循環(huán)冷卻水系統(tǒng)及水質(zhì)控制指標(biāo)介紹

1、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)及水質(zhì)控制指標(biāo)介紹及水質(zhì)控制指標(biāo)介紹 2012.2.27 2012.2.27目 錄一、裝置概況及工藝流程介紹一、裝置概況及工藝流程介紹二、循環(huán)冷卻水取樣點(diǎn)說明二、循環(huán)冷卻水取樣點(diǎn)說明三、循環(huán)水的監(jiān)測和控制三、循環(huán)水的監(jiān)測和控制四、制度及規(guī)范中對循環(huán)水水質(zhì)監(jiān)四、制度及規(guī)范中對循環(huán)水水質(zhì)監(jiān)測的有關(guān)要求測的有關(guān)要求一、裝置概況及工藝流程介紹裝置概況及工藝流程介紹用水來冷卻工藝介質(zhì)的系統(tǒng)的系統(tǒng)稱作冷卻水系統(tǒng)。其由換熱器.冷卻塔.水泵.管道等構(gòu)成。冷卻水系統(tǒng)通常有兩種：直流冷卻水系統(tǒng)和循環(huán)冷卻水系統(tǒng)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)又分為封閉式冷卻水系統(tǒng)和敞開式冷卻水系統(tǒng)ONCE - THROU

2、GH SYSTEMONCE - THROUGH SYSTEMCooling - Water InletHeatLoadOutletCLOSED RECIRCULATING SYSTEMCLOSED RECIRCULATING SYSTEMToCooling TowerHeatLoadFromCooling TowerMakeupSurge TankHeat ExchangerOPEN RECIRCULATING SYSTEMOPEN RECIRCULATING SYSTEMEvaporationHeatLoadBlowdownMakeupRecirculating PumpCoolingTow

3、er由于敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水的再冷卻是通過冷卻塔來進(jìn)行的，因此冷卻水在循環(huán)過程中要與空氣接觸，部分水在通過冷卻塔時(shí)還會不斷被蒸發(fā)損失掉，因而水中各種礦物質(zhì)和離子含量也不斷被濃縮增加。為了維持各種礦物質(zhì)在和離子含量穩(wěn)定在某一個定值上，必須對系統(tǒng)補(bǔ)充一定量的冷卻水(補(bǔ)充水）。并排出一定量的冷卻水（排污量）。循環(huán)冷卻水通過冷卻塔時(shí)水分不斷蒸發(fā)，循環(huán)水中的溶解鹽類不斷被濃縮，含鹽量不斷增加，為了將循環(huán)水中含鹽量維持在某一個濃度，必須排掉一部分冷卻水，增加補(bǔ)充新鮮水，新鮮水的含鹽量和經(jīng)過濃縮的冷卻循環(huán)水的含量是不同的，他們的比值稱為濃縮倍數(shù)濃縮倍數(shù)：N=SN=S循循/ / S S補(bǔ)補(bǔ)，在實(shí)際中往往選擇

4、循環(huán)水中不易消耗而又快速測定的離子濃度或電導(dǎo)率來代替含鹽量進(jìn)行濃縮倍數(shù)的計(jì)算。提高濃縮倍數(shù)不但可以節(jié)水，而且也可減少隨排水而流失的藥劑量，因此節(jié)約了藥劑費(fèi)用。根據(jù)公司各生產(chǎn)裝置循環(huán)冷卻水用水需求，循環(huán)水場設(shè)計(jì)規(guī)模為195000 m3/h。按照分質(zhì)供水和分壓供水的原則，全廠循環(huán)水系統(tǒng)分為五個循環(huán)水場。五個循環(huán)水場的具體情況如下：第一循環(huán)水場設(shè)計(jì)規(guī)模為65000 m3/h，供給乙烯、中間罐區(qū)、丁二烯、MTBE等裝置用水，裝置邊界處供水壓力為不小于0.45 MPa（G），循環(huán)冷卻水溫度為32。第二循環(huán)水場設(shè)計(jì)規(guī)模為30000 m3/h，供給高密、低密和聚丙烯等裝置用水，裝置邊界處供水壓力為不小于0.

