹽-膦羧酸-分散劑

    鋅鹽-多元醇磷酸酯

    鋅鹽-丹寧

    鎢酸鹽系

    鎢酸鹽-有機膦酸鹽

    鎢酸鹽-鋅鹽-苯并三唑-聚天冬氨酸

    鎢酸鹽-鋅鹽-苯并三唑-苯甲酸鈉-葡萄糖酸鈉

     

    3、殺生劑

    一、優良的冷卻水殺生劑應具備的條件,1、能有效地控制或殺死范圍很廣的微生物。

    2、在不同的冷卻水的條件下,它易于分解或被生物降解。3、在游離活性氯存在時,具有抗氧化性,以保持其殺生效率不受損失;4、在使用濃度下,與冷卻水中的一些緩蝕劑和阻垢劑能彼此相容;5、在冷卻水系統運行的PH值范圍內有效而不分解;6、在對付微生物粘泥時具有穿透粘泥和分散或剝離粘泥的能力。
    二、冷卻水殺生劑的選擇依據

    1、選用的殺生劑能抑制冷卻水中幾乎所有能引起故障的微生物的活動;2、經濟實用;3、如果水冷卻水系統中有木質構件,則建議使用非氧化性殺生劑;4、選用殺生劑的排放是否為當地環保部門所允許。5、是否適用于該冷卻水系統的PH值、溫度以及換熱器的材質。

    三、氧化性殺生劑:有氯、次氯酸鈉、氯化異氰尿酸、二氧化氯、臭氧、溴及溴化物等。

    四、非氧化性殺生劑:有氯酚類、有機錫化合物、季銨鹽、有機氨類、有機硫化合物、銅鹽、異噻唑啉酮、溴化丙酰胺、戊二醛等。

    五、一些殺生劑殺生性能的比較

    殺生劑

       菌

    真菌

    藻類

    特點

    粘泥形成菌

    鐵沉積細菌

    腐蝕性細菌

    形成芽孢的

    不形成芽孢的

    +

    +++

    +++

    +

    +++

    氧化性,搬運時有危險,對金屬有腐蝕性,能破壞冷卻塔木結構的木質素,高PH值時殺生性能降低

    季銨鹽

    +++

    +++

    +++

    ++

    +

    ++

    有泡沫生成,陽離子型表面活性劑

    有機錫化合物-季銨鹽

    +++

    +++

    +++

    +++

    ++

    +++

    有泡沫生成,陽離子型表面活性劑

    二氯氰基甲烷

    +++

    +++

    ++

    ++

    +

    +

    PH>7.5時無效,非離子型

    異噻唑啉酮

    +++

    +++

    ++

    ++

    ++

    +++

    搬運時有危險,非離子型

    銅鹽

    +

    +

    +

    +

    +++

    將有銅析出在鋼設備上,引起電偶腐蝕

    溴的有機化合物

    +++

    +++

    +++

    ++

    +

    水解,必須直接從桶中加入

    有機硫化合物

    ++

    +++

    ++

    ++

    ++

    排污水有毒,使鉻酸鹽還原,陰離子型

    注:+++特別好;++很好;+尚好;○無效。

    六、使用中的注意事項

    1、與分散劑聯合使用;2、抗藥性;3、溫度和PH值;4、添加方式;5、濃縮倍數和停留時間。

    三、 循環水達標要求

    (一)、《工業循環冷卻水處理設計規范》GB50050-95技術要求。

    序號

    項目

    單位

    指標范圍

    1

    腐蝕速率(碳鋼)

    mm/a

    ≤0.125

    腐蝕速率(不銹鋼)

    mm/a

    ≤0.005

    腐蝕速率(銅)

    mm/a

    ≤0.005

    2

    粘附速率

    mg/cm2mon

    ≤15

    3

    異養菌

    /ml

    <5×105

    4

    粘泥量

    ml/m3

    ≤4

    5

    污垢熱阻(敞開式)

    .K/W

    1.72×10-43.44×10-4

     

    (二)、監測方法

    1、化學分析:

