循环冷却水处理基础概念.pptx

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1、水的基本知识水的基本知识第1页/共99页水，是极性分子,溶解能力很强O-2H+H+d d+d d-第2页/共99页水中的主要物质水中的主要物质阴离子：SO4-2,Cl-,HCO3-,SiO3-2 etc 阳离子：Ca2+,Mg2+,Na+,K+Fe2+,etc溶解气体：O2,CO2,etc有机物：微生物，油脂等悬浮颗粒：泥沙胶体等水中阴离子的总当量数和阳离子的总当量数相等第3页/共99页水质分析项目及含义水质分析项目及含义电导率总碱（M碱度）pH硬度钙硬浊度总溶固第4页/共99页电导率电导率电阻率的倒数称为电导率，单位是s/cm2电导率仅决定于水中离子的多少和性质。代表了水中的含盐量,因此电导

2、率越高水中含盐量越高。表示水中含盐量的另一单位是总溶解固体（TDS），其单位是ppm对普通水、炉水、冷却水在20oC、pH 中性情况下，TDSppm0.7电导率s/cm第5页/共99页碱碱 度度碱度指水中能与强酸发生中和反应物质的总量。一般水中碱度由氢氧化物、碳酸盐、重碳酸盐组成，称为总碱度。总碱度在甲基橙指示剂变色的等当点时所需的酸量 HCO3-+CO32-+OH-M碱度碱度只存在于pH=4.3以上第6页/共99页pHpH=-log10(H+mol/l)pH是水中氢离子浓度的负对数第7页/共99页硬度硬度一般将水中钙、镁离子称作硬度，钙离子叫钙硬度，钙、镁离子总量叫总硬度。硬度分为碳酸盐硬度

3、和非碳酸盐硬度。总硬度与总碱度之差叫负硬度。第8页/共99页浊度浊度浊度是表示水中的悬浮物及胶体对光透过时所发生的阻碍程度浊度根据测量方法的不同分为三种直射光测定：单位为ppm折射光测定：单位为 FTU散射光测定：单位为 NTU浊度的各单位间无法进行换算第9页/共99页 指水中溶解物质的总量。它也可以理解 为水中的含盐量。溶解于水中的盐类，阴离子的总当量数 和阳离子的总当量数相等。总溶固总溶固第10页/共99页水中碳酸盐平衡H2 O+CO2H2 CO3 H+HCO3-H+CO3-2第11页/共99页PH与碳酸盐平衡密切相关PH的变化会引起各类碳酸盐比例变化，外界引起某种碳酸盐的浓度变化也使PH

4、变化第12页/共99页循环冷却水处理循环冷却水处理循环水系统类型循环水系统中要解决的问题循环水处理效果的评价水处理方案的实施纳尔科的水处理循环水处理常见问题及处理第13页/共99页循环冷却水系统类型循环冷却水系统类型一次冷却系统闭路循环冷却水冷冻水系统热水系统敞开式循环冷却水第14页/共99页循环冷却水系统中的问题循环冷却水系统中的问题腐蚀微生物结垢微生物第15页/共99页循环冷却水的腐蚀及其控制循环冷却水的腐蚀及其控制腐蚀的定义腐蚀是金属转变成金属氧化物的过程阳极：Fe Fe2+2e阴极：2H2OO24e 4OH-金属在水中的腐蚀是电化学腐蚀第16页/共99页e-e-e-FexOyOH-OH

5、-O2铁腐蚀微电池H2OH2OH2OO2Fe2+阴极（氧减少）阳极（金属流失）第17页/共99页腐蚀的常见类型腐蚀的常见类型腐蚀的形式：根据腐蚀时腐蚀面积的大小，可分为以下几种一般腐蚀局部腐蚀 点蚀 电偶腐蚀 氧浓差腐蚀 不锈钢应力破裂第18页/共99页影响腐蚀的因素影响腐蚀的因素pH （碱度）温度水的流速含盐量腐蚀性气体微生物第19页/共99页pHpH对腐蚀的影响对腐蚀的影响第20页/共99页第21页/共99页腐蚀的危害腐蚀的危害腐蚀产物成为软垢的一部分，增加软垢损坏设备缩短设备寿命增加维修费用第22页/共99页腐蚀的控制腐蚀的控制使用耐腐蚀材料，不易被氧化在金属表面形成耐腐蚀层，隔断与水的

