工业循环冷却水系统在运行过程中,水分蒸发、风吹损失使循环水浓缩,含有的盐类超标,阴阳离子增加,pH值改变,导致水质恶化。同时,循环水中的微生物繁殖迅速,适宜生长环境。而结垢控制、腐蚀控制和微生物控制等也需要进行循环水处理。
(1)水垢是由于循环水在冷却过程中不断蒸发,导致水中含盐浓度不断增高,超过某些盐类的溶解度而沉淀形成。常见的水垢包括碳酸钙、磷酸钙、硅酸镁等,这些水垢质地致密,会降低传热效率。
(2)污垢主要由水中的有机物、微生物菌落和分泌物、泥沙、粉尘等构成。这些垢质地松软,会降低传热效率并引起垢下腐蚀。(3)循环水对换热设备的腐蚀主要是电化腐蚀。设备制造缺陷、水中充足的氧气、水中腐蚀性离子(如Cl-、Fe2+、Cu2+)以及微生物分泌的黏液所生成的污垢等因素都会加速腐蚀。(4)微生物粘泥在循环水中大量繁殖,会导致水质恶化、发臭、变黑,冷却塔大量黏垢沉积甚至堵塞,冷却散热效果大幅下降,设备腐蚀加剧。冷却水系统首先,冷却塔在水的蒸发过程中会大量引入空气,微生物也随之进入冷却水中;其次,冷却水系统的补充水含有一定数量的微生物,它们也会进入冷却水系统中。藻类在阳光下能与水中的二氧化碳、碳酸氢根等碳源进行光合作用,吸收碳素并释放出氧。因此,当藻类大量繁殖时,会增加水中的溶解氧含量,促进氧的去极化作用,腐蚀过程因此而加速。同时,形成的黏泥会降低冷却塔的冷却效率,导致木材变质腐烂。黏泥附着在金属表面会引发严重的垢下腐蚀,同时阻碍了缓蚀阻垢剂对金属的保护作用,使药剂无法发挥应有的缓蚀阻垢效果。这些问题都会导致冷却水系统无法长期安全运行,严重影响生产并造成重大的经济损失。因此,微生物的危害与水垢和腐蚀对冷却水系统的影响同样严重,甚至三者比较起来,控制微生物的危害应优先考虑。循环水中的微生动物动向可通过以下化学方法分析测定:
- 余氯:加氯以消灭病菌,但剩余氯过多表明细菌繁殖严重,此时循环水中的氯消耗量会大大提高。
- 氨:正常情况下循环水中不含氨,但工艺介质泄漏或吸入空气中的氨会使水中出现氨含量,因此需警惕,积极寻找氨泄漏源,同时注意水中是否含有亚硝酸根,氨含量最好控制在1
- NO2-:当水中出现氨和亚硝酸根时,说明水中已有亚硝酸菌将氨转化为亚硝酸根。
- 化学需氧量:水中微生物繁殖严重会增加COD含量,因为细菌分泌的黏液增加了水中有机的物含量。通过化学需氧量的分析,可以观察水中微生物的变化趋势。正常情况下水中COD最好小于5mg/L(KMnO4法)。
循环水中微生物造成的危害十分严重。若在危害发生后再采取措施,往往事倍功半并耗费大量的杀生剂和金钱。因此,事先全面监测循环冷却水的微生物情况是至关重要的。它以补充水为基准进行比较,是衡量水质控制好坏的一个重要综合性指标。然而,如果浓缩倍数过高,水的结垢倾向会增大,结垢控制和腐蚀控制的难度也会增加,水处理药剂可能会失效,不利于微生物的控制。因此,循环水的浓缩倍数需要有一个合理的控制指标。在循环水系统中,水垢是由过饱和的水溶性组分形成的。水中溶解了各种盐类,如碳酸氢盐、碳酸盐、氯化物、硅酸盐等,其中溶解的碳酸氢盐如Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2最不稳定,极易分解生成碳酸盐。因此,当冷却水中溶解的碳酸氢盐较多时,水流通过换热器表面,特别是温度较高的表面,就会受热分解;水中溶有磷酸盐与钙离子时,也将产生磷酸钙的沉淀;碳酸钙和Ca3(PO4)2等均属难溶解度与一般的盐类不同,其溶解度不是随温度的升高而加大,而是随着温度的升高而降低。因此,在换热器传热表面上,这些难溶性盐很容易达到过饱和状态而水中结晶,尤其当水流速度小或传热面较粗糙时,这些结晶沉淀物就会沉积在传热表面上,形成通常所称的水垢。由于这些水垢结晶致密、坚硬,又称硬垢。常见的水垢成分包括碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙、镁盐和硅酸盐。根据企业循环水系统特性及工艺条件,结合当地水质情况,选择适合企业的水处理方案。通过加药等措施,控制循环水指标在规定范围内,确保生产设备运行周期,并提高循环水利用率。循环水处理技术的应用不仅为企业带来经济效益,同时也产生了良好的社会效益。因此,循环水处理技术的应用是必不可少的。
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国家改革委工业和信息化部国家能源局关于开展零碳园区建设的通知
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