       水質分析是保證水處理效果的有效方法,要求分析管理指標合格率大于95%。

       化學分析提供一個監測腐蝕結垢的間接方法:腐蝕監測可通過測定總鐵含量,找出規律性的變化,了解系統腐蝕情況,結垢監測可通過Ca2+、Mg2+ 離子的測試值與濃縮倍數相對應的理論計算值的差異來推測成垢趨勢。

    2、掛片腐蝕監測

       掛片監測是行之有效的腐蝕監測方法,掛片可采用預膜或不

    預膜的方式,浸漬于循環水中,定期取出測定。

    3、監測換熱器監測

    此方法是采用飽和蒸汽作熱載體,在模擬流速、傳熱強度、冷卻水進出口溫度等方面,基本接近裝置中實際運行中腐蝕或結垢某一方面條件最苛刻的水冷器,故具有相對代表性,是目前循環冷卻水系統監測最好的方法之一。

    4、微生物監測

        微生物控制效果是水處理成功的關鍵之一,其效果主要通過測定水中生物粘泥量及異氧菌總數來判別。

    5、其它日常監測

    除了以上監測手段外,還需要進行以下的日常直觀檢查。

    ¤冷卻塔池及塔壁     ¤水質穩定劑及加藥裝置

    在運行過程中應特別注意循環水中的異味、濁度、塔壁上的菌藻粘泥及腐蝕掛片的表面狀況等。

    四、 日常處理過程

    正常運行管理

    ◆基礎投加

    裝置全流程打通,系統經水沖洗(或預膜)至水質合格,即可進行基礎投加處理。按系統保有水量一次性投加阻垢緩蝕劑,此時系統開始有熱負荷,循環水開始不斷蒸發濃縮,為保證生產正常運行,此階段不排污,僅適量補水,待濃縮倍數達到2.0倍時系統轉入正常運行階段(如在運行初期遇特殊情況需長時間低濃縮倍數運行時應及時調整運行方案,適當增加緩蝕劑量以保護設備)。

    基礎投加量按下式計算:

    加藥量= =()kg                             

           式中: V---系統保有水量;m3 

       基礎投加后運行1小時,取水樣測定有機膦含量是否在控制范圍內,如果不足,則需補加阻垢緩蝕劑至合格。

    正常運行的補充加藥

    循環水在運行過程中,由于排污和吸附等,水質穩定劑會被消耗掉,所以需補加藥劑。加藥量的計算按下式計算。

    ◆根據補充水量連續加藥量的計算:

    加藥量=  =(   )kg/h

    式中:K—濃縮倍數

    ◆如果系統補水量計量不準,可根據控制濃度與實測濃度差值加加藥量的計算

    加藥量=    = (   )kg        

           式中:V --- 系統保有水量,m3 

    C----水中控制有機膦濃度mg/L

    D---- 實測藥劑有機膦濃度mg/L  

    S---- 藥劑商品濃度%

    循環水中有機膦濃度的計算公式

    有機膦濃度(mg/L)=總磷-正磷

    不管采用哪種計算方法確定藥劑的日常投加量,都應使循環水中有機膦含量保持在控制范圍內,保持相對的穩定。

    ◆投加方式:

    可采用計量泵連續加藥,在加藥罐中把藥劑原液,加水配制成5-10%的稀藥液,用加藥計量泵調整好流量后均勻地注入集水池中,加藥最佳位置在集水池泵吸入口處。如果計量泵較小,應相應把藥液濃度增加,甚至直接注入藥劑原液。投加量應根據分析出的有機膦值加以調節。

    按規定頻次監測循環水的PH值,如PH值大于9,則應加大排污,適當降低濃縮倍數,使PH值保持在小于9。

    如果監控的其他指標超過規定值,應加大排污,適當降低濃縮倍數,總之,當濃縮倍數與其他控制指標發生矛盾時,應首先服從控制指標的合格。

    能否保持主要控制指標的合格和穩定是循環水的化學處理取得良好效果的關鍵,管理工作的中心就是為了實現系統的穩定操作處理,系統操作的穩定首先取決于排污量和補水量的穩定及藥劑含量的穩定,要做到這一點又必須分析準確,加上勤調節,操作與分析的密切配合是至關重要的。循環冷卻水系統的化學處理切忌各項控制指標的大起大落,故必須一開始就嚴格要求,精心調節,一旦穩定下來,就可納入正常管理的軌道。