6、接触。采用阴极、阳极保护。使用缓蚀剂，对金属进行钝化。避免不同金属的直接接触。第23页/共99页常用的缓蚀剂缓蚀剂是在金属表面形成一层膜，隔离金属与水的接触而达缓蚀目的。缓蚀剂的类型有沉淀膜型、氧化膜型、金属离子沉淀膜型、吸附膜型。第24页/共99页常用缓蚀剂沉淀膜型 聚磷酸盐(六偏磷酸钠 三聚磷酸钠）正磷酸盐 焦磷酸 有机磷酸盐 锌盐 硅酸盐氧化膜型 如铬酸盐 钼酸盐 亚硝酸盐 钨酸盐金属离子沉淀膜型 苯并三氮唑（BTA)甲基苯并三唑(TT)巯基苯并噻唑(MBT)第25页/共99页冷却水中的沉积物及其控制第26页/共99页水中常见沉积物：水垢、污泥、生物粘泥水中常见沉积物：水垢、污泥、生物粘

7、泥水垢是水中的溶解盐类结晶析出沉积在金属表面的物质（主要是硬度成分）。污泥是泥沙微生物残骸黏土胶体等沉积物生物粘泥是专指以微生物代谢物、残骸及菌团形成的沉积物第27页/共99页第28页/共99页垢形成的原因垢形成的原因水中所含盐类本身溶度积很小。循环水温度高，成垢盐类的溶解度随温度的上升而下降水在暴气过程pH上升，盐类溶解度下降水被浓缩后，离子浓度上升，超过溶度积，并超过过饱和度。第29页/共99页钙、镁、钠离子的溶解度对照钙、镁、钠离子的溶解度对照第30页/共99页水的结垢性判断Langlier饱和指数、Ryznar稳定指数饱和PHs 的计算 PHs=PK2_-PKps+PCa+2+P碱度饱

8、和指数PH PHs 0 有碳酸钙沉积趋势 =0 既无沉积又无腐蚀 0 腐蚀 Ryznar稳定指数2 PHsPH 第31页/共99页水的结垢趋势判断（续）稳定指数 水的趋势 9.0 不允许的腐蚀第32页/共99页结垢的危害结垢的危害阻碍热交换器的热传导效率降低水流量甚至堵塞管路或换热器引起垢下腐蚀增加能耗和维修费用第33页/共99页结垢引起的制冷机能耗结垢引起的制冷机能耗制冷量（冷吨）：300 制冷效率（千瓦/冷吨）0.55电费（元）：1循环量（吨/小时）200作业时间（小时/天）：24年作业日：365垢厚度增加能耗增加 费用（元/年）0.01英寸/0.25毫米10%144,540.00 0.0

9、2英寸/0.5毫米20%289,080.00 0.03英寸/0.75毫米30%433,620.00 0.04英寸/1毫米40%578,160.00 第34页/共99页第35页/共99页微生物能量标准导热率菌膜是比碳酸钙更好的绝缘体:第36页/共99页结垢形成机理结垢形成机理离子浓度超饱和生成沉积物分子有结晶核可使结晶生成碰撞接触增多使结晶长大结晶长大后形成沉积，附着金属表面第37页/共99页阻垢分散剂作用原理阻垢分散剂作用原理阀值效应（Threshold)阻垢分散剂控制垢沉积，并非按化学当量进行。几个ppm药剂能控制几百个ppm的钙离子。第38页/共99页阻垢剂 作用原理螯合作用晶格崎变分散作