5、45 MPa（G），循環(huán)冷水溫度為32。一、裝置概況及工藝流程介紹裝置概況及工藝流程介紹第三循環(huán)水場設(shè)計(jì)規(guī)模為40000 m3/h，供給丁辛醇、順丁橡膠、乙二醇等裝置用水，裝置邊界處供水壓力為不小于0.45 MPa（G），循環(huán)冷水溫度為32。第四循環(huán)水場設(shè)計(jì)規(guī)模為30000 m3/h，主要為自備電站提供循環(huán)用水，供水壓力為不小于0.3 MPa（G），循環(huán)冷水溫度為32。第五循環(huán)水場設(shè)計(jì)規(guī)模為30000 m3/h，供給常減壓、合成氣/制氫、芳烴抽提（乙烯部分）、硫磺回收、連續(xù)重整PX、凝結(jié)水站、空壓站、渣油加氫脫硫、蠟油加氫裂化、柴油加氫精制、PSA、重油催化裂化、氣體分餾、余熱回收等裝置用水，

6、裝置邊界處供水壓力為不小于0.35 MPa（G），循環(huán)冷水溫度為32。一、裝置概況及工藝流程介紹裝置概況及工藝流程介紹1、工藝流程：循環(huán)水場冷卻水經(jīng)循環(huán)水泵送到用水裝置，經(jīng)換熱升溫后帶壓回到回水管網(wǎng)，除4%的水量去旁濾外，其于水量全部上塔，經(jīng)冷卻塔冷卻后進(jìn)入冷卻塔塔底水池，從連通槽流出，經(jīng)格柵過濾后，流入吸水池，由循環(huán)水泵再次送往用水裝置。2、循環(huán)水旁濾：將4%的循環(huán)水量通過旁濾過濾，是為了降低循環(huán)水中的懸浮物含量，以保證循環(huán)水系統(tǒng)的濁度低于20mg/L，旁濾后的循環(huán)水進(jìn)入冷卻塔塔底水池。其中，第一、四、五循采用雙閥過濾器進(jìn)行旁濾過濾，第二、三循采用AGF-40過濾器進(jìn)行旁濾。3、補(bǔ)水說明：為

7、節(jié)約用水，除一循補(bǔ)水為直補(bǔ)水單水源補(bǔ)水外，其余循環(huán)水場均采用回用水和直補(bǔ)水雙水源補(bǔ)水，回用水補(bǔ)水量占總補(bǔ)水量的70%左右。二、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采樣點(diǎn)說明二、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采樣點(diǎn)說明1、循環(huán)水回水上塔管、循環(huán)水排污管2、補(bǔ)充水界區(qū)主管道三、監(jiān)測與控制三、監(jiān)測與控制通過長期的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的腐蝕、結(jié)垢和微生物生長與冷卻水的水質(zhì)水的化學(xué)組成和物理化學(xué)性質(zhì)有著密切的關(guān)系。例如，大多數(shù)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的PH在79.2之間。如果加酸過多，循環(huán)水的PH值降低到4.5時(shí)，則冷卻水系統(tǒng)將發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)使用的水處理劑是否能發(fā)揮其最佳的作用，也與冷卻水的水質(zhì)有

