循环水处理技术与水质管理-齐鲁 198页

'循环冷却水处理技术与水质管理李本高（中石化水处理中心）1 一、循环冷却水系统常出现哪些问题？二、出现这些问题的原因是什么？三、怎样解决出现的这些问题？四、循环水质管理的依据是什么？五、泄漏物料对循环水系统有哪些危害？六、水处理技术与管理的关系如何？七、日常运行需要注意哪些问题？八、怎样进行清洗和预膜？九、循环水系统怎样节能？十、循环水处理技术发展趋势!目录2 一、循环冷却水系统常出现哪些问题？3 开式循环水系统示意图4 1、水冷器腐蚀2、换热管结垢3、循环水粘泥4、水冷器粘泥5、凉水塔藻类5 热交换器热效率下降热交换器泄漏材质强度下降热交换器堵塞泵压上升、流量下降促进腐蚀浪费药剂腐蚀冷却塔效率下降冷却塔填料变型下陷视觉污染淤泥堆积结垢粘泥淤泥沉积6 二、出现这些问题的原因是什么？7 二、出现这些问题的原因是什么？1、水质特性2、金属腐蚀3、水垢沉积4、微生物繁殖8 1、水质特性我国较典型的地下水主要水质水质项目石家庄哈尔滨宁夏同心湖南岳阳天津塘沽pH7.606.90/5.508.30Ca2+/mg/L82.978.2481.02.838.00Mg2+/mg/L19.812.8437.81.563.70Na++K+/mg/L16.223.527905.29317HCO3-/mg/L219.6317.2488.29.76464SO42-/mg/L37.38.0039388.9548.0CL-/mg/L28.021.321282.55200CO2/mg/L/11.5/5.50/盐含量/mg/L403.8461.01047638.010409 水中主要离子及作用（1）、主要阳离子H+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Zn2+（2）、主要阴离子OH-、HCO3-、CO32-、SiO32-、Cl-、SO42-、PO43-、HS-、S2-10 水质特性判据（1）、饱和指数（L.S.I.）Ca(HCO3)2=Ca2++2HCO3-HCO3-=H++CO32-CaCO3=Ca2++CO32-L.S.I.=pH–pHs0结垢L.S.I.=pH–pHs=0不结垢、不腐蚀L.S.I.=pH–pHs0腐蚀11 水质特性判据（2）、稳定指数（R.S.I.）R.S.I.=2pHs-pH6结垢R.S.I.=2pHs-pH=6不结垢、不腐蚀R.S.I.=2pHs-pH6腐蚀12 水质特性判据（3）、结垢指数（P.S.I.）P.S.I.=2pHs-pHeq6结垢P.S.I.=2pHs-pHeq=6不结垢、不腐蚀P.S.I.=2pHs-pHeq6腐蚀pHeq=1.465lgM+4.5413 水质特性判据pHeq=1.465lgCM+4.5414 水质特性判据J水=510-1010(pHeq1.93)CCaCM(pH5.3)当水质处于平衡时，即CCa=CCaeq，CM=CMeq，pH=pHeq，水垢的净沉积和净溶解均为零，水质在宏观上不发生变化，此时，水质的结垢因子J水为1，讨论如下：当结垢因子J水1时，水质不但不发生沉积，而且原有的碳酸钙沉积物发生溶解，且比1越小，原有碳酸钙沉积物发生溶解的趋势越强；当结垢因子J水=1时，水质处于平衡状态，水质在宏观上不发生变化；当结垢因子J水1时，水质发生沉积，比1越大，发生沉积的趋势越强。15 水质项目镇海宝钢长江(九江段)北京石家庄齐鲁F水2686107.69.246.582.331.79J水0.0160.6155.889.7128.140.6L.S.I.-2.45-0.550.130.130.300.00R.S.I.11.68.907.727.837.157.30P.S.I.11.79.568.117.717.046.74RC1.061.720.5390.4440.3880.867腐蚀速率*/mma-11.5221.1170.8940.6590.5810.532钙沉积率**/％000.83.16.58.2几种判据对几种现场水质特性计算结果比较16 2、金属腐蚀原理金属表面在微观上是不均匀的，当它与水介质接触时，形成许多微小腐蚀电池（简称微电池），活泼部位成为阳极，不活泼部位成为阴极。金属在阳极发生氧化反应，释放出电子，自身被氧化成高价态的金属离子从金属基体上溶解到水中。反应如下：FeFe2++2e溶解氧或氢离子在阴极发生还原反应得到电子，自身被还原成低价态离子或分子。在中碱性水中，主要发生溶解氧被还原反应，反应如下：1/2O2+H2O+2e2OH-当亚铁离子与氢氧根相遇时，生成氢氧化铁沉淀，反应式如下：Fe2++2OH-Fe(OH)2氢氧化铁产生即是腐蚀的开始，金属离子在阳极进入水溶液及其水化的过程，称为阳极过程。而水中的溶解氧和氢离子在阴极不断获得电子被还原的过程，称为阴极过程。只有当阳极过程和阴极过程同时存在并进行时，腐蚀才能发生。17 影响金属腐蚀的主要因素（1）、pH值（2）、硬度和碱度（3）、氯离子和硫酸根（4）、悬浮物（5）、溶解氧（6）、微生物（7）、水流速与温度18 冷却水系统金属的主要腐蚀形态（1）、均匀腐蚀（2）、垢下腐蚀（3）、电偶腐蚀（4）、缝隙腐蚀（5）、孔蚀（6）、汽蚀（空泡腐蚀）（7）、磨蚀（8）、微生物腐蚀19 （1）、均匀腐蚀定义：在腐蚀介质作用下，金属整个表面发生的腐蚀破坏，基本按照相同腐蚀速率进行的腐蚀现象叫均匀腐蚀。20 （1）、均匀腐蚀影响均匀腐蚀的主要因素：a.溶解氧浓度b.pHc.温度d.流速e.含盐量21 (2)、垢下腐蚀定义：由于水垢的形成，氧分子扩散受阻，垢下金属表面的氧浓度随腐蚀进行不断降低，与垢外金属表面的氧浓度形成浓度差，使垢下缺氧区金属表面成为阳极而被加速腐蚀的现象叫垢下腐蚀。22 (2)、垢下腐蚀主要影响因素：a.流速b.