10、用第39页/共99页晶格畸变晶格畸变第40页/共99页常用阻垢分散剂含膦酸基团的有机化合物，兼有阻垢缓蚀性能 常用的有膦酸盐 膦酸酯等聚羧酸类水溶性聚合物 丙稀酸的聚合物 马来酸的聚合物第41页/共99页污泥污泥污泥是水中的悬浮物尘粒、微生物残骸、油等沉积而成。污泥通常沉积在水流慢的地方表面粗糙处有粘性的地方第42页/共99页污泥和生物粘泥的危害污泥和生物粘泥的危害非常类似于结垢为结垢提供晶核为微生物生长提供条件堵塞管道第43页/共99页第44页/共99页污泥生物粘泥的控制污泥生物粘泥的控制良好的缓蚀、阻垢和微生物控制方案可适当减少污泥、粘泥物理(旁滤，在线过滤等)和化学方法相互配合第45页/

11、共99页旁滤装置旁滤装置旁滤装置的过滤量通常为循环量的5第46页/共99页循环水中微生物及控制微生物种类 细菌 真菌 藻类第47页/共99页微生物的危害微生物的危害微生物引起的粘结物导热性差难以清除生物粘泥导致垢下腐蚀。微生物引起金属的腐蚀 直接引起金属腐蚀（铁细菌、硫酸盐还原菌）产酸类细菌（硫杆菌、硝化菌）第48页/共99页微生物的控制方法微生物的控制方法常用杀生剂氧化性杀生剂非氧化性杀生剂生物分散剂第49页/共99页氧化性杀生剂卤素及卤酸盐臭氧二氧化氯氯化异氰尿酸第50页/共99页卤素类杀生剂在水中的反应卤素类杀生剂在水中的反应X=Cl,Br,or IX2+H2O HOX+HX HOX H

12、+OX-第51页/共99页ActiBrom-更好的氧化性杀菌剂更好的氧化性杀菌剂HOBr H+OBrHOBr+NH3 H2NBr+H2OHOBr+H2NBr HNBr2+H2OHOBr+HNBr2 NBr3+H2O 第52页/共99页pHpH对杀生剂活性的影响对杀生剂活性的影响pH6.06.57.07.58.08.59.09.510.0%HOCl or HOBr0102030405060708090100Log Kill(cfu/ml)0123456Chlorine KillBromine Kill第53页/共99页Halogens第54页/共99页非氧化性杀生剂季胺盐 酰胺有机硫异噻唑啉酮醛

13、类生物酶制剂 生物分散剂第55页/共99页异噻唑啉酮作用目标：所有的好氧菌和厌氧菌，藻类、真菌与微生物细胞内的蛋白质或酶的硫基发生反应反应速度：慢（412小时）但持续作用时间长第56页/共99页N7330N7330杀生示意图杀生示意图-SH groups-NH2 groupsCell wallCytoplasmicmembraneCoagulation-COOH groupsN-7330DNA第57页/共99页杀生剂使用注意事项药剂浓度、加药周期不同药剂交替使用季节因素药剂的相容性第58页/共99页循环冷却水系统的运循环冷却水系统的运行行第59页/共99页循环水系统运行参数循环水系统运行参数循

14、环量蒸发量补充水量排污量保有水量 温差浓缩倍数第60页/共99页参数间近似计算公式E=R T/B=E/(K-1)M=EB第61页/共99页蒸发排污补充水第62页/共99页冷却水系统的运行管理原则冷却水系统的运行管理原则尽可能高的浓缩倍数保证处理效果的情况下尽量提高浓缩倍数，节约用水，降低水处理成本良好的缓蚀、阻垢和微生物控制（化学处理）保证设备使用寿命、延长检修周期保持能耗水平第63页/共99页浓缩倍数浓缩倍数浓缩倍数循环水离子浓度/补充水离子浓度 补充水量/排污量浓缩倍数代表水的再利用率第64页/共99页浓缩倍数的产生浓缩倍数的产生补充水循环水蒸发排污第65页/共99页浓缩倍数与补水、排污量