    ◆殺菌操作

    循環水殺菌操作一般采用氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑交替投加,根據具體情況氧化性殺菌劑每周分幾次沖擊性投加。

    為防止細菌產生抗藥性一定時間內沖擊性投加非氧化性殺菌劑一次。投加24小時后視濁度適當換水以降低循環水濁度,另外使用過程中要求氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑錯開投加,以免影響藥效。投加時可直接加入集水池水湍流處。

    水質管理標準及分析項目、分析頻次

    分析項目

    管理指標

    分析方法

    PH

    6.5~9.5

    GB6904.1

    濁度

    20mg/l

    10mg/l(板式、翅式、螺旋板式換熱器)

    GB13200

    Ca+堿度

    1100mg/l

    GB6910    GB/T15451-95

    Cl-    

    700mg/l(根據藥劑配方,管材定)

    GB6905.1

    硫酸根

    SO42++CL-≤1500 mg/l


    異養菌總數  夏

                

    5×105 /ml

    1×105 /ml

    《冷卻水分析和檢驗方法》第2章

    硅酸以SiO2  

    Mg+ SiO215000


    游離余氯

    0.5—1.0 mg/l(回水管處)


    腐蝕速率

    0.005mm/a(不銹鋼、銅)

    0.125mm/a(碳鋼)

    《冷卻水分析和檢驗方法》第410條

    石油類

    5 mg/l(非石油化工及石油企業)

    10 mg/l(煉油企業)

    《冷卻水分析和檢驗方法》第409條

     

    五、 清洗預膜

    新建的冷卻水系統投入運行前,首先要進行清洗和預膜然后再轉入日常的冷卻水處理。

    清洗的目的是,除去新建的冷卻水系統內殘的施工雜物,泥土塵垢,油脂及腐蝕產物,為預膜提供清潔的金屬表面。

    概述

    金屬冷卻設備表面的污垢,會大大降低換熱器的冷卻效果,而新建的循環冷卻水系統中,存在著泥沙,塵埃,施工雜物,油脂,將影響正常開工的進行。所以在冷卻水系統開工運行前,必須清洗。

    冷卻水系統中的污垢來源,主要有以下幾種:

    1.新的冷卻設備,再加工制造、運輸及   期會發生銹蝕,帶入油脂,再安裝過程中留下碎屑,油類,泥沙和雜物。

    2.新建的系統管網中,施工過程中殘留的雜物,砂子,碎石等等。

    3.運行過程中,在換熱器上析出的碳酸鈣,硫酸鈣和硅酸鎂垢。

    4金屬冷卻設備因腐蝕而產生的腐蝕產物,如鐵的氧化物,氫氧化物。

    5.補充水帶入的固體懸浮物,泥沙,碎片,冷卻塔中冷卻水從空氣中洗 下來的塵埃,微生物滋生形成生物粘泥。

    6.生產中的物料泄漏,油壘可起污垢結劑的作用。

    7.加入水中的水處理藥劑由于選用不當或管理上當而生成的污垢。

    清洗工作的內容包括,污垢調查分析,對清洗液進行溶垢試驗和腐蝕性試驗,清洗后廢液處理方法,清洗方案,現場清洗,檢查清洗效果。

    清洗方法可分為兩大類:物理,化學清洗。

    二、物理清洗

    物理清洗是通過物理的或機械的方法對冷卻水系統或其設備進行清洗的一大類清洗方法。

    常用的物理清洗方法有,桶刷、吹氣、沖洗、反沖洗、高壓水力沖洗、刮管器清洗、膠球清洗等。物理清洗常常和化學清洗配合使用。我們在生產中常用的方法有吹氣,沖洗,反沖洗及高壓水力清洗,下面簡要介紹一下。

