工业循环冷却水处理方式现场高效应用看过ppt课件 30页

工业循环冷却水处理现场应用\n冷却水系统｛循环冷却水系统中的冷却水流经换热器后被工艺介质加热成为热水，热水基本不排放，经过冷却后仍返回系统反复使用。即冷水被加热成热水，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。直流冷却水循环冷却水直流式系统虽然设备投资少。运行简单，但由于造成大量的水资源的浪费，逐渐被限制采用。\n循环冷却水系统｛密闭式循环系统一般只在一些水量小或者特殊情况下使用。如空调、内燃机、变压器油冷却器，核反应堆的辅助冷却器等。密闭式系统的特点是水不与大气接触。但由于阀门、管道接口、水泵等处可能泄漏，系统水量可能少量损失。此外，由于泄漏可能带进少量空气，而且少量补充水也会带人溶解氧，故系统中仍含有溶解氧，也存在氧的电化学腐蚀。密闭式系统的补充水常用软化水、脱盐水或冷凝液，因而结垢的可能性很小。主要的问题是防止腐蚀。系统的防腐蚀措施一般是选择合适的缓蚀剂一次投人水中，维持一定含量，处理方法比较简单。敞开式循环水系统是应用最广的系统，也是处理技术最为复杂的系统。湿式冷却塔内，由于进塔热水下淋过程中与周围空气之间存在温度差和湿度差。以及水、气相对运动时两相表面存在的速度梯度，水温主要通过水与空气的接触散热以及蒸发散热逐渐降低。为了提高冷却塔内水的冷却效果，应尽量强化水和空气的接触，延长接触时问。完善塔内水和空气的均布条件，增大塔内的气流风量等。密闭式敞开式\n敞开式循环冷却水系统的流程图1－风机2－冷却塔3－填料4－凉水池5－循环水泵6－换热器\n换热器类型蛇管喷淋式换热器\n蛇管沉浸式换热器\n以蛇形管作为传热元件的换热器，这是一种古老的换热设备。它结构简单，制造、安装、清洗和维修方便，价格低廉，又特别适用于高压流体的冷却、冷凝，所以现代仍得到广泛应用。但蛇管式换热器的体积大、笨重；单位传热面积金属耗量多，传热效能低。\n板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过半片进行热量交换。板式换热器是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。板式换热器优点：1、传热效率高板片波纹的设计以高度的薄膜导热系数为目标，板片波纹所形成的特殊流道，使流体在极低的流速下即可发生强烈的扰动流（湍流），扰动流又有自净效应以防止污垢生成因而传热效率很高。板式换热器只需要管壳式换热器面积的1/2～1/4即可达到同样的换热效果。2、使用安全可靠在板片之间的密封装置上设计了2道密封，同时又设有信号孔，一旦发生泄漏，可将其排出热换器外部，即防止了二种介质相混，又起到了安全报警的作用。3、投资低相同传热量的前提下，板式换热器与管壳式换热器相比较，由于换热面积，占地面积，流体阻力，冷却水用量等项目数值的减少，使得设备投资、基建投资、动力消耗等费用大大降低，特别是当需要采用昂贵的材料时，由于效率高和板材薄，设备更显经济。\n缺点：1、承压能力较低，一般是2.0MPa以内，最高是2.5MPa。2、承受温度也较低。3、阻力较大，易堵。4、可拆式使用时间长了，密封材料易老化，需更换。不可拆式不易清洗。5、冷凝水不易排出，导致霉菌滋生。外界温度低于-10℃时，不易使用。\n管壳式换热器又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。\n成分化学式造成的危害处理方法浊度影响水的外观；沉积在管路或设备中；干扰工艺流程絮凝、沉淀和过滤硬度钙和镁盐，以CaCO3计热交换设备，锅炉，管路等结垢的主要原因；形成皂垢干扰工艺等软化；锅炉水内处理；表面活性剂碱度重碳酸根（HCO3－）碳酸根（CO3－）和氢氧根（OH－），以CaCO3计使蒸汽产生泡沫；使锅炉的钢质材料硬化；重碳酸根和碳酸根会产生二氧化碳，这会使冷凝管中产生腐蚀石灰和石灰苏打软化法；酸化；氢沸石软化；除盐游离无机酸H2SO4，HCl等腐蚀用碱中和二氧化碳CO2腐蚀水管，尤其是蒸汽管和冷凝管曝气，除气，用碱中和pH氢离子浓度pH随着水中酸性物质或碱性