生物粘泥23 (3)、电偶腐蚀定义：两种金属在同一电解质中接触，由于二者腐蚀电位不相等存在电位差，有电流流动，使电位较低的金属腐蚀速率加速，形成接触区的局部腐蚀，而电位较高的金属腐蚀速率降低，这一现象称为电偶腐蚀。24 (3)、电偶腐蚀主要影响因素：a.阴、阳极面积比b.距离c.介质的电导率25 (3)、电偶腐蚀防止电偶腐蚀的措施：a.选材b.结构c.结合部d.涂料26 (4)、缝隙腐蚀定义：在腐蚀介质的作用下，金属与金属或金属与非金属覆盖物之间存在缝隙时，缝隙内腐蚀介质因滞流而缺氧，缝隙内金属成为腐蚀阳极而加速腐蚀的现象叫缝隙腐蚀。27 (4)、缝隙腐蚀产生条件：a.危害性阴离子存在b.缝隙（0.0250.3mm）影响因素：a.金属自身的钝化性质b.氯离子浓度（大于0.1%)c.溶解氧浓度（大于0.5mg/L)d.温度28 (5)、孔蚀定义：在金属表面的局部部位，出现向金属深处发展的腐蚀小孔，其余部位不腐蚀或腐蚀很轻微的现象叫孔蚀或点蚀。孔蚀和一般局部腐蚀的区分：蚀孔深度:蚀孔宽度1孔蚀1局部腐蚀29 (5)、孔蚀特点：a.蚀孔小，一般只有几十微米b.重量损失小c.开始侧孔径小，穿孔侧孔径大d.蚀孔一般朝重力侧发展e.大阴极小阳极f.蚀孔多数有腐蚀产物覆盖g.具有诱导期30 (6)、汽蚀（空泡腐蚀）定义：流体和金属构件高速相对运动，在金属表面局部产生涡流并伴有汽泡生成和破灭，当汽泡破灭时产生的强大冲击力和介质对金属的腐蚀联合作用造成金属的损坏，这类腐蚀叫汽蚀。又称空泡腐蚀或空隙腐蚀。31 (6)、汽蚀（空泡腐蚀）汽蚀产生过程：a、金属表面膜上生成汽泡；b、汽泡破灭，冲击力使金属产生塑性变形，破坏表面膜；c、裸露金属表面被腐蚀，重新生成保护膜；d、在同一地点重新生成汽泡；e、汽泡再次破裂，膜被再次破坏；f、裸露表面被进一步腐蚀，重新生成保护膜。32 (7)、磨蚀定义：高速流体产生的机械冲刷作用破坏金属表面已形成的保护膜，使新裸露的金属表面加速腐蚀的现象叫磨蚀。33 (7)、磨蚀防止磨蚀的措施：a.选择耐磨材料b.合理设计，避免湍流、涡流c.降低流速，不超过材料的临界流速34 (8)、微生物腐蚀定义：微生物的代谢产物粘附或沉积在金属表面上引起的金属腐蚀，叫微生物腐蚀。35 3、水垢沉积原理冷却水中溶解有各种盐类，如碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐和氯化物等，它们的一价金属盐溶解度很大，一般难以从水中结晶析出，但它们的两价金属盐（氯化物除外）溶解度很小，并且是负的温度系数，随浓度和温度升高很容易形成难溶性结晶从水中析出，附着在水冷器传热面上成为水垢。当冷却水经过水冷器换热面时，形成的碳酸氢钙受热发生分解：Ca(HCO3)2CaCO3+H2O+CO2当冷却水通过冷却塔时，溶解于水中的二氧化碳溢出，水的pH值升高，碳酸氢钙在碱性条件下发生如下反应：Ca(HCO3)2+2OH-CaCO3+2H2O+CO32-难溶性碳酸钙的方解石是热力学最稳定的碳酸钙晶型，也是各种碳酸钙晶型在水中转变的终态产物。当冷却水中有适量磷酸根离子时，发生如下反应：Ca2++PO43-Ca3(PO4)236 沉积物主要类型(1)、难溶盐碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、锌盐(2)、腐蚀产物铁的氧化物、铜的氧化物、铝的氧化物(3)、悬浮物(4)、生物粘泥37 影响水垢沉积主要因素(1)、水质(2)、水温(3)、水流速度(4)、工艺条件38 4、微生物繁殖微生物的主要特点：（1）体积小、新陈代谢旺盛（微米级）（2）繁殖快（2030min一代）（3）易变异、种类多（细菌200属、1500余种，真菌500属、10万余种，藻类3万余种）（4）数量多、分布广39 4、微生物繁殖微生物生长条件：（1）温度（1055C）（2）pH（细菌6.58.5，霉菌3.06.0，藻类5.58.9）（3）氧气（4）营养40 41 循环水系统主要危害菌(1)、异养菌(2)、真菌(3)、硫酸盐还原菌(4)、铁细菌42 (1)、异养菌定义：必须要有机物作为碳源才能生长的细菌。通常说的异养菌是指在普通肉汁胨培养基上能够生长的细菌。43 (2)、真菌定义：有细胞壁，不含叶绿素，无根茎叶，以寄生或腐生方式生存，仅少数类群为单细胞，其它都有分枝或不分枝的丝状体，能进行有性或无性繁殖的一类生物。44 (3)、硫酸盐还原菌定义：在厌氧条件下还原硫酸盐生成硫化氢的细菌。45 (4)、铁细菌定义：能氧化铁、沉积铁，包括自养或兼性自养的一类细菌。46 影响因素(1)、水温(2)、pH(3)、氧气(4)、营养物质47 三、怎样解决这些问题？48 三、怎样解决这些问题？1、添加缓蚀剂抑制腐蚀2、添加阻垢分散剂抑制水垢3、添加杀生剂控制微生物49 1、添加缓蚀剂抑制腐蚀缓蚀剂类型与作用原理:(1)、形成钝化膜铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐(2)、形成沉积膜磷酸盐（聚磷酸盐、正磷酸盐、有机磷酸盐）、锌盐(3)、形成吸附膜(铜缓剂)、有机胺50 (1)、形成钝化膜钝化膜：具有氧化作用的某些缓蚀剂，可直接或间接地氧化金属，在表面上形成致密的金属氧化物保护膜，使金属的腐蚀电位向正方向移动，从而抑制金属阳极反应而降低金属的腐蚀速率。51 (2)、形成沉积膜沉积膜：当聚磷酸盐或磷酸盐的负离子与水中一定浓度的两价金属离子作用时，络合形成一个带正电荷的聚磷酸钙络合离子，以胶溶状态存在于水中。当与金属阳极反应生成的亚铁离子在金属表面上作用时，生成以聚磷酸亚铁钙为主要成分的络合离子，依靠腐蚀电流的作用沉积于阴极，形成致密的电沉积膜，阻滞溶解氧向金属表面扩散，从而抑制腐蚀反应速率。52 (3)、形成吸附膜吸附膜：以化学键的形式与金属表面作用形成保护膜，从而抑制金属的腐蚀。