摘要：循環冷卻水系統長時間的運行，水份不斷蒸發，導致硬度變大；循環水的水溫和pH值等適宜多數微生物的生長和繁殖，生成大量的粘泥沉積在金屬表面上，為確保循環水系統正常運行，必須進行加藥處理并對加藥系統進行有關介紹。
　　關鍵詞：循環冷卻水加藥處理
　　循環冷卻水系統長時間的反復運轉和使用，水份不斷蒸發，使水中的含鹽濃度不斷提高，硬度變大；補充水中存在的某些微生物及少量的有機物、循環水的水溫和pH值等適宜多數微生物的生長和繁殖，微生物的繁殖，生成大量的粘泥沉積在金屬表面上，不但增加了水流阻力，而且還嚴重地降低了熱交換設備的傳熱效率，同時還隔絕緩蝕阻垢劑對金屬表面的保護作用，甚至加速了對金屬管道和設備的腐蝕。
　　循環冷卻水在運行過程中，主要產生水垢、污垢、腐蝕、微生物的孳生等，如果不進行有效處理，很難保證系統正常運行，對循環冷卻水進行加藥處理是解決水質危害的最有效的方法，也是生產運行中必須和必要的。
　　1循環冷卻水中存在的危害
　　1.1水垢
　　水垢是指水中難溶解或微溶解的鹽類物質，超過某些鹽類的溶解度而沉淀，附著在金屬表面上。循環冷卻水系統的結垢主要有CaC03、磷酸鈣、硅酸鎂等，水垢的質地比較密集，可以防止對金屬表面的腐蝕，但垢的產生卻大大的降低了傳熱效率，導致系統阻力增大、循環水量減少、列管的堵塞等。影響結垢生成的主要因素有冷卻水pH、Ca2＋、總堿度、水溫、換熱器表面溫度、表面狀態等。
　　1.2污垢
　　污垢是由水中的有機物、微生物菌落和分泌物、泥沙、粉塵、水中懸浮雜質等組成的生物粘泥，它附著在金屬換熱器列管內壁上，污垢的質地比較松軟，但會導致傳熱效率下降、列管堵塞、產生垢下腐蝕等危害。影響污垢生成的主要因素有循環水溫度、pH、溶解氧、營養源等。
　　1.3腐蝕
　　腐蝕是指金屬和它所處環境之間發生的化學或電化學反應，而引起金屬的破壞現象。腐蝕除了會造成輸水管線、水冷卻設備使用壽命減少外，還會造成水冷器的泄漏引起計劃外的停車事故，使企業造成重大經濟損失；另外由于腐蝕會產生銹瘤，會引起換熱效率下降或管線堵塞等危害。
　　腐蝕產生的原因主要有設備制造缺陷、水中充足的氧氣、水中腐蝕性離子（CL-、Fe2+、Cu2+）以及微生物分泌的黏液所生成的污垢等因素。
　　1.4微生物的孳生
　　因為循環冷卻水中有充足的氧氣、合適的溫度及豐富的營養源，很適合微生物的生長繁殖，如果不及時控制將迅速導致水質惡化、發臭、變黑，大量黏泥沉積，導致設備腐蝕加劇。
　　1.5其他離子的危害
　　循環水系統的金屬設備還會因其它離子如氯離子和硫酸根離子的存在而引起危害，C1-和SO42-均屬強腐蝕性離子，特別是氯離子由于其半徑小，容易穿透鈍化膜表面的微孔而產生點蝕現象；當有污垢存在時，氯離子可依靠其穿透力進入垢下與Fe2+生成FeCl2，FeCl2進一步水解生成Fe（OH）2和HCl，導致腐蝕區溶液呈酸性，使金屬的腐蝕速度加快，氯離子是造成不銹鋼點蝕及應力腐蝕的主要因素。SO42-的存在有利于硫酸鹽還原菌的滋生和繁殖，在一定的條件下SO42-還會還原生成硫化氫，溶解于水后生成硫酸，降低了循環水的pH值，加速了循環冷卻水系統金屬的腐蝕。
　　2循環冷卻水加藥系統
　　針對循環冷卻水系統中存在的各種危害，必須對其進行加藥處理，加藥系統主要包括清洗和預膜、投加阻垢緩蝕劑、氧化性殺菌劑、非氧化性殺菌劑、硫酸及監測換熱器掛片試驗等。
　　2.1清洗和預膜
　　為確保化學加藥的效果，新建循環冷卻水系統在投運前必須進行全系統的人工清掃、水清洗、化學清洗和預膜等工作。
　　人工清掃主要是清掃循環水管道、水池內基建施工遺留的焊渣、泥渣等雜物，以免污染和堵塞換熱器設備和管道。