物质而变；大部分自然水体的pH为6.0－8.0碱性物质可以增加pH值而酸性物质能降低pH值硫酸根SO42－增加水中的固体含量，但通常其本身不重要；结合钙离子形成硫酸钙垢软化，反渗透，电渗析，蒸发氯离子Cl－增加固体含量同时增加了水的腐蚀性软化，反渗透，电渗析，蒸发天然水中常见的杂质及其危害和处理办法\n硝酸根NO3－增加固体含量，但在工业中不重要；高浓度的硝酸根会引起婴儿的高铁血红蛋白症；对控制锅炉钢质材料的硬化有利软化，反渗透，电渗析，蒸发氟离子F－使斑驳的牙齿光滑；也能防止蛀牙；但在工业上不太重要用氢氧化镁，磷酸钙或骨炭吸收；用明矾絮凝钠离子Na＋增加水中的固体含量；在某种条件下钠离子和氢氧根结合会引起锅炉腐蚀软化，反渗透，电渗析，蒸发二氧化硅SiO2会使锅炉和冷却水系统中结垢；涡轮叶片上的沉积物是由于不溶的二氧化硅的蒸发造成的用镁盐加热去除；高碱性阴离子交换树脂与软化，反渗透，蒸发等工艺相结合铁离子Fe2＋（亚铁）Fe3＋（三价铁）在脱色时会产生沉淀；是水管，锅炉等产生沉淀的根源；干扰染色、制革和造纸等工艺曝气；絮凝和过滤；石灰软化法；阳离子交换；接触过滤；滞留铁离子的表面活性剂锰离子Mn2＋和铁离子一样和铁离子一样铝离子Al3＋在澄清器中通常以絮状物的形态存在，；会使冷却系统中产生沉淀并且会在锅炉中产生复杂的垢改良的澄清器和过滤工艺\n氧气O2使水管、热交换设备、锅炉和回流管等产生腐蚀除气；亚硫酸钠；防腐剂硫化氢H2S产生像“臭鸡蛋味”一样的气味；腐蚀曝气；加氯；高碱性阴离子交换氨气NH3通过形成可溶的络合离子，使铜锌合金产生腐蚀氢沸石阳离子交换法；加氯；除气溶解性固体无根据溶性物质的总数决定，可通过蒸发作用测得；高浓度的溶解性固体在锅炉中会引起泡沫并干扰工艺石灰软化法和氢沸石阳离子交换法；软化反渗透，电渗析，蒸发悬浮固体无根据不溶性物质的量决定，可通过重量法确定；沉积在热交换设备、锅炉和水管中等沉淀；过滤，一般用在絮凝的沉淀之前总固体无根据可溶的和悬浮的固体总数确定，通过重量法测得见“可溶性物质”和“悬浮固体”\n敞开式循环冷却水系统的水平衡循环冷却水通过冷却塔时水分不断蒸发，因为蒸发掉的水分不含盐分，所以随着蒸发过程的进行，循环冷却水中溶解盐类不断被浓缩。为了不使循环冷却水中的盐类越来越高，必须排掉一部分冷却水，并不断补充新鲜水，以保证整个系统水量的平衡和盐类的平衡。浓缩倍数：为了控制水中盐类的平衡，保证水中杂质的相对稳定，引入了浓缩倍数的概念。浓缩倍数即循环水中的含盐量与补充水含盐量的比值：式中：CR—循环水的含盐量；CM—补充水的含盐量浓缩倍数的确定，不仅取决于系统中的各种操作参数，更主要的还取决于补充水的水质情况及药剂的性能。用于计算浓缩倍数的物质，要求其浓度随浓缩过程而增加外，应不受其它外界如加热、沉淀、投加药剂的干扰，通常选用的物质有Cl-、SiO2、K+、Ca2+等物质或总溶解固体。\n对循环冷却水采用化学加药处理，就可以达到如下目标：循环冷却水系统长周期稳定运行：消除了沉积物附着、腐蚀穿孔和粘泥堵塞等危害，换热器始终处于良好的工作状态，除计划中的设备检修外，因水系统意外的事故造成的停车基本杜绝，从而为确保设备的长周期稳定运行提供了保证。节省水资源：采用化学水处理技术对循环冷却水进行处理，可以使水中溶解盐的浓度两倍三倍于原水的浓度存在于循环水中而不会对设备带来危害，这样可以大量节省循环水系统中补充水的投加，节水效果十分明显。节约钢材，降低生产运行成本：采用化学水处理后，换热器的腐蚀得到控制，能确保换热器设备的使用年限，避免了因设备遭腐蚀而经常维修和更换而造成的钢材的浪费和维修费用的增加。\n在循环冷却水系统采用化学水处理的过程现场取水，对补充水和循环水作出水质分析，确定水质类型，并根据水质情况通过试验制定水处理药剂配方，确定加药量。对循环水系统统计出确切的储水量、换热器进出口换热温差、补水量、排污量等数据，为加药处理方案的制定做准备。根据循环水系统工况条件和确定的水处理技术配方配备一套加药装置，就可以做到自动加药、自动管理。确定相关的操作岗位和管理人员，筹建分析化验室，对有关的生产和技术人员进行培训。现场技术服务。