53 缓蚀剂的主要种类a、磷/膦酸盐b、锌盐c、钼酸盐d、唑类54 影响缓蚀剂效果的主要因素a、pHb、硬度c、盐类d、浊度e、水温f、流速55 阻垢分散剂作用原理a、螯合增溶b、晶格畸变c、分散d、溶限效应56 a、螯合增溶定义：某些物质可与水中钙镁等成垢金属离子形成稳定的螯合物溶解于水中，从而减少微溶盐达到饱和的可能性，使更多的成垢离子稳定于水中，这个现象称之为螯合增溶。57 b、晶格畸变定义：在碳酸钙过饱和溶液中，一旦出现晶核，晶体就会迅速生长。在晶体生长过程中，晶体界面若有螯合物存在，螯合物占据晶体错位处，随晶体继续长大螯合物被镶嵌在晶体中，这种晶体存在弹性应力而不稳定，当环境条件如温度变化时，晶体在弹性应力作用下而碎裂，形成外形不规则的小晶体，这个现象叫晶格畸变。58 碳酸钙晶体59 c、分散定义：吸附分散剂的悬浮颗粒在水中形成双电层，静电作用使颗粒相互排斥，从而避免因颗粒碰撞而长大，使微小粒子稳定于水中的过程叫分散。60 d、溶限效应定义：很低的浓度可以使远远大于按化学计量的钙镁等金属离子浓度稳定于水中的现象。在低浓度时，随阻垢剂浓度增加阻垢效果增加，当达到一定浓度后，阻垢效果不再增加或增加幅度大大降低。61 阻垢分散剂的主要类型a、低分子阻垢剂b、高分子阻垢分散剂62 a、低分子阻垢剂主要有：HEDPATMPEDTMPPBTCA63 b、高分子阻垢分散剂主要有：聚丙烯酸钠丙烯酸钠多元共聚物聚马来酸酐聚环氧琥珀酸聚天冬胺酸64 阻碳酸钙与阻磷酸钙的区别阻碳酸钙垢阻磷酸钙垢65 影响阻垢分散剂的主要因素a、硬度b、碱度c、铁离子浓度d、水温e、流速f、介质温度g、热负荷66 思考题一1、为什么要对循环水进行处理？2、循环水系统的金属设备常常发生哪些腐蚀形态？3、循环水系统有哪些类型的水垢？水垢为什么常常在传热面上形成？67 四、循环水质管理的依据是什么？68 循环水运行考核指标(新水)指标名称装置类型备注炼油化工大化肥发电浓缩倍数/倍3.04.04.54.0补水1.2%腐蚀速率(试管)/mm/a0.100.0750.0750.005无孔蚀粘附速率(试管)/mg/(cm2月)20151515细菌总数/个/mL1105110511051105生物粘泥/mL/m3222浊度/NTU20101010含油/mg/L10555指标合格率/%9595959569 循环水浓缩倍数与节水减排及运行费用的关系浓缩倍数需水、节水排污水质盐度/mg/L运行费用/万元补水量m3/h节水率/%排污量m3/h减排率/%1.010000098900600144311.533196.6922097.789006392.022197.7911098.8912003913.016698.345799.4218002694.014798.533799.6324002235.013898.622899.7230002046.013298.682299.7836001907.012998.721999.8142001838.012698.741699.84480017770 影响浓缩倍数的主要因素a、水质b、水处理方案c、系统情况d、管理71 影响浓缩倍数的主要因素a、水质72 水质分类与特性水质类型钙硬+碱度/mg/L水质特性处理方法水源分布超低硬度碱度30强腐蚀，不结垢自然pH运行南方沿海低硬度碱度30-80强腐蚀，弱结垢自然pH运行南方沿海中硬度碱度80-180弱腐蚀，弱结垢自然pH运行长江流域高硬度碱度180-250弱腐蚀，强结垢加酸运行西北地区超高硬度碱度250弱腐蚀，极强结垢预处理运行黄河流域73 影响浓缩倍数的主要因素b、水处理方案：(a).自然pH运行(b).加酸运行(c).预处理运行74 (a)自然pH运行*循环水质控制：钙硬+总碱：1001000mg/L*不同浓缩倍数对补充水质要求：浓缩倍数3：钙硬+总碱：80330mg/L浓缩倍数4：钙硬+总碱：80250mg/L浓缩倍数5：钙硬+总碱：80200mg/L浓缩倍数6：钙硬+总碱：80170mg/L75 (b)加酸运行*循环水质控制：pH：7.38.3碱度：70150mg/L钙硬：1200mg/LCL-:1500mg/L电导率：6500S/cm*不同浓缩倍数对补充水质要求：浓缩倍数3：钙硬400mg/L，CL-500mg/L浓缩倍数4：钙硬300mg/L，CL-375mg/L浓缩倍数5：钙硬240mg/L，CL-300mg/L浓缩倍数6：钙硬200mg/L，CL-250mg/L76 (c)预处理运行*循环水质控制：钙硬+总碱：1001000mg/L*实用补充水质：钙硬+总碱：500mg/L77 缓蚀阻垢剂分类药剂类型主要成分1亚硝酸盐2PBTC/PO43-/Zn2+3聚丙烯酸/HEDP/Zn2+4聚丙烯酸/PBTC/Zn2+5聚丙烯酸/聚氧乙烯醚磷酸酯/Zn2+6丙烯酸和马来酸酐共聚物/PBTC/Zn2+7丙烯酸和AMPS共聚物/HEDP/PBTC/Zn2+8丙烯酸和烯丙基羟丙磺酸醚共聚物/HEDP/PO43-/Zn2+78 阻垢分散剂及复合剂分类药剂类型主要成分1丙烯酸/多环芳烃磺酸盐2丙烯酸/烯丙基羟丙磺酸醚3丙烯酸/甲基丙烯酸羟丙酯4聚丙烯酸/HEDP/Zn2+5聚丙烯酸/PBTC/Zn2+6聚丙烯酸/聚氧乙烯醚磷酸酯/Zn2+7丙烯酸和马来酸酐共聚物/PBTC/Zn2+/8丙烯酸和AMPS共聚物/HEDP/PBTC/Zn2+9丙烯酸和羟丙磺酸醚共聚物/HEDP/PO43-/Zn2+79 影响复合缓蚀阻垢剂效果的主要因素（a）、药剂浓度（b）、碱度（pH）（c）、硬度（d）、氯离子（硫酸根离子）（e）、铁离子（f）、硫化物（g）、浊度（h）、杀生剂（i）、泄漏物料80 影响复合缓蚀阻垢剂效果的主要因素（a）、药剂浓度81 不同类型药剂在不同浓度下的腐蚀速率（mm/a）药剂浓度药剂类型30（100）*mg/L50（400）*mg/L70（700）*mg/L10.0750.0000.00220.0130.0100.00730.3670.0110.01240.3510.0220.01351.0000.9700.76260.0160.0060.00470.8690.6110.10380.9140.7940.763*括号中的浓度指第1类药剂浓度82 