8、著十分密切的關(guān)系。 許多循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水是地面水，他們的組成往往隨季節(jié)而變化。夏季時(shí)由于雨量充沛，故水的含鹽量低；冬季時(shí)則由于地面降雨稀少，故水的含鹽量增加，有些地方甚至可以增加23倍。如果用相同的工藝條件和水處理方案，在夏天時(shí)可能效果很好，但冬天時(shí)可能會結(jié)垢。因此，在日常運(yùn)行中需要對冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)充水和循環(huán)水的化學(xué)組成和物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測和控制。1 1、PHPH循環(huán)冷卻水運(yùn)行的PH值通常被控制在79.2這一范圍內(nèi)。在25時(shí)，PH=7的水為中性，故PH=79.2的水大體上屬于中性或微堿性的范圍。一般地講，在上述的PH范圍內(nèi)，冷卻水的腐蝕性隨PH值的上升而下降。在循環(huán)冷卻水的運(yùn)行過程中，如果

9、不加入硫酸，則冷卻水的PH值會逐漸上升到其自然平衡PH值，因此，如果冷卻水需要在低于其自然平衡PH值的條件下運(yùn)行，則該循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的PH值需要通過加酸來控制。2 2、 懸浮物濃度與濁度懸浮物濃度與濁度懸浮物是顆粒較大而懸浮在水中的一類雜質(zhì)的總稱。由于這類雜質(zhì)沒有統(tǒng)一的物理和化學(xué)性質(zhì)，所以很難確切地表示出它們的含量。一般采用通過孔徑為0.45m的濾膜，截留在濾膜上并于103105烘干至恒重的物質(zhì)。在水質(zhì)分析中，也常用濁度的測定值來近似表示懸浮物和膠體的含量。它的單位是mg/L。循環(huán)冷卻水中的懸浮物通常由砂子、塵埃、淤泥、黏土、腐蝕產(chǎn)物和微生物等組成。它們往往是由補(bǔ)充水帶入的，但也可以由空氣或風(fēng)

10、沙帶入，而有些則是在循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行過程中生成的。它們往往沉積在循環(huán)水流速較慢或流速突然降低的部位，例如冷卻塔集水池的底部、換熱器的水室和殼程一側(cè)的折流板的下部，形成淤泥，從而影響換熱器的冷卻效果和造成垢下腐蝕。懸浮物還會吸附水中的鋅離子，降低鋅離子在水中的濃度。因此，對補(bǔ)充水和循環(huán)水的濁度應(yīng)該加以監(jiān)測和控制。在一般情況下，循環(huán)冷卻水的懸浮物濃度或濁度不應(yīng)大于20mg/L，當(dāng)使用板式、翅片管式或螺旋管式換熱器時(shí)，懸浮物濃度或濁度不宜大于10mg/L。 水冷器生物粘泥3 3、含鹽量、含鹽量含鹽量是指水中溶解性鹽類的總濃度。含鹽量是衡量水質(zhì)好壞的一項(xiàng)重要指標(biāo)，其單位常用mg/L表示。含鹽量也可通過電

11、導(dǎo)率來間接表示。水中溶解的絕大部分鹽類都是強(qiáng)電解質(zhì)，根據(jù)強(qiáng)電解質(zhì)理論，在低濃度時(shí)，它們在淡水中會全部電離成離子，所以可以利用離子的導(dǎo)電能力（電導(dǎo)率）的大小來了解水中含鹽量的多少。天然淡水的電導(dǎo)率通常在50500us/cm。對于同一類天然淡水，以25時(shí)為標(biāo)準(zhǔn)，電導(dǎo)率與含鹽量大致成正比關(guān)系。其比值為1us/cm的電導(dǎo)率相當(dāng)于0.550.9mg/L的含鹽量。含鹽量高的水中，氯離子和硫酸根離子的含量往往較高，因而水的腐蝕性較強(qiáng)。含鹽量高的水中，如果鈣離子、鎂離子和碳酸氫根的含量較高，則水的結(jié)垢傾向較大。因此，循環(huán)冷卻水中含鹽量高時(shí)，水的腐蝕傾向或結(jié)垢傾向?qū)⒃龃?。投加緩蝕劑、阻垢劑時(shí)，循環(huán)冷卻水的含鹽量