应现场需要及时派现场技术服务工程师提供全方位技术服务；对补充水、循环水的水样和菌藻进行分析；利用便携式分析器可实现系统现场的水质分析；对现场监测和加药设备、仪器校验；通过仪器和挂片监测腐蚀速率和沉积物，提供腐蚀及沉积监测报告，进行循环水系统处理的阶段总结；每月按时提供水处理报告，就相关问题与现场人员交流协商，在厂方配合下进行水处理方案的调整；应用新产品及新技术对循环水处理方案进行优化。\n补水水型判断Langliar饱和指数Is=Pha-PHs当Is<0即Pha0即Pha>PHsCaCO3处于过饱和状态称为结垢型水Is≈0（0±0.3）即Pha=PHsCaCO3处于饱和状态，即不腐蚀也不结垢，称为稳定性水质。此后Ryzner又提出了稳定指数的概念。S=2Phs-Pha用经验式来表示水质稳定性。S<3.7严重结垢3.77.5严重腐蚀计算水型首先要引入饱和PH的概念PHs只是指水中[Ca2+]和[HCO3-]浓度固定数值条件下使[CaCO3]达到饱和时的PH值。计算：PHs=（9.3+A+B）-（C+D）A：总溶固的函数B：温度的函数C：Ca2+硬度的函数D：总碱度的函数\n\n水质实例第1种水的水质是严重腐蚀型的试验用水。第2种水的水质为常用水质，是代表性较广的通常水。第3种水的水质是一种严重结垢型试验用水。\n循环冷却水系统进行化学水处理要使用哪些水处理药剂？阻垢缓蚀剂：根据现场需要1-2种。杀菌灭藻剂：氧化性杀菌剂1-2种，非氧化性杀菌剂1-2种。影响循环水系统的三大危害：结垢、腐蚀和菌藻滋生。\n冷却水的日常运行控制缓蚀阻垢药剂达到规定配方加药量。定期加入杀菌剂。控制余氯0.5—1.0ppm，每天维持4—6小时。控制浓缩倍数。控制水中浊度，Ca2+及总碱值。控制碳钢腐蚀率≤0.125mm/y铜及不锈钢≤0.005mm/y污垢热阻值≤5×10-4m2.hr℃/kcal.y异养菌总数<1×105个/ml\n水中微生物粘泥、高浊度对挂片的影响\n\n现场换热器的结垢图例\n现场换热器腐蚀实例\n\n\n化肥化工行业水处理的腐蚀问题及难点尿素高压设备自投入运行就存在产生腐蚀缺陷的隐患，腐蚀隐患直接影响到装置的长周期安全生产。不同的尿素生产工艺，不同的设备，同一设备的不同部位，由于其介质的组分和温度及压力的不同，耐蚀层的腐蚀失效形式也不一样。尿素设备主要受到均匀腐蚀、应力腐蚀、冷凝腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀及其他如：端晶腐蚀、冲刷腐蚀、疲劳腐蚀等腐蚀破坏作用。主要表现形式为衬里、列管的均匀减薄，列管外壁的应力腐蚀开裂，焊缝发黑疏松，焊缝热影响区选择性刀口腐蚀，气孔、垢下腐蚀等。1．氨汽提法钛材汽提塔目前多家汽提塔出现泄漏，主要是管板、管箱及封头衬里盖板焊缝存在的未焊透、气孔、针孔甚至焊缝被氧化等缺陷造成的泄漏。钛管的高温段较大的均匀腐蚀减薄和严重的管头冲刷腐蚀以及缝隙腐蚀也是汽提塔泄漏的一个原因。2．合成塔环焊缝微小气孔引起泄漏由于种种原因，泄露部位有宏观检查不能发现的漏点，衬里背面的碳钢基体上可能存在腐蚀空洞。3．冷凝腐蚀及垢下腐蚀冷凝腐蚀实际上是一种活化腐蚀，发生在汽相空间。正常情况下，设备的汽相空间会被一层致密的灰垢覆盖，随着设备运行的时间延长，灰垢的厚度会逐渐增厚。如果保温效果很好，这层灰垢能够保护下面的金属，减小腐蚀速度。如果保温不好或保温失效，冷凝液流淌的部位会形成腐蚀沟槽。如果腐蚀沟槽的表面被灰垢覆盖，就会形成在停工检修期间也难以发现的垢下腐蚀状况。这种现象普遍存在于尿素高压设备中。4．冷凝管口内壁局部腐蚀加剧，最终腐蚀穿孔泄漏。冷凝器长时间低负荷运行，超温、超压以及介质中硫化氢含量偏高，在列管上下管口内壁热影响区存在较多裂纹、条状腐蚀沟槽、点蚀等缺陷，由于管口内壁局部腐蚀加剧，最终腐蚀穿孔泄漏。\n使用非氧化性杀生剂。非氧化性杀生剂的作用与氧化性杀生剂不同。非氧化性杀生剂不与NO2－作用，可以绕开NO2－直接杀灭各种微生物，使各种菌数、黏泥量、COD、浑浊度下降，使微生物得到控制。非氧化性杀生剂一般都有很好的剥离性能，能剥离系统中附着的大量黏泥，有利于黏泥排出系统外。加强监测，控制泄漏。\nTHANKS!