不同类型药剂在不同浓度下的阻垢率（%）阻垢率药剂类型30（10）碳酸钙磷酸钙50（20）碳酸钙磷酸钙70（30）碳酸钙磷酸钙116.20.016.81.232.66.0251.36.555.190.769.493.8319.87.739.0100.041.297.9476.42.178.24.479.97.2582.34.985.79.187.629.6683.139.385.938.686.039.3783.63.483.73.387.14.5887.627.493.393.294.095.8977.849.783.063.883.591.183 影响复合缓蚀阻垢剂的主要因素（b）、碱度（pH）（c）、硬度84 钙硬和碱度对不同类型药剂的缓蚀效果影响（mm/a）**除第1类药剂浓度为400mg/L外，其它类型的药剂浓度均为50mg/L。钙硬和碱度药剂类型钙硬：100mg/L碱度：135mg/L钙硬：300mg/L碱度：405mg/L钙硬：500mg/L碱度：675mg/L10.0000.0000.00220.0060.0060.00830.0110.0960.05140.0220.0110.00650.9700.0070.00660.0060.0040.00570.6110.0630.01080.7940.3870.33385 钙硬和碱度对不同类型药剂阻垢分散效果的影响（%）**A水硬度和碱度分别为100mg/L和135mg/L；B水硬度和碱度分别为150mg/L和203mg/LC水硬度和碱度分别为200mg/L和270mg/L；D水硬度和碱度分别为250mg/L和250mg/L。水质药剂类型A水碳酸钙磷酸钙B水碳酸钙磷酸钙C水碳酸钙磷酸钙D水碳酸钙磷酸钙1100.00.018.40.014.20.016.8/2100.049.695.27.967.70.055.1/398.089.266.040.936.30.039.0/493.783.391.716.589.23.378.2/598.896.597.332.293.80.085.7/698.079.595.251.591.433.485.9/798.70.087.50.080.90.083.7/897.7100.097.290.590.184.493.3/997.5100.097.984.290.470.983.0/86 影响复合缓蚀阻垢剂的主要因素（d）、氯离子（硫酸根离子）87 不同氯离子溶液中碳钢的腐蚀Cl-浓度,mg/L腐蚀速率,mm/a00.8888101.56202001.61575001.616710001.715320001.753750001.854288 SO42-离子浓度对磷系复合剂缓蚀效果的影响SO42-/mg•L-1腐蚀速率/mm•a-14000.01728000.023112000.029116000.022389 影响复合缓蚀阻垢剂的主要因素（f）、铁离子90 铁离子对不同类型药剂的缓蚀效果（mm/a）**除第1类药剂浓度为400mg/L外，其它类型的药剂浓度均为50mg/L。铁离子,mg/L药剂类型0.01.03.05.010.0000.0020.0040.00820.0060.6410.8740.94030.0110.8570.8730.97140.0220.1460.8771.06850.9700.8670.9641.06860.0060.4540.4560.72470.6111.0561.1791.24780.7940.8970.9240.92791 铁离子对药剂的阻垢分散效果的影响（%）铁离子药剂类型0mg/L碳酸钙磷酸钙1mg/L碳酸钙磷酸钙3mg/L碳酸钙磷酸钙5mg/L碳酸钙磷酸钙116.81.216.30.02.40.03.00.0255.190.731.50.021.00.08.30.0339.0100.034.893.225.692.624.14.0478.24.478.04.778.75.975.66.1585.79.176.45.969.34.067.85.0685.938.676.338.044.632.537.723.1783.73.371.63.667.04.165.30.0893.393.291.887.789.587.487.666.8983.063.877.063.068.759.951.749.892 影响复合缓蚀阻垢剂的主要因素（g）、硫化物93 S2-对碳钢的腐蚀序号S2-,mg/L腐蚀速率,mm/a10.00.465121.00.917132.01.214442.51.355153.01.286665.01.766294 S2-对磷系复合剂缓蚀效果的影响药剂浓度S2-mg/L腐蚀速率,mm/a1000.050.03241000.100.02361000.400.02821000.800.04541001.000.07411002.001.21441200.050.02041200.100.02271200.400.02411200.800.03751201.000.05511202.000.788295 