15、的关系浓缩倍数1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 M/R%5.2 3.5 2.6 2.3 2.2 2.1 2.0 B/R%3.4 1.7 0.8 0.5 0.4 0.3 0.2第66页/共99页控制浓缩倍数的意义控制浓缩倍数的意义提高浓缩倍数，补水、排污量下降，节约用水，降低药剂成本浓缩倍数与腐蚀结垢控制有直接关系第67页/共99页浓缩倍数的控制方法浓缩倍数的控制方法控制排污水量（水表控制）消除直排水和泄漏控制循环水电导率或离子浓度第68页/共99页循环冷却水的化学处理循环冷却水的化学处理合适的缓蚀剂防止腐蚀合适的阻垢剂防止结垢合适的分散剂防止粘泥垢合适的杀菌剂控制微生物生

16、长第69页/共99页保持稳定的药剂浓度保持稳定的药剂浓度自动化的加药设备 随时检测系统中药剂浓度并根据需要补充投加药剂的模式第70页/共99页实施自动化加药的原因实施自动化加药的原因由于循环水的运行和处理为一连续的过程，因此，化学水处理也必须适应该过程药剂投加量过多或过少均会对系统造成有害的影响及浪费人工加药浓度波动大，有安全方面的问题第71页/共99页普通的自动加药设备普通的自动加药设备补充水补充水回系统回系统123排污排污/取样取样第72页/共99页控制效果控制效果USLLSL第73页/共99页TRASAR/TRASAR/电导率控制电导率控制自动加药自动加药第74页/共99页21排污排污/

17、取样取样补充水补充水回系统回系统110 ppmTRASAR1255 umhos7.35 pH排放排放第75页/共99页是一种用于自动加药控制和系统诊断的荧光示踪技术 第76页/共99页ExcitationEmission荧光产生的原理第77页/共99页TRASARScale/corrosion inhibitorPolymerTRASAR因子是一种添加在纳尔科化学品中的荧光物质第78页/共99页Product DosageFluorescence Intensity040806020100TRASAR的荧光强度与化学品浓度保持一致第79页/共99页处理效果处理效果USLLSL第80页/共99页

18、水处理效果的评定指标水处理效果的评定指标腐蚀监测腐蚀率方法：在线直读腐蚀率仪腐蚀挂片测试；监测换热器管标准：（碳钢）国标：小于0.125毫米/年（5 mpy）中石化：化工0.075,炼油0.1毫米/年纳尔科：小于0.075毫米/年（3 mpy）黄铜：0.004毫米/年不锈钢0.002毫米/年第81页/共99页水处理效果的评定指标（续）水处理效果的评定指标（续）沉积速率（粘附速率）方法：监测换热器管国标：结垢速率20MCM（mg/cm2.月）中石化：化工15MCM 炼油20MCM在线污垢热阻仪测试污垢热阻3104m2小时。C/千卡 第82页/共99页水处理效果的评定指标（续）水处理效果的评定指标

19、（续）微生物控制细菌总数:标准：小于105个/毫升生物粘泥量：标准：5 ml/m3中石化:化工 3ml/m3 炼油 5ml/m3Legionella:军团菌：10（新加坡）0.1(英国）第83页/共99页国内水处理简介药剂使用情况加药方式和监测药剂供应存在问题 循环水系统设计不合理 水处理效果不够好 浓缩倍数不高 自动化程度低 第84页/共99页国内水处理急需解决的问题节省用水提高水处理效果加药及管理自动化第85页/共99页纳尔科的水处理特点纳尔科的水处理特点完善的水处理理论多年研究并不断发展的产品系列先进的监测控制技术WELCHEM:自动控制电导率排污NCM100:在线腐蚀率监测TRASAR