12、一般不宜大于2500mg/L。 4 4、鈣離子濃度、鈣離子濃度從腐蝕的角度來看，軟水雖不易結(jié)垢，但其腐蝕性較強(qiáng)。因此，循環(huán)水中鈣離子濃度的低限不宜小于30mg/L。從結(jié)垢的角度來看，鈣離子是循環(huán)水中最主要的成垢陽離子。因此，循環(huán)水中鈣離子濃度也不宜過高。在投加阻垢分散劑的情況下，鈣離子濃度的高限不宜大于200mg/L。5 5、 鎂離子濃度鎂離子濃度鎂離子也是冷卻水一種主要的成垢陽離子。一般情況下，循環(huán)水中鎂離子濃度不宜大于60mg/L或2.5mmol/L。由于鎂離子易與循環(huán)水中的硅酸根生成類似于蛇紋石組成的不易用酸除去的硅酸鎂垢，故要求循環(huán)水中鎂離子濃度遵從以下關(guān)系式Mg2+*sio21500

13、06 6、 鋁離子鋁離子天然水中的鋁離子含量較低，循環(huán)水中的鋁離子往往是由于補(bǔ)充水在澄清池過程中添加鋁鹽作混凝劑而帶入的。鋁離子進(jìn)入循環(huán)水中后將起粘結(jié)的作用，促進(jìn)污泥沉積。循環(huán)水中鋁離子濃度不宜大于0.5mg/L。7 7、 銅離子濃度銅離子濃度循環(huán)水中的銅離子會引起鋼和鋁的局部腐蝕，因此，循環(huán)水中的銅離子濃度不宜大于0.1mg/L。投加銅緩蝕劑時(shí)，則應(yīng)按試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。8 8、 總鐵（總鐵（Fe2+Fe2+、Fe3+Fe3+）循環(huán)水中的鐵離子既可以是由補(bǔ)充水帶入的，也可以是由循環(huán)水系統(tǒng)中鋼設(shè)備腐蝕所產(chǎn)生的。它是循環(huán)水中的一種污垢生成物質(zhì)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，可把循環(huán)水中的總鐵濃度作為估計(jì)鋼鐵設(shè)備腐蝕情況的

14、依據(jù)。循環(huán)水中的總鐵濃度為0.10.2mg/L時(shí)為正常；總鐵濃度為0.51mg/L時(shí)為過高；而總鐵濃度1mg/L時(shí)則為腐蝕的信號設(shè)計(jì)規(guī)范中要求，循環(huán)水中總鐵含量一般宜小于0.5mg/L。9 9、堿度、堿度堿度是指水中能與強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的堿性物質(zhì)的含量。天然水中的堿性物質(zhì)主要是HCO3-，而循環(huán)冷卻水中的堿性物質(zhì)則主要是HCO3-和CO32-。堿度的單位可以用mmol/L（以H+計(jì)）或mg/L（以CaCO3計(jì)）。測定堿度時(shí)，根據(jù)所使用的指示劑的不同，可將堿度分為酚酞堿度和甲基橙堿度，后者又稱為總堿度。甲基橙堿度是表征循環(huán)水中產(chǎn)水碳酸鹽垢的成垢陰離子數(shù)量和結(jié)垢傾向的一個重要參數(shù)。因此，在一般情況

15、下，冷卻水中若不投加阻垢分散劑，則堿度不宜大于3mmol/L，若投加阻垢分散劑，則應(yīng)根據(jù)所投加藥品的品種、配方及工況條件確定，一般不宜超過10mmol/L （以H+計(jì)）或500mg/L （以CaCO3計(jì)） 。1010、氯離子濃度、氯離子濃度氯離子是一種腐蝕性離子，它能破壞碳鋼、不銹鋼和鋁等金屬或合金表面的鈍化膜，引起金屬的點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕破裂。研究的結(jié)果表面，在充分充氣和未添加緩蝕劑的淡水中，當(dāng)鋁離子濃度從0增加到200mg/L時(shí)，碳鋼單位面積上的蝕孔數(shù)隨氯離子濃度的增加而增加；當(dāng)氯離子濃度增加到500mg/L時(shí)，碳鋼表面上除了孔蝕外，將還有潰瘍狀腐蝕。當(dāng)投加緩蝕劑進(jìn)行冷卻水處理時(shí)，對