    1. 吹氣

    吹氣是把空氣吹入換熱器中,以破壞水的正常流動方式,促使換熱器璧上的沉積物松動或開裂。

    2. 沖洗

    沖洗是最常用和最簡便的清洗方法。它將潔凈的工業水同國水槍和膠皮管去沖洗冷卻水系統及換熱器內部疏松的軟垢,但這種方法不能沖洗硬垢及其腐蝕產物。

    再化學清洗之后,通常需要進行沖洗。

    3.反沖洗

    又稱回洗,即通過改變換熱器中水的流向達到清洗的目的,其清洗效果比正沖好。往往能松動和沖走軟的泥沙和軟垢。

    4、高壓水力清洗

    是采用高速水的射流,以一定傾角作用于清洗的表面。當高速水射流撞擊于垢層上時,動能轉變為壓力能。從而使垢層從金屬表面上脫落。

    三、化學清洗

    方法:1、堿清洗:又稱為堿洗,即以強堿性或堿性的化學藥劑作為清洗劑去疏松乳化和分散金屬設備內污垢的一類清洗方法。

    2、酸清洗:主要采用某些酸或酸式鹽進行的,能有效地清洗掉金屬設備中某些硬垢和由金屬氧化物組成的腐蝕產物。酸洗中,由于存在著設備的腐蝕和氫脆,我們常向酸中加入一些高效的緩蝕劑。

    3、絡合劑清洗,是利用各種絡合劑對各種絡合離子的絡合作用或鰲合作用,使之生產可溶性的絡合物或鰲合物進行清洗的,常用的無機絡合物有聚磷酸鹽,常用的有機鰲合劑有檸檬酸、乙二胺四乙酸和氮川乙酸。特點:具有溶垢效率高,對基體金屬和水泥設施的侵蝕性小,無氫脆和無晶間腐蝕等優點,故常用于循環水系統的不停車清洗中,但也具有價格高,在高溫下才有效的缺點。

    4、表面活性劑清洗:表面活性劑和調溫劑常使用清洗冷卻水系統中含油的或膠狀物質的污垢,能分散冷卻水中的油類、脂類和微生物產生的沉積物,通過排放除掉。

    5、殺菌劑清洗,當冷卻水系統中有微生物粘泥和含油污垢時,可采用低泡型非離子型表面活性劑和非氧化殺生劑。同時通入CL2調節PH=6-7,循環清洗。

    四、不同情況下的清洗

    1、新設備的清洗,新的冷卻水設備由于沒有經過運行,設備內部一般比較干凈,故清洗方案主要是用于除去加工過程中留下的油脂,少量鐵銹和微生物。

    2、老設備的清洗,對于一些銹垢嚴重的冷卻設備,可以在停車后進行單臺設備的清洗。對于不同材料的換熱器可采用不同的清洗方案。

    3、不停車設備的清洗,對于大型設備裝置的產值很高,停車清洗造成的經濟損失很大,為此采取不停車冷卻水的清洗方案。

    五、預膜

    1、目的:是讓清洗后,尤其是酸洗后處于活化狀態下的新鮮表面上或保護膜曾受到重大的損傷金屬表面上,再投入正常運行前,預先生成一層完整而致密的保護膜。

    2、預膜方案:一般采用聚磷酸鹽—鋅鹽。

    3、預膜時機(1)新的換熱器或冷卻水系統投入正常運行之前;

    2)換熱器或冷卻水系統的清洗,特別是酸洗后;

    3)冷卻水系統檢修后隨即開車前等。

    4、影響預膜的因素1)Ca與Zn的含量低時,則不會生成致密的保護膜,應加大其含量。

    2)PH值:PH低于5.0,不能成膜,且能一起金屬腐蝕,PH過高時,六偏磷酸鈉水解率提高,正磷含量升高,易形成磷酸鈣垢,影響成膜。因此,PH控制在5.5—6.5之間較好。