　　水清洗主要是清除管道、水池、設備表面的浮塵，為化學清洗創造條件。
　　化學清洗就是利用酸、堿、有機螯合劑、分散劑等化學藥劑，通過化學作用，去除殘留在金屬表面的油污、浮銹等雜質，使設備金屬表面得到活化和清潔。
　　預膜即是清洗結束后，在活化的金屬表面迅速形成一層薄而致密的保護膜，抑制碳鋼設備在水中的初始腐蝕，同時為下一步正常運行時低劑量的加藥處理打下良好的基礎。
　　2.2阻垢緩蝕劑
　　循環冷卻水系統投加阻垢緩蝕劑，主要防止系統內金屬表面上鹽垢和粘泥的沉積，維護和修補預膜過程中形成的保護膜，從而抑制金屬的腐蝕。
　　目前，國內循環水系統一般采用人工定時均勻加藥，通過分析水中藥劑的濃度，以此來調節加藥泵的開度。由于系統容積較大，分析滯后和分析頻率的有限，要將水穩劑的濃度控制在一定的范圍存在困難。
　　熒光自動加藥控制系統是近幾年發展起來的先進示蹤技術，即先將緩蝕阻垢劑熒光示蹤化，藥劑投加后，當循環水樣由樣品入口經流動皿后，在單色光的照射上，流動皿中已示蹤化的藥劑被激發，產生熒光，熒光強度和藥劑的濃度成線性關系，可實現阻垢緩蝕劑的連續、自動、準確監測和投加，并將藥劑濃度穩定地控制在要求的范圍內。
　　2.3氧化性殺菌劑
　　投加氧化性殺菌劑，主要控制微生物粘泥對系統產生的嚴重的污垢和腐蝕危害，維護系統良好的運行狀態，確保長周期安全生產，延長設備的使用周期和使用壽命。
　　2.4非氧化性殺菌劑
　　投加非氧化性殺菌劑，主要控制微生物粘泥對氧化性殺菌劑的抗藥性，剝離粘在換熱器管壁上的生物粘泥。
　　2.5硫酸
　　投加硫酸，主要用于調節循環冷卻水的pH值，降低補充水中的鈣硬度和總堿度，將HCO3-離子中和生成CO2和H2O，避免生成CaCO3等沉淀。
　　自動加酸系統通過安裝在線pH計，及時監控水質pH值，在控制器上設定pH值的控制范圍，自動控制加酸泵的啟動和關閉。
　　2.6自動排污及濃縮倍數控制
　　當循環水系統濃縮倍數不符合設計要求時，通過現場檢測補充水、循環水電導，計算出濃縮倍數。設置在線電導儀和電磁排污閥，實現自動排污，并準確控制鈣硬度等水質指標在要求的范圍內。操作時只需對濃縮倍數排污參數范圍進行設定。信號通過電纜傳輸給調節閥，即可控制閥的開度，實現自動連續排污。
　　2.7監測換熱器
　　監測換熱器目前有兩種，即電加熱型和蒸汽加熱型，因為電加熱型安全可靠、操作簡單，近幾年被廣泛采用。
　　（1）工作原理
　　電加熱型監測換熱器安裝在冷卻循環水旁路上進行測試，用加溫的加熱蒸汽作介質。根據獲取的參數計算并預測冷卻介質的整體運行狀況。電加熱型監測換熱器本身是可以拆卸的，旁路安裝方法又可以把試驗系統從運行著的冷卻循環水系統中隔離開來，因此試驗周期可以根據試驗要求來定。
　　（2）系統流程
　　a.進入電加熱型監測換熱器的冷卻水，取自冷卻塔冷卻后的循環水，監測換熱器出口的冷卻水再返回循環系統。
　　b.電加熱型監測換熱器的熱流體，采用加熱蒸汽，自動穩壓進入監測換熱器。
　　3加藥設備
　　3.1阻垢緩蝕劑投加裝置
　　阻垢緩蝕劑投加裝置主要由藥劑罐、Y型過濾器、計量泵、脈沖阻尼器、背壓閥、控制閥門、安全閥、緩沖罐、流量計、TRASAR（熒光示蹤）在線監測探頭、TRASAR水處理控制器及配套管路等組成，實現阻垢緩蝕劑在線監測與阻垢緩蝕劑投加量聯鎖控制。
　　熒光示蹤化的緩蝕阻垢劑經流動皿后，熒光被照射到光電轉換器上產生電流，電流經放大器被放大，從數字顯示器上可直接讀出循環水中藥劑的濃度，并設置二路4～20mA的標準電流輸出。一路輸入DCS，另一路進入加藥泵。通過設定加藥控制范圍，控制泵的加藥量，此時藥劑中的有效成份隨時被控制儀監測，完成全自動加藥。