16、于含不銹鋼換熱設(shè)備的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，氯離子濃度不宜大于300mg/L；對于含碳鋼換熱設(shè)備的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，氯離子濃度則不宜大于1000mg/L。加氯或加次氯酸鈉去控制微生物生長的同時(shí)，會使循環(huán)冷卻水中的氯離子濃度升高。氯離子也是通常用于計(jì)算循環(huán)水濃縮倍數(shù)的一個指標(biāo)。1111、硫酸根濃度、硫酸根濃度硫酸根也是一種腐蝕性離子。硫酸根還是腐蝕性細(xì)菌硫酸鹽還原菌生命活動中不可缺少的物質(zhì)。硫酸根還可能與循環(huán)水中的鈣離子生產(chǎn)硫酸鈣垢，因此需要對它進(jìn)行監(jiān)測。循環(huán)冷卻水中的硫酸根離子既可能是由補(bǔ)充水帶入的，也可能是人們在控制循環(huán)冷卻水PH值時(shí)通過加濃硫酸而帶入的。循環(huán)冷卻水中投加阻垢劑時(shí)，對于碳鋼換熱設(shè)備，水

17、中硫酸根和氯離子的濃度之和不宜大于1500mg/L。1212、硅酸、硅酸循環(huán)冷卻水中的硅酸鹽有一定的緩蝕作用，但硅酸鹽濃度高時(shí)會生成硅酸鎂垢。循環(huán)冷卻水質(zhì)硅酸鹽的濃度不宜大于175mg/L。為了防止生成硅酸鎂垢，循環(huán)水中的硅酸根應(yīng)控制在g2+*sio2150001313、油、油循環(huán)冷卻水中的油類，往往是由于換熱器管子泄漏或破壞以及墊圈出了問題而進(jìn)入水中的。油類會附著于換熱器的管壁上，影響換熱器的傳熱和冷卻，阻止緩蝕劑與金屬表面相接觸，使金屬不能與緩蝕劑作用而生成保護(hù)膜。油類還是微生物的營養(yǎng)源，是水中污垢生成物的黏結(jié)劑。循環(huán)冷卻水中的油含量不應(yīng)大于5mg/L，煉油企業(yè)循環(huán)冷卻水中油含量則不應(yīng)大于

18、10mg/L。1414、游離余氯濃度、游離余氯濃度在采用加氯方案控制循環(huán)水中的微生物生長時(shí)，通常要求有適量的剩余氯留在水中，以便能繼續(xù)控制循環(huán)水中的微生物生長。這種剩余的氯被稱為余氯、活性氯或游離余氯。能有效控制循環(huán)水中微生物生長的余氯濃度隨循環(huán)冷卻水運(yùn)行時(shí)的PH值而異。有人認(rèn)為，當(dāng)運(yùn)行時(shí)的PH值為68時(shí)，循環(huán)冷卻水中余氯的濃度為0.2mg/L就夠了；當(dāng)運(yùn)行時(shí)的PH值為89時(shí)，余氯應(yīng)提高到0.4mgL；當(dāng)運(yùn)行的PH值為910時(shí)，則需要進(jìn)一步提高到0.8mg/L。設(shè)計(jì)規(guī)范中則要求：在回水總管處，游離余氯濃度宜控制在0.51.0mg/L。1515、磷酸鹽濃度、磷酸鹽濃度天然水中磷酸鹽的濃度是很低的