某炼油厂循环水硫化物对设备腐蚀情况运行日期腐蚀速率/mm/a运行日期腐蚀速率/mm/a运行日期腐蚀速率/mm/a2002年04月22日0.0262002年08月12日0.4222002年12月02日0.7832002年04月29日0.3102002年08月19日0.0692002年12月09日0.5392002年05月06日0.1042002年08月26日0.0622002年12月16日0.4862002年05月13日0.0292002年09月02日0.0502002年12月23日0.7482002年05月20日0.0602002年09月09日0.0532002年12月30日0.3482002年06月03日0.0782002年09月16日0.2512003年01月13日0.6492002年06月10日0.1502002年09月23日0.0582003年01月20日0.6042002年06月11日0.4742002年10月07日0.0182003年02月10日0.1522002年06月17日0.1202002年10月14日0.0502003年02月17日0.2052002年06月24日0.2712002年10月21日0.1942003年02月24日0.6422002年07月01日0.1922002年10月28日0.4182003年03月03日0.3032002年07月15日0.0982002年11月04日0.2862003年03月10日0.2622002年07月29日0.1312002年11月18日0.9432003年03月17日0.0352002年08月05日0.1592002年11月25日0.4602003年04月07日96 影响复合缓蚀阻垢剂的主要因素（h）、浊度97 浊度对不同类型药剂的腐蚀速率影响（mm/a）**除第1类药剂浓度为400mg/L外，其它类型的药剂浓度均为50mg/L。浊度/mg/L药剂类型010305010.0000.0000.0010.00220.0060.0090.0060.00730.0110.0170.0510.71640.0220.4190.6180.86250.9700.8571.0371.18860.0060.0120.0260.03370.6110.6230.5960.89580.7940.1290.4910.71598 不同浊度下药剂的阻垢分散效果（%）浊度药剂类型0mg/L碳酸钙磷酸钙10mg/L碳酸钙磷酸钙30mg/L碳酸钙磷酸钙50mg/L碳酸钙磷酸钙116.81.217.80.022.90.039.10.0255.190.758.186.857.764.466.352.7339.0100.033.390.433.576.133.666.5478.24.476.24.776.09.075.96.7585.79.182.49.072.48.069.99.1685.938.680.338.076.931.074.829.3783.73.383.10.082.30.081.50.0893.393.285.990.081.787.177.678.3983.063.879.463.072.057.368.657.099 影响复合缓蚀阻垢剂的主要因素（i）、杀生剂100 几类杀菌剂对8类水处理剂的缓蚀效果影响结果（mm/a）*表6中1#杀菌剂主要成分是异噻唑啉酮；2#杀菌剂主要成分是聚季铵盐；3#杀菌剂主要成分是洁而灭；4#杀菌剂主要成分是二硫氰基甲烷；5#杀菌剂主要成分是次氯酸盐。杀菌剂药剂类型不加杀菌剂1#2#3#4#5#10.0000.0000.0000.0010.0010.00120.0060.8920.0050.0050.0080.00530.0110.0120.6080.9470.9130.01440.0220.0150.0170.0820.0500.85650.9700.2920.0060.3940.7330.59260.0060.1880.7180.1660.0290.01270.6110.0161.0010.4330.0170.07680.7940.0130.0070.3530.5490.955101 杀菌剂对药剂阻垢分散效果的影响（%）*杀菌剂1主要成分是异噻唑啉酮；杀菌剂2的主要成分是聚季铵盐；杀菌剂3的主要成分是次氯酸盐；杀菌剂4的主要成分是二硫氰基甲烷；效果类型不加杀菌剂碳酸钙磷酸钙杀菌剂1碳酸钙磷酸钙杀菌剂2碳酸钙磷酸钙杀菌剂3碳酸钙磷酸钙杀菌剂4碳酸钙磷酸钙116.81.215.92.816.91.99.92.713.52.5255.190.754.569.834.40.746.883.955.689.6339.0100.034.993.644.10.936.698.037.196.0478.24.475.439.571.63.264.753.380.842.9585.79.177.025.983.84.680.342.981.324.7685.938.690.539.589.33.289.952.982.356.5783.73.383.95.686.32.565.94.382.04.6893.393.290.1100.088.82.574.1100.095.298.8983.063.860.273.478.34.176.679.269.755.2102 影响浓缩倍数的主要因素c、系统情况103 c、系统情况（a）、系统的封闭性（b）、温差（c）、V/R比值（d）、收水器效果（e）、旁滤池反洗水（f）、物料泄漏104 系统蒸发、排污和补水与浓缩倍数的关系E=RΔt580B=E(K-1)M=E+B+DK=CRCM式中：R—系统循环水量，m3/hE—系统蒸发水量，m3/hB—系统排污水量，m3/hM—系统补充水量，m3/h—系统蒸发校正系数Δt—系统给回水温差，°CD—风吹损失，m3/hK—浓缩倍数CR—循环水某种离子浓度CM—补充水某种离子浓度105 系统蒸发、排污和补水与浓缩倍数的关系例1：循环水量10000m3/h，平均温差6℃，风吹损失0.2%R，取0.7，求浓缩倍数分别为3、4、5、6时的强制排污水量。解：蒸发水量=0.7100006580=72.4m3/h浓缩倍数3:强制排污量=72.4(3-1)20=16.2m3/h浓缩倍数4:强制排污量=72.4(4-1)20=4.1m3/h浓缩倍数5:强制排污量=72.4(5-1)20=-1.9m3/h浓缩倍数6:强制排污量=72.4(6-1)20=-5.5m3/h106 系统蒸发、排污和补水与浓缩倍数的关系例2：循环水量10000m3/h，平均温差8℃，风吹损失0.2%R，取0.7，求浓缩倍数分别为3、4、5、6时的强制排污水量。