　　（1）TRASAR水處理控制器
　　TRASAR水處理控制器是基于微處理器的控制器，其設計能力可以在一個指定的范圍內對模擬量和數字量進行監控，同時增加了電腦對指定區域外的監控，用戶可通過電腦設定數值來調節、控制水質。
　　TRASAR技術原理是將具有熒光性能的水處理劑加入到水系統，通過光電倍增管檢測熒光信號,將此信號轉換成數據信息來控制計量泵的工作狀態。
　　（2）脈沖阻尼器
　　脈沖阻尼器安裝于計量泵出口管路上，與計量泵一對一使用。由于計量泵工作狀態為脈沖式加藥，致使管道發生強烈震動，配置均流器后可將計量泵每次打出的藥液進行緩沖，將脈沖式加藥改變為連續均勻式加藥，防止管道震動。
　　（3）背壓閥
　　背壓閥安裝于計量泵出口至投藥點的管路上，與計量泵對應使用。工作人員可根據要求調節背壓閥工作壓力。可防止計量泵停止運行時，投藥點的清水倒灌至計量泵。
　　（4）安全閥
　　安全閥安裝于泵出口至投藥點的管路上，與計量泵對應使用。工作人員可根據要求調節安全閥的工作壓力。當由于人員誤操作或加藥管線堵塞致使管道壓力過高時，安全閥自動打開，將管道中的藥液返回藥液箱，防止管道爆裂，造成事故。
　　3.2氧化性殺菌劑投加裝置
　　氧化性殺菌劑與阻垢緩蝕劑投加裝置相比，除水處理控制器外，其配置基本相同，本系統另外配氧化還原（ORP）在線監測探頭、ORP電位儀，實現ORP在線監測與氧化性殺菌劑投加量聯鎖控制。
　　3.3非氧化性殺菌劑投加裝置
　　非氧化性殺菌劑與阻垢緩蝕劑投加裝置相比，除水處理控制器外，其配置基本相同。
　　3.4硫酸投加裝置
　　硫酸與阻垢緩蝕劑投加裝置相比，除水處理控制器外，其配置基本相同，本系統另外配pH值在線監測探頭，實現pH值在線監測與加酸量聯鎖控制。
　　3.5電導率控制裝置
　　電導率在線監測控制裝置主要由電導率在線監測探頭、控制器、電磁閥等組成，該單元與排污及補水自控系統聯鎖，通過對電導率在線監測，控制循環水系統的排污量。
　　3.6監測換熱器
　　監測換熱器主要由熱源控制發生器、模擬換熱裝置、電加熱器、旁路掛片測試器等組成，主要監測并就地顯示循環冷卻水的污垢熱阻值、腐蝕速率值、沉積速率值等。
　　監測換熱器裝置特點：
　　（1）結構設計為列管式平行排列，換熱管管徑采用19×2毫米；材質采用20號碳鋼，也可采用其它材質。換熱管的外壁采用不拋光鍍鉻處理，以消除殼側流體腐蝕的影響。
　　（2）熱介質為加溫的加熱蒸汽。經過自動控制流量使電加熱型監測換熱器能得到一定壓力的熱流體，從而保證熱源的穩定。
　　（3）監測系統能直接從監測換熱器上采集數據，然后自動進行處理。
　　3.7現場控制柜
　　現場控制柜主要顯示阻垢緩蝕劑濃度、ORP值、電導率值、pH值、濁度、總磷值、濃縮倍數、污垢熱阻值、腐蝕速率、監測掛片流速值、計量泵的運行狀況、藥劑罐、硫酸罐的液位等相關信息，同時也可進行相關參數的調整設置。
　　4結束語
　　客觀分析循環冷卻水中存在的各種危害，正確篩選加藥系統的各種藥劑，精心配置加藥系統的加藥設備，合理選擇系統監控參數，為循環冷卻水系統安全運行打下堅實基礎，為生產各裝置提供合格的循環冷卻水。
　　參考文獻:
　　1.中華人民共和國國家標準.《工業循環水冷卻設計規范》（GB50050-2007）.中國計劃出版社,2008.
　　2.中國石油化工總公司行業標準.《石油化工企業循環水場設計規范》（SH3016-1990）.中國石油化工總公司,1990.
　　作者簡介:
　　倪建利（1973～），男，寧夏回族自治區銀川市，工程師，大學本科，化學工程與工藝專業，從事化工生產與給排水工程運行、施工、生產管理等工作。