19、。循環(huán)冷卻水中的磷酸鹽通常是作為水處理劑而被加入水中的。循環(huán)冷卻水中的磷酸鹽通常有正磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機(jī)磷酸鹽三類。在測定循環(huán)冷卻水中上述三類磷酸鹽濃度時(shí)，一般是通過分別測定正磷酸鹽濃度、總無機(jī)磷酸濃度和總磷酸鹽濃度后分別算出的。循環(huán)冷卻水中的正磷酸鹽通常是由聚磷酸鹽水解或磷酸鹽江姐后產(chǎn)生的，也可能是正磷酸鹽作為緩蝕劑而被直接加入水中的。正磷酸鹽有一定的緩蝕作用，但它易于與水中的鈣離子生成磷酸鈣垢，故需對其在水中的濃度進(jìn)行監(jiān)測與控制。聚磷酸鹽是一類廣泛使用且較為有效的緩蝕劑和阻垢劑。聚磷酸鹽易于水解為正磷酸鹽，從而使其緩蝕能力降低，阻垢作用消失，且易于水中鈣離子生成磷酸鈣垢。因此，需要對其在

20、循環(huán)冷卻水中的濃度進(jìn)行監(jiān)測和控制。膦酸鹽是一類廣泛使用的阻垢緩蝕劑。它既有阻垢作用、又有緩蝕作用。膦酸鹽雖不易水解，但會被活性氯降解為正磷酸鹽。為了了解循環(huán)冷卻水中結(jié)垢控制的情況，需要對膦酸鹽在水中的濃度進(jìn)行監(jiān)測和控制。上述三類磷酸鹽濃度的控制范圍隨各水處理方案的具體要求而定。1616、濃縮倍數(shù)、濃縮倍數(shù)提高循環(huán)冷卻水的濃縮倍數(shù)可以降低補(bǔ)充水量以節(jié)約水資源，可以降低排污水量以減少廢水處理量。提高循環(huán)冷卻水的濃縮倍數(shù)還可以節(jié)約水處理藥劑的消耗量、降低水處理成本。因此，對濃縮倍數(shù)的監(jiān)測十分重要。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)日常運(yùn)行時(shí)，人們通常根據(jù)循環(huán)冷卻水中，某一種組分的濃度或某一性質(zhì)與補(bǔ)充水中的某一組分的濃度

21、或某一性質(zhì)之比計(jì)算循環(huán)冷卻水的濃縮倍數(shù)。1616.1.1、濃縮倍數(shù)、濃縮倍數(shù)的的測定測定對于用來測定濃縮倍數(shù)的組分濃度或性質(zhì)的要求是：它們只隨濃縮倍數(shù)的增加而成比例地增加，而不受運(yùn)行中其他條件（加熱、曝氣、投加水處理劑、沉積或結(jié)垢等）的干擾。通常選用的組分濃度和性質(zhì)有：氯離子濃度、二氧化硅濃度、鉀離子濃度、鈣離子濃度、含鹽量和電導(dǎo)率。1616.2.2、用用氯離子測定濃縮倍數(shù)氯離子測定濃縮倍數(shù)氯離子雖然既不揮發(fā)，也不沉淀，但是在循環(huán)冷卻水的日常運(yùn)行中，通常要加氯、次氯酸鈉等含氯離子的藥劑去控制水中的微生物，此時(shí)，循環(huán)冷卻水中會引入額外的氯離子，從而使得測得的濃縮倍數(shù)偏高。1616.3.3、用用二氧化硅測定濃縮倍數(shù)二氧化硅測定濃縮倍數(shù)使用二氧化硅濃度測定濃水倍數(shù)的問題：一般情況下不采用硅酸鹽作為水處理劑，因此用二氧化硅濃度計(jì)算濃水倍數(shù)受到的干擾較少。但要注意的是，鎂離子的濃度高時(shí)，循環(huán)水中會生成硅酸鎂沉淀，使結(jié)果偏低。此外，測定二氧化硅濃