解：蒸发水量=0.7100008580=96.6m3/h浓缩倍数3:强制排污量=96.6(3-1)20=28.3m3/h浓缩倍数4:强制排污量=96.6(4-1)20=12.2m3/h浓缩倍数5:强制排污量=96.6(5-1)20=4.2m3/h浓缩倍数6:强制排污量=96.6(6-1)20=-0.7m3/h107 影响浓缩倍数的主要因素d、管理108 d、管理（a）、严格考核（b）、适时监督（c）、杜绝跑冒滴漏（d）、制止乱排乱补109 思考题二1、某循环水系统循环水量5000m3/h，系统容量3000m3，给回水温差6℃，风吹损失为循环水量的0.3%，系统跑冒滴漏水量15m3/h，补充水硬度280mg/L，碱度300mg/L，Cl-浓度170mg/L，问该系统每小时蒸发水量多少？补充水量多少？浓缩倍数可以到几？在目前技术水平下，应该采用何处理方案（季节系数取0.8）?2、某循环水系统循环水量15000m3/h，系统容量5000m3，给回水温差8℃，风吹损失为循环水量的0.2%，系统跑冒滴漏水量15m3/h，补充水硬度180mg/L，碱度220mg/L，Cl-浓度70mg/L，问该系统每小时蒸发水量多少？补充水量多少？浓缩倍数可以到几？在目前技术水平下，应该采用何处理方案（季节系数取0.8）?110 五、泄漏物料对水系统产生哪些危害？111 五、泄漏物料对水系统产生哪些危害？1、促进微生物迅速繁殖2、引起生物粘泥大量滋生3、导致设备严重腐蚀4、加快水垢沉积速度5、严重堵塞隔栅和喷淋头6、水耗、药剂和运行费用增加112 生物粘泥照片113 细菌名称生物粘泥取样地点循环水控制指标第二循环水第三循环水异养菌2.0×1087.9×107＜1.0×105真菌1.0×1072.4×106＜10铁细菌4.5×1071.4×107＜1.0×102硫酸盐还原菌1.5×1074.5×106＜50现场生物粘泥中微生物情况个/mL114 序号项目分析结果/%1550℃灼烧减重68.152950℃灼烧减重2.233SiO2含量6.634CaO含量6.435P2O5含量3.416Fe2O3含量4.037ZnO含量2.588Al2O3含量3.179MgO含量1.2410Na2O含量0.5611K2O含量0.41总计98.84现场生物粘泥分析结果115 某炼油厂98年循环水主要水质月份项目12345最高最低最高最低最高最低最高最低最高最低粘泥/ml/m315.04.037.023.023.09.080.060.060.010.0浊度/FTU12810.144.016.460.717.576.515.574.815.2细菌/105个/ml19.00.480.950.750.920.807.10.230.970.70总铁/mg/l3.130.541.370.662.130.652.160.681.380.82pH8.498.178.428.278.458.008.468.278.538.20钙硬/mg/l693390367323394322411288495275总碱/mg/l791236325285415262378211438220116 某炼油厂现场监测换热器监测结果运行时间腐蚀速率/mm/a粘附速率/mg/(cm2.月)96.12.25~97.3.11(1824h)0.0217.7197.09.03~97.09.24(502h)0.66077.5197.09.03~97.12.24(2686h)0.13426.1497.12.24~98.03.18(2015h)0.38647.54117 某化工厂循环水主要水质时间粘泥/ml/m3浊度/FTU总铁/mg/lCOD/mg/lpH钙硬/mg/l总碱/mg/l最大最小最大最小最大最小最大最小最大最小最大最小最大最小97.101887.23.20.150.136.03.08.68.425816020514597.111402012.13.30.150.136.02.68.68.222311820113197.12170448.52.10.150.138.03.08.68.01901532019698.011403014.21.20.140.135.72.78.37.72101351658898.021202017.93.00.150.1111.53.48.57.72131081077798.0318011020.05.70.130.1110.04.18.57.921515015211198.041802031.02.60.130.1113.03.48.57.92881881526098.05543016.55.70.340.139.23.98.68.328818518211498.06251513.34.20.340.288.03.48.68.23032201507298.07151015.53.20.400.3311.45.08.68.32882212018998.08201011.16.50.400.3811.53.88.88.529021024216898.09252039.010.60.420.3819.611.18.68.4233118 某化工厂循环水现场监测结果时间试管腐蚀/mm/a试片腐蚀/mm/a试管粘附/mg/(cm2.月)97.100.1370.0908.8497.110.4290.07434.497.120.5200.16637.598.010.6550.17953.198.020.2840.20328.498.030.5290.21438.198.040.8350.38162.498.050.5790.18847.298.060.4640.17539.798.070.2350.14518.298.080.1200.1749.5398.09/0.183/119 五、泄漏物料对水系统产生哪些危害？