20、3000&3D TRASAR：在线自动监测、控制加药针对客户条件专门制定的水处理方案适合不同水质情况的多样化的水处理化学品第86页/共99页纳尔科的水处理特点（续）纳尔科的水处理特点（续）现场专家服务服务体系六个服务标准人员调查，系统调查，方案操作手册，服务计划，服务报告和业务总结应急服务技术支持苏州、新加坡和美国的实验室和研究中心电子 通讯第87页/共99页设计水处理方案要点了解用户情况 水质数据（包括丰水、枯水期）循环水系统工况 装置的工艺条件 现有水处理设施 水处理管理情况 用户存在的问题第88页/共99页实施化学水处理方案的要点实施化学水处理方案的要点有针对性的水处理方案适当的加药方式

21、自动加药、加药量平稳必要的监测手段监测指标和一定的频率控制及时调整各个指标确保受控故障排除准确的判断问题和解决问题。第89页/共99页水处理方案的实施步骤清洗预膜清洗预膜注意事项 水质的浊度、总铁 PH值 钙离子浓度 其它第90页/共99页水处理方案的实施步骤（续）常规处理 常规处理任务是控制好水质指标 需控制的水质指标如下（控制指标根据 选定的处理方案定）第91页/共99页需要监测控制的水质项目项目单位指标项目单位指标PH总磷ppm电导率S/cm2正磷ppm浊度ppm溶锌ppm钙硬度ppm总铁ppm总硬度ppm余卤ppm总碱度ppm细菌总数个/ml氯离子ppm浓缩倍数第92页/共99页水质控

22、制指标与腐蚀、结垢的关系PH药剂浓度浊度总铁离子钙硬度和总碱度氯离子余卤细菌总数浓缩倍数第93页/共99页冷却水处理常见问题的判断和处理腐蚀问题 状况：监测的腐蚀速率超标，挂片呈局部腐蚀或点蚀明显。；水中总铁浓度持续升高；现场换热设备布满锈瘤，有泄漏，垢样分析表明氧化铁成分占7080。建议的处理方法：检查水质指标指标合格情况。缓蚀剂浓度、碱度、Ca+2、Cl、异养菌等指标是否不合格项多，及时纠正。确认指标合格的情况下再考虑修改配方：增加缓蚀剂用量；增加药剂中抗点蚀的成分；提高水的碱度指标；加强对微生物的杀灭。第94页/共99页结垢现状：监测的粘附速率超标；换热设备超温，结垢堵塞；循环水中Ca+

23、2 与其他离子比例失调；垢样分析表明CaO、P2O5、CO2占百分比大。建议的处理方法：检查循环水中 碱度Ca+2 是否超标、粘泥量是否超标；加药不及时或分散剂少加；工艺条件是否变化；进水阀门开度小，水量不足；浓缩倍数过高；对症处理。增加阻垢分散剂的量或更换高效的阻垢分散剂；调低循环水中 碱度Ca+2 的控制指标；加酸降低PH和碱度（碱性配方也要加酸）；适当降低浓缩倍数。第95页/共99页微生物引起的问题 现状：监测的粘附速率超标，粘泥量超标、异养菌或铁细菌、硫酸盐还原菌超标；循环水发黑、臭，有菌藻团；换热器管内有滑腻沉积物。建议的处理方法：检查加氯（卤）合格率，每日加氯（卤）量是否足够；若是用非氧化杀生剂则检查加药间隔周期是否太长；工艺物料有否泄漏。纠正措施：加强加氯（卤）管理，提高合格率，不定期交替使用非氧化杀生剂；进行粘泥剥离的强化处理。第96页/共99页冷却水处理常见问题的判断和处理（续）冷态期的问题 特点：热负荷小，浓数倍数低，系统不 稳定问题：腐蚀处理方法：强化防腐处理第97页/共99页问问 题题？第98页/共99页感谢您的观看！第99页/共99页