李岩峰
天津市赛英工程建设咨询管理有限公司 天津 300041
摘要：近年来，我国的工业化进程有了很大进展，工业循环冷却水处理工作也越来越受到重视。循环水系统是一个相对较大的系统，在无外界干扰的情况下水质长期处于稳态，但是由于季节交替、补水水质变化、运行药剂加注波动及用户换热器泄漏等因素的存在，经常会打破循环水系统的稳态，必须经过及时的调整才能保证循环水系统的长周期运行。
关键词：循环水；水质控制；水冷器；泄漏排查；日常维护
引言
如果循环冷却水在运行过程中不进行指标监控分析加药（其他静电水处理等技术不包含），长时间就会对换热设备产生水垢、污垢及生物淤泥的沉积、腐蚀的加剧以及菌藻的滋生等问题，直接影响设备长周期运行，节水减排也就流于形式，造成生产过程成本增加。循环冷却水处理是一门实验性科学，但由于企业专业技术人员不满足实际需要，管理上不重视，很难提高工业循环水运行管理标准和水平。按照国家节水相应环保政策，如何优化运行循环水场、减少排污以及绿色生产将是今后中小化工企业面临的实际问题。
1湿法冷却现状
湿法冷却的热电厂在实际运行过程中，需要消耗大量的水，也需要外排大量的含盐废水，主要包括：①电厂脱硫脱硝废水，该部分水水质特点是悬浮物浓度高、含盐量高，传统方法是利用混凝、沉淀等工艺将悬浮物和大量的重金属去除。②电厂的化学再生水，该部分水的主要特点是含盐量高，一般只需要进行简单的中和处理。③循环冷却外排水，为了控制原水中TDS的含量，需要控制循环水系统的浓缩倍数，因此电厂每天需要外排一定量的含盐废水。
2工业循环冷却水系统运行控制措
2.1水质控制
循环水质在冬季运行时波动较大。化工生产装置由于换热器加热的需求，往往会使用到蒸汽，加之冬季运行各易冻凝的管道设备增设蒸汽伴热线，因此在冬季运行期间会产生大量的富余凝液，很多化工生产装置考虑经济效益，会将富余的凝液代替新水作为循环水系统的补水，某循环水场各水质分析如下：该循环水场随着冬季的到来，凝液量增加，采用150m3/h的凝液完全替代新水作为循环水系统的补水。从运行现象上看钙离子和总碱度过低会导致循环水质偏向软水腐蚀，铁离子含量加速上升。理论上本身钙离子过低并没有太大影响，反而对循环水的抑制结垢倾向控制更有利，但现在市面上药剂处理厂家的阻垢缓蚀剂中，有一些需要钙离子达到一定程度才能形成足够完整的膜，原理上主要是水钙离子偏低，无法形成胶溶状态的以聚磷酸钙为主的络合离子，进而无法与水中的亚铁离子结合成聚磷酸亚铁钙离子，无法再经腐蚀电流作用在金属表面形成致密的电沉积膜，因此软水有利于溶解氧向金属表面扩散，加速系统管线及换热器表面的均匀电化学腐蚀，表现为铁离子指标快速上升，同时水中的多孢泉发菌、赭色纤发菌和含铁嘉利翁氏菌等丝状铁细菌迅速滋生，吸收水中的亚铁盐并催化二价铁氧化成三价铁后促使系统金属表面更多的铁离子溶入水中，造成均匀腐蚀加剧。根据运行经验，当循环水因水质变软腐蚀加剧，总铁含量长期呈明显上升趋势时，在超出约0.8mg/L时就应将缓蚀剂量迅速加大，循环水缓蚀剂一般采用氯化锌，将锌离子含量控制在2.0mg/L以上，对较高铁离子的抑制效果才会比较明显。辅助加大排污置换，才能在两周内恢复循环水质。
另循环水系统夏季蒸发量增大，全部凝液(90m3/h)无法满足补水，需增加新水用量90m3/h，但考虑于新水用量经济性，日常排污置换量仅在10m3/h左右，循环水长期浓缩，使总碱度及钙硬同步上升，为了能更好的解决因钙离子、总碱度上升引起的结垢现象，一般采取连续投加浓硫酸以降低总碱度，增加分散剂投加浓度(总磷控制≤4mg/L提高至≤6mg/L)，同时降低缓蚀剂注入量，控制锌离子1.3～1.8mg/L，降低结垢离子浓度，以抑制垢下腐蚀，取得明显效果。