解决办法：1、加强日常管理、及时堵漏2、增加杀菌力度、控制微生物3、及时清洗和置换4、提高水处理剂浓度5、采用抗污染能力强的配方120 试验序号第1次试验第2次试验187.394.3285.973.0379.090.7464.175.3575.874.6670.876.4754.454.8852.449.1952.551.4空白35.141.1自制粘泥剥离溶解剂动态粘泥剥离试验的粘泥剥离率%121 不同粘泥剥离剂处理粘泥的实验现象122 序号异养菌/个mL-1CODcr/mgL-11(1427)2.4×108322.226.2×1041556.733.0×108281.742.6×1051448.1空白2.2×108228.6不同粘泥剥离剂杀菌结果和处理后水中COD测定结果123 生物粘泥处理前后情况124 思考题三1、某加工高硫原油装置的循环水系统，偶尔出现物料泄漏，问当出现物料泄漏时，循环水质常常出现何现象？应该怎样处理？2、某大型合成氨装置的循环水系统，使用中低硬度和碱度水质，当出现物料泄漏时，循环水质常常出现和现象？125 六、水处理技术与管理的关系如何？126 六、水处理技术与管理的关系如何？三分药剂七分管理，还是五分药剂五分管理？还是……127 六、技术与管理的关系如何？——技术是关键，管理是保证，两者密不可分！为什么？？？128 六、技术与管理的关系如何？技术特性：1、技术的有限性2、技术的发展性3、技术的两面性129 六、技术与管理的关系如何？管理的作用：1、导向作用2、服务作用3、规范作用4、监督作用5、强制作用130 七、日常管理需要注意哪些问题？131 七、日常管理需要注意哪些问题？1、补充水和循环水水质变化2、关键水冷器的温差变化3、监测换热器的结果4、微生物繁殖与生物粘泥滋生情况5、物料泄漏6、水处理剂浓度、质量与性能7、杀生剂的使用8、水冷器的制造和检修质量132 1、补充水和循环水水质变化1）、补充水地下水：硬度和碱度地表水：浊度、COD、菌藻、盐含量回用污水：pH、COD、BOD、微生物、悬浮物、盐含量133 1、补充水和循环水水质变化2）、循环水pH、碱度、硬度、浊度、色度、盐含量、微生物、生物粘泥、泄漏物料、铁离子、硫化物、亚硝酸根134 正常运行期间分析项目和频率分析项目频率总磷1次/8hpH1次/8h正磷1次/48h钙硬1次/48h总碱1次/48hK+1次/48h总铁离子1次/48h浊度1次/48h电导率1次/72hCl-1次/72hSO42-1次/72h异养菌1次/72h粘泥量1次/72h腐蚀速率1次/月粘附速率1次/月135 2、关键水冷器的温差变化水温高的水冷器流速低的水冷器位置高的水冷器介质温度高的水冷器串联式水冷器多管程水冷器136 3、监测换热器的结果1）腐蚀速率2）粘附速率3）内表面情况4）垢样成分137 1）腐蚀速率监测试片：外观现象，腐蚀速率作参考监测试管：腐蚀速率a.炼油装置试管腐蚀速率0.10mm/a，基本无孔蚀b.化工装置试管腐蚀速率0.075mm/a，基本无孔蚀c.发电装置试管腐蚀速率0.005mm/a，基本无孔蚀138 2）粘附速率a.炼油装置试管粘附速率20mg/(cm2月)b.化工装置试管粘附速率15mg/(cm2月)c.发电装置试管粘附速率15mg/(cm2月)139 3）内表面情况剖开监测管观察内表面的腐蚀现象：属均匀腐蚀、局部腐蚀、还是孔蚀？140 处理效果好141 处理效果不太好142 4）垢样成分550oC减量30%，生物粘泥型；Fe2O385%腐蚀型；6070%缓蚀效果良好；50%结垢或生物粘泥；CaO和MgO含量与钙、镁垢有关；SiO2和Al2O3含量与粘土有关；SO3含量与硫酸盐还原菌有关；P2O5含量与使用药剂有关；ZnO含量与使用药剂有关。143 4、微生物繁殖情况异养菌硫酸盐还原菌真菌铁细菌硝化菌粘泥藻类144 5、生物粘泥滋生微生物与生物粘泥粘泥与污垢系数粘泥产生过程粘泥故障发生的部位粘泥附着模型淤泥堆积与流速的关系流速、管材与粘泥附着的关系145 6、对有色金属的防护铜缓剂对铜的缓蚀效果余氯对铜的腐蚀不锈钢应力腐蚀146 6、泄漏物料烃类物质酸性物质碱性物质气体147 6、水处理剂浓度、质量与性能外观理化指标成分效果148 7、水处理剂浓度、质量与性能药剂连续投加药剂冲击式投加杀菌剂浓度与细菌数的关系149 8、杀生剂的使用1）种类2）使用浓度3）使用方式150 1）种类a.氧化性杀生剂氯气、次氯酸钠、优氯净、强氯精、溴氯海英、二氧化氯…..b.非氧化性杀生剂季铵盐、酚类、异噻唑啉酮、戊二醛、二溴腈乙酰胺……151 2）使用浓度a.氧化性杀生剂控制余氯b.非氧化性杀生剂按计算量作杀菌还是作粘泥剥离用？152 3）使用方式a.氧化性杀生剂冲击式、连续b.非氧化性杀生剂冲击式153 4）杀菌剂处理效果氯气处理效果之一氯气处理效果之二溴类杀菌剂与pH的关系有机氮硫杀菌剂的效果粘泥剥离与水质的变化粘泥剥离与传热效果的关系154 9、水冷器的制造和检修质量水冷器材质水冷器结构水冷器制造水冷器垫片水冷器涂层水冷器试压水冷器使用时间水冷器的堵管情况155 八、怎样进行清洗和预膜?156 八、怎样进行清洗和预膜1、装置清洗2、装置预膜157 1、装置清洗a.清洗意义b.清洗对象c.清洗原理d.清洗药剂e.清洗操作f.注意事项158 a.清洗意义恢复水冷器的换热效率降低水冷器和输水管线的水流阻力保证水冷器水流量为预膜准备基础条件消除垢下设备腐蚀的条件159 b.清洗对象水垢（碳酸盐垢、药剂垢）腐蚀产物生物粘泥泄漏物料淤泥160 c.清洗原理溶解（酸洗、表面活性剂）螯合（螯合剂、络合剂）降解（氧化剂）161 d.清洗药剂无机酸（盐酸、硫酸、硝酸）有机酸（柠檬酸、醋酸）螯合剂（EDTA、有机膦酸盐）表面活性剂（季铵盐、烷基苯磺酸盐、聚环氧化合物）有机溶剂（醇类、醇醚类、醇胺类）162 e.