循环冷却水系统类型

直流冷却系统 闭路循环冷却水


冷冻水系统 热水系统

敞开式循环冷却水
循环冷却水系统中的问题
腐蚀
微生物 结垢 微生物
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：2H2O＋O2＋4e 4OH金属在水中的腐蚀是电化学腐蚀
铁腐蚀微电 池
H2O Fe2+ O2 H2O
OexOy
e阳极（金属流失）
e-
e阴极（氧减少）
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
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
保证设备使用寿命、延长检修周期 保持能耗水平

良好的缓蚀、阻垢和微生物控制（化学处理）

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
浓缩倍数的产生
蒸发
排污
补充 水
循环水
浓缩倍数与补水、排污量的关 系
浓缩倍 1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 数 M/R % B/R % 5.2 3.5 2.6 2.3 2.2 2.1 2.0

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
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

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
及时调整各个指标确保受控 准确的判断问题和解决问题。
结垢引起的制冷机能耗
制冷量（冷吨）：300 制冷效率（千瓦/冷吨） 0.55 365 电费（元）： 1 循环量（吨/小时） 200 作业时间（小时/天）： 24 年作业日：
垢厚度 0.01英寸/0.25毫米 0.02英寸/0.5毫米
0.03英寸/0.75毫米 0.04英寸/1毫米
增加能耗 10% 20%


螯合作用 晶格崎变 分散作用
晶格畸变
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
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
总溶固
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。

氯离子
总铁
铜离子
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
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）
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
氧化性杀生剂



卤素及卤酸盐 臭氧 二氧化氯 氯化异氰尿酸
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） 在线污垢热阻仪测试
污垢热阻<3.44×10－4m2小时。C/千卡
水处理效果的评定指标（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：< 3 ml/m3
设计水处理方案要点
碱 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
pH
pH是水中氢离子浓度的负对数
pH = - log10(H+ mol/l)
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
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
旁滤装置

旁滤装置的过滤量通常为循环量的5％
循环水中微生物及控制



微生物种类 细菌 真菌 藻类
pH对杀生剂活性的影响
100
Bromine Kill
6
% HOCl or HOBr
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 0 10.0 3 5
4
Chlorine Kill
2
1
pH
Log Kill (cfu/ml)
非氧化性杀生剂

控制


故障排除

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
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）
需要监测控制的水质项目
项目 PH 电导率 浊度 钙硬度 总硬度 总碱度 氯离子 单位 指 标 项目 总磷 正磷 溶锌 总铁 余卤 细菌总数 浓缩倍数 单位 ppm ppm ppm ppm ppm 个/ml 指 标
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
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。
阻垢剂 作用原理
循环水系统运行参数



循环量 蒸发量 补充水量 排污量 保有水量 温差 浓缩倍数
参数间近似计算公式

E=µ · R· T / B=E/(K-1) M=E＋B
蒸发
补充水
排污
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

季胺盐 酰胺 有机硫 异噻唑啉酮 醛类
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（4～12小时）但持续作用时 间长
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
循环冷却水系统的运行


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。
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)
3.4 1.7 0.8 0.5 0.4 0.3 0.2
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
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
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 合适的杀菌剂－控制微生物生长
卤素类杀生剂在水中的反应
X = Cl, Br, or I
X2 + H2O HOX
HOX + HX H+ + OX-
ActiBrom ---更好的氧化性杀菌剂


HOBr H+ + OBr–
HOBr + NH3 H2NBr + H2O HOBr + H2NBr HNBr2 + H2O HOBr + HNBr2 NBr3 + H2O
冷却水中的沉积物及其控制
水中常见沉积物：水垢、污泥、生 物粘泥


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
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。
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+P[Ca+2]+P[碱度] 饱和指数＝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 PHs－PH