2.2加强换热器管理
循环冷却水系统管理是系统工程，它关联到设计、工艺、设备、环保、质检、检修以及计量等部门，企业应制定相应管理制度或细则，对需经常调节循环水使用量的循环水冷却器建议增加调节阀,根据工艺需要调整阀位;对循环水冷却器运行工况动态管理,建立冷却器循环水进出口水温测记录台帐,定期定时测量所有冷却器循环水进出口水温。建议对循环水系统进出口温差(8~10℃,不得低于6℃)，换热器出口水温不宜高于50℃的要求进行管理,及时调整冷却器循环水水量,达到合理使用；建立循环水冷却设备台账并对其进水阀开度动态实时跟踪,以作为对比参照,得出经验阀位开度；定期检测换热器水侧流速。从系统角度看目前很多企业各工艺单元之间和生产过程的不同环节热联合程度不够,对全厂的能源整体利用仍有不足以及生产装置热量未充分回收利用,造成了大量低温位热量被循环水冷却器或空气冷却器取出。
2.3加药系统设计
循环冷却水系统当采用化学加药处理时应设加药间，其功能为药剂贮存、配制及投加。药剂贮存量一般按7d～15d消耗量考虑。贮存次氯酸钠液体、酸液、碱液的储罐周围应设安全围堰，围堰容积应能容纳1．1倍最大储罐容积，围堰内壁做防腐处理。加药间地坪排水常含酸、碱等物质，不能直接外排，应在加药间靠墙周围及配药设备处布置排水地沟，地坪坡向地沟，收集排水至集水坑，统一处理。相互可以混合在一起的药剂可以合用一套加药设备。投药一般选用计量泵投加，根据经验，计量泵的最佳开度为50%，即当工作流量为计量泵额定最大流量的一半时计量泵处于最佳工作状态，工作流量相对其额定流量过大或过小都将影响投加药量的精度。加药管内各种药剂一般具有腐蚀性，因此加药管道采用塑料材质，并宜沿墙明敷，以便检修维护。
2.4水冷器反冲洗
在周期性的大检修期间，各装置循环水冷器进行了抽芯作业，观察现场情况，发现腐蚀严重部分基本在地理高点的壳程换热器、存在冷负荷频繁调整的成套设备换热器、设计余量过大的换热器以及工艺温度超100℃的水冷器，同时发现由于是敞开式循环水系统，许多水走管程的换热器被杂物及凉水塔填料碎片堵塞，流速降低致使污泥沉积，垢下腐蚀严重。为降低以上腐蚀情况，该循环水场在保证调整优化各水冷器循环水管程流速大于1.0m/s，壳程循环水流速大于0.3m/s的运行标准前提下，采用在现换热器循环水进口线上增加适当大小的导淋排口，定期对水冷器进行在线反冲洗，将沉积在水冷器中的淤泥及堵塞在管束中的杂物排出，对改善换热器换热系数及防止堵塞结垢腐蚀效果非常明显。
结语
综上所述，循环水的成本在企业水系统中占比重很高，约达30%，往往是新鲜水的三倍以上。未来中小型化工企业发展要沿着绿色生产方向，构建绿色循环低碳发展的产业体系。从技术和管理两个维度上改善循环水的运维,通过循环水场的浓缩倍数的高低、补水率的大小、进出口温差大小以及产品平均循环水用量等指标来最终判定运行好坏。建立循环水的运行管理系统,把发展的基点放到节约能源、循环利用的绿色创新上来，利用工业物联网和大数据技术，开发专家咨询系统，大胆应用成熟新技术、新手段，不断提高专业人员素养，改变管理思路，使节能减排的理念和要求贯穿至生产的全过程当中，切实精细化运行循环冷却水系统，为企业节能高效长周期运行打下基础。
参考文献
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