清洗操作清洗准备：确定对象制订方案准备条件(人员、药剂、装置）清洗步骤：加药运行置换钝化控制项目：药剂浓度、水质、pH、温度、流速效果评价：铁离子、浊度、钙离子、锌离子、磷酸根、悬浮物、腐蚀速率、水冷器拆检163 f.注意事项pH温度流速浊度运行时间操作人员安全164 2、装置预膜a.预膜作用b.预膜原理c.预膜药剂d.预膜操作e.效果评价f.注意事项165 a.预膜作用装置开始运行时进行预膜，可以在设备表面快速形成具有十分优异的保护膜，以减少设备初期腐蚀和为正常运行的补膜打好基础。166 钙硬20mg/L时不同碱度水质中腐蚀电流密度与时间的关系碱度：—25mg/L；碱度：—50mg/L；碱度：▲—75mg/L；碱度：—100mg/L167 不同钙硬和碱度水中形成的缓蚀膜A.E.S.图168 试片在不同水质中预膜后的情况169 b.预膜原理钝化膜沉积膜吸附膜170 c.预膜药剂聚磷酸盐/锌盐/聚合物正磷酸盐/锌盐/聚合物有机磷酸/锌盐/聚合物171 d.预膜操作清洗水质pH调节加药效果监测运行转换172 e.效果评价外观点滴试验耐蚀试验173 f.注意事项pH硬度和碱度药剂浓度加药循序分散剂174 九、循环水系统怎样节能？175 节能方向1、减少循环水使用量2、将循环水温差控制在8℃左右3、采用大流量循环水水泵4、采用大通量凉水塔176 节能潜力1、减少循环水使用量加工吨原油使用循环水：先进企业18吨，较差企业51吨；电能消耗：输送1吨循环水用电0.225度，冷却1吨循环水用电0.053度；潜力：两者加工吨原油循环水用电分别为5.0度和14.2度，相差9.2度。177 节能潜力2、将循环水温差控制在8℃左右3-4℃温差的循环水，如果将循环水量减少50%，使温差提高的6-8℃，可使电能消耗降低50%。178 节能潜力3、采用大流量循环水水泵水量4000吨/小时的水泵，输送1吨循环水耗电0.225度；水量2000吨/小时的水泵，输送1吨循环水耗电0.25度，大泵比小泵节能11.1%。179 节能潜力4、采用大通量凉水塔冷却水量3000吨/小时的风机，冷却1吨循环水耗电0.05度；冷却水量500吨/小时的风机，冷却1吨循环水耗电0.06度，大风机比小风机节能20%。180 十、循环水处理技术发展趋势181 十、循环水处理技术发展趋势1、发展过程2、发展趋势3、技术展望182 1、发展过程a.缓蚀剂b.阻垢分散剂c.杀生剂e.配方183 a.缓蚀剂4050年代：铬酸盐、亚硝酸盐60年代：无机磷酸盐（正磷酸盐、聚磷酸盐）70年代：有机膦酸盐（HEDP、ATMP、EDTMP、磷酸酯）80年代：低有机膦盐（PBTCA、HPAA）90年代：非磷酸盐（聚天冬胺酸、聚环氧琥珀酸）184 b.阻垢分散剂4050年代：无机酸60年代：天然高分子物质70年代：聚丙烯酸和有机膦酸盐80年代：多元羧酸共聚物90年代：多官能团、多功能物质185 c.杀生剂氧化性杀生剂：氯气、次氯酸钠、优氯净、强氯精、二卤海因、臭氧、二氧化氯非氧化性有机杀生剂：氯酚类、季铵盐类和硫氰基甲烷类非氧化性新型杀生剂：季膦盐、异塞唑啉酮、戊二醛类和有机溴生物酶：186 e.配方50年代：铬酸盐/磷酸盐等复合配方60年代：水溶性聚合物/有机膦酸盐化合物（磷酸酯和膦酸盐）、有机膦酸盐/聚合物/天然有机物复合配方70年代：聚合物/磷酸盐/锌盐80年代：聚合物/有机磷酸盐的碱性运行方案90年代：共聚物/有机磷酸盐的碱性运行方案21世纪初：共聚物/有机磷酸盐的加酸运行方案187 美国调查75套系统循环冷却水处理配方配方占所调查的百分数/%聚磷酸盐/阻垢剂41.0锌盐/阻垢剂27.5锌盐/聚磷酸盐9.5全有机配方9.0钨酸盐/有机聚合物5.0钼酸盐/有机聚合物5.0硅酸盐/有机聚合物5.0188 日本冷却水配方情况年代缓蚀剂阻垢剂1950～1959聚磷酸盐（1950）无1950～1959聚磷酸盐/锌盐（1954）无1960～1964铬酸盐/聚磷酸盐（1960）加酸控制pH值1965～1969铬酸盐/锌盐（1968）木质素磺酸钠1970～1974聚磷酸盐（1970）羧酸多元共聚物1970～1974聚磷酸盐/锌盐（1970）羧酸多元共聚物1970～1974有机磷酸盐（1972）羧酸多元共聚物1975～1979有机膦酸盐（碱性方案）羧酸多元共聚物1980～1984有机膦酸盐/锌盐/含磺酸共聚物（1980）1980～1984锌盐/聚合物（1981）1980～1984全有机配方（1983）1985～1988有机膦酸盐/聚合物（实现连续运行2～3年）189 2、发展趋势a.运行最佳化b.药剂高效化c.配方环保化d.控制自动化e.污水资源化190 a.运行最佳化191 b.药剂高效化缓蚀剂：8001000mg/L（亚硝酸盐、铬酸盐）2050mg/L（聚磷酸盐）28mg/L（有机膦酸盐）阻垢分散剂：15mg/L（天然高分子物质）10mg/L（聚羧酸盐）5mg/L（多元共聚物）杀生剂：80mg/L（氯酚类）50mg/L（季铵盐）15mg/L（有机溴）1mg/L（异塞唑啉酮）192 c.配方环保化铬酸盐/亚硝酸盐正磷酸盐聚磷酸盐有机磷酸盐低磷和无磷配方193 d.控制自动化简单控制半自动控制全自动控制远程控制194 e.污水资源化城市污水回用工业污水回用195 3、技术展望近期：工业和城市污水回用技术循环水泄漏物料检测和处理技术低磷锌和无磷水处理剂水质分析和自动控制技术循环水处理专家系统196 3、技术展望中远期（第三次技术飞跃）：无污染水处理运行方案无污染微生物控制技术无污染水质软化和脱盐技术水质在线分析技术低投入低成本零排放技术水质深入研究197 谢谢联系电话：010-82368901电子信箱：Libengao@ripp-sinopec.com通讯地址：北京市914信箱59分箱邮政编码：100083198'