    3)濃度:濃度過高,則生成膜就松散,抗腐蝕能力下降。

    4)溫度:預膜水溫高將有利于分子擴散,加速預膜劑的反應,成膜速度快,膜的質地密實。

    5)流速:在預膜過程中,水的流速要高一些,約1.0—1.5m/s,流速大有利于預膜劑和水中溶解氧的擴散,因而成膜速度快,其生成的膜層均勻密實。

    6)重金屬離子:如鐵、鋁、銅等對預膜產生不利影響。

    7)預膜劑的濃度:根據當地水質特征進行篩選。

    5、預膜過程操作

    進行水質全分析:水中鈣要求大于80mg/l,同時估算硫酸加量(約為堿度值的1/3)。

    緩慢加入硫酸到冷水池里(注意安全),加到水流湍急處。30分鐘分析一次PH,調PH在6.5左右時投加預膜劑。

    在泵吸入口處,一次性投加預膜劑300-500mg/l,控制總無機磷≥120mg/l,半小時后取樣分析。若總無機磷達不到要求,補加剩余預膜劑,直到符合要求。

    ④分析項目及頻率:

    監測內容

    監測頻率

    控制范圍

    PH

    一次/0.5h

    5.5-7.0

    濁度

    一次/2h

    ≤10 mg/l

    總無機磷

    一次/2h

    ≥120 mg/l

    總鐵

    一次/4h

    ≤1.0 mg/l

    鈣離子

    一次/4h

    自然

    ⑤控制PH在5.5-7.0之間,根據PH控制加酸量。

    ⑥預膜運行12小時后,投加分散劑100-200mg/l(遠離泵吸入口),濁度大于15mg/l時,也需在12小時后投加100mg/l。

    ⑦水位控制:在穩定低位運行,不排水,如水位過低就補水。

    ⑧預膜效果測試:觀察掛片的表面色暈,并用5%濃度CuSO4測膜的質量,當出現紅點時間大于10秒時,可確定預膜已達終點。一般掛碳鋼掛片。

    ⑨ 預膜24-48小時后開始換水,進行大排大補,將總磷降低到3mg/l以下,進行日常管理基礎投加阻垢緩蝕劑,正常進行補水,總磷逐漸降低至日??刂浦笜?,系統轉入正常運行。

    ⑩預膜過程注意事項

    預膜過程中應控制濁度<20mg/L,濁度越低,預膜的色彩質量越好,若濁度出現持續上升情況,可開旁濾或采取適量補排水措施,若有多余預膜劑,可補加,若沒有多余預膜劑,一般維持總無機磷含量不小于60mg/l,適當延長預膜時間,也可達到預膜要求。

    預膜結束換水時,應大排大補,以最快速度,將高濃度預膜液置換出循環水系統,防止因PH值上升,水體出現泛白,磷鋅沉積。如置換不能連續,應注意監測循環水的PH值,并加濃硫酸調節,使水的PH值始終小于7.5。

    預膜的關鍵是PH值一定要控制好,如果循環水的PH值小于5,保護膜無法形成,即使已形成的膜也會被溶解,PH值高于7,由于預膜中含有較高的正磷酸根和鋅鹽,它們就會在循環水中以磷酸鈣、磷酸鋅或氫氧化鋅的形式析出使循環水呈現乳白色。水中的這些析出物就會沉淀到金屬表面使膜不完整、不致密。其后果是使換熱器金屬表面產生嚴重的局部腐蝕(點蝕)而過早穿孔泄漏。如果預膜過程中發生上述PH值失控事故,預膜處理必須重新開始。

    聚磷酸鹽-鋅鹽預膜方案的主要內容

    ① 清掃和用水沖洗冷卻水系統,根據冷卻水系統中換熱器金屬表面上沉積物的具體情況,進行必要的物理清洗和化學清洗,使需預膜的冷卻設備有一個清潔的金屬表面.

    ② 預膜時,水中加入640mg/l六偏磷酸鈉和160mg/l一水硫酸鋅作為預膜劑.同時放入腐蝕試片以監測金屬在預膜過程中的腐蝕情況.在50℃時將水循環8小時.如果水的溫度不易達到50℃.則可改為在常溫下循環24-48小時.

    ③ 水的pH保持在6.5+ -0.5,鈣離子濃度保持在40mg/l左右.

    ④ 預膜好后,通過排放,使冷卻水系統轉入日常運行.

     

     

     

     

     

     

     

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