由于冷却水在敞开式循环系统中长时间反复使用，使水质具有以下特点。循环水温达500℃以上，则无CO2存在。在火力发电厂的循环冷却水系统中，循环水处理的主要目的是防止腐蚀、结垢产生，其次是控制微生物生长。为了防止循环冷却水系统的结垢、腐蚀和微生物生长，对于补充水来讲，需要有针对性的进行处理，以满足循环冷却水系统对水质的要求。中水作为循环冷却系统补充水的水质应符合表2-9的标准。......
2023-06-30
循环冷却水水质特点及处理方法
【摘要】：随着系统的运行，循环冷却水中盐量逐渐提高，引起浓缩作用。循环水在冷却构筑物中是降温过程，水温降低时，水中平衡CO2需氧量也降低，此时水中的CO2具有腐蚀性。循环冷却水处理要解决的主要问题是对腐蚀、沉积物、微生物的控制，由于三者之间存在着相互影响，因此实际中需采用综合方法进行处理。
1.循环冷却水水质特点
敞开式循环冷却水具有下列特点：
（1）循环冷却水的浓缩作用循环冷却水在循环过程中会产生4种水量损失，即蒸发损失、风吹损失、渗漏损失和排污损失。随着系统的运行，循环冷却水中盐量逐渐提高，引起浓缩作用。水中盐分浓度增加，一方面增加了水的导电性，使循环冷却系统腐蚀过程加快，另一方面使某些盐类由于超过饱和浓度而沉积出来，使循环冷却系统产生结垢。
（2）循环冷却水中CO2的散失和O2的增加天然水中均含有一定数量的重碳酸盐和游离CO2，水在冷却塔内淋洒过程中（相当于曝气）所引起的CO2的散失加重了水中CaCO3沉淀。与此同时，水中O2的增加又助长了水的腐蚀性。
（3）循环冷却水的水质污染循环冷却水的污染物来源是多方面的，包括：
1）大气中的多种杂质会通过冷却塔敞开部分不断进入冷却系统中。
2）冷却塔风机漏油，塔体、填料、水池及其他结构材料的腐蚀、剥落物会进入冷却系统中。
3）在冷却水处理过程中加入药剂后所产生的沉淀物。
4）系统内微生物繁殖及其分泌物形成的黏性污垢等。
以上各种杂质中，由微生物繁殖所形成的黏性物质称为黏垢；由无机盐因其浓度超过饱和浓度而沉积出来的物质称为结垢；由悬浮物、腐蚀剥落物及其他各种杂质所形成的称为污垢。
循环冷却水对金属设备（如换热器）的腐蚀主要是电化学腐蚀。沉积物和微生物会引起金属电化学腐蚀，腐蚀又会产生沉积物并助长微生物繁殖。因此，沉积物、微生物和腐蚀三者是相互影响、相互转化的。此外，水中溶解气体O2及H2S、SO2等会助长水的腐蚀性。
（4）循环冷却水的水温变化循环冷却水在换热设备中是升温过程。水温升高时，除了降低钙、镁盐类的溶解度及部分CO2逸出外，还提高了平衡CO2的需氧量，这会使水失去稳定性而具有产生结垢性质。循环水在冷却构筑物中是降温过程，水温降低时，水中平衡CO2需氧量也降低，此时水中的CO2具有腐蚀性。
总之，循环冷却水的特点归纳起来就是：具有腐蚀性、产生沉积物（结垢、污垢和黏垢）、微生物繁殖。
2.循环冷却水的处理方法
循环冷却水处理的目的主要为保护换热器及其循环冷却水系统的正常运行。循环冷却水处理要解决的主要问题是对腐蚀、沉积物、微生物的控制，由于三者之间存在着相互影响，因此实际中需采用综合方法进行处理。
（1）腐蚀控制防止冷却水系统腐蚀的方法主要是投加某些药剂———缓蚀剂，使在金属表面形成一层薄膜，将金属表面覆盖起来，从而与腐蚀介质隔绝，防止金属腐蚀。缓蚀剂所形成的膜有氧化物膜、沉淀物膜和吸附膜3种类型。在阳极形成保护膜的缓蚀剂称为阳极缓蚀剂；在阴极形成保护膜的称阴极缓蚀剂。几种缓蚀剂介绍如下：
1）氧化膜型缓蚀剂：这类缓蚀剂直接或间接产生金属的氧化物或氢氧化物，在金属表面形成保护膜，它们所形成的防蚀膜薄而致密，与基体金属的黏附性强，结合紧密，能阻碍溶解氧扩散，使腐蚀反应速度降低。当保护膜到达一定厚度而能起到充分的扩散屏蔽之后，膜的增长就几乎自动停止，不再加厚。
2）水中离子沉淀膜型缓蚀剂：这种缓蚀剂与溶解于水中的离子生成难溶盐或络合物，在金属表面上析出沉淀，形成防蚀薄膜。所形成的膜多孔、较厚、比较松散。因此，防止氧扩散不完全。而且当药剂过量时，薄膜不断增长，引起垢层加厚而影响传热。
3）金属离子沉淀膜型缓蚀剂：这种缓蚀剂是使金属活化溶解，并在金属离子浓度高的部位与缓蚀剂形成沉积，产生致密的薄膜，它的缓蚀效果好，在防蚀膜形成之后，即使在缓蚀剂过剩时，薄膜也停止增厚。
4）吸附膜型缓蚀剂：这种有机缓蚀剂的分子具有亲水性基和疏水性基。亲水基即极性基能有效地吸附在洁净的金属表面上，而将疏水基团朝向水侧，阻碍水和溶解氧向金属扩散，以抑制腐蚀。
（2）沉积物控制沉积物控制包括结垢控制和污垢控制，而黏垢控制往往与微生物控制分不开。结垢控制与污垢控制所采用的方法和药剂往往是不同的。
控制结垢的方法有以下几种：
1）去除水中产生结垢的成分：此法包括水的软化和除盐等，只有在补充水水质很差或必须提高浓缩倍数情况下采用。
2）采用酸化法：将碳酸盐硬度转化为溶解度较高的非碳酸盐硬度也是控制结垢的方法之一。
3）向水中投加阻垢剂：阻垢剂多半是天然成分的物质如单宁、木质等经过适当加工后的产品盐，近年来开始采用人工合成的多种阻垢剂，如磷酸盐、聚丙烯酸盐等。
污垢成分比较复杂，对于油类污染物可采用表面活性剂控制，悬浮物可用絮凝沉淀或过滤方法去除。设旁滤池是防止悬浮物在循环冷却水中积累的有效方法，循环冷却水的一部分连续经过旁滤池过滤后返回循环系统。
（3）微生物控制杀灭微生物及抑制微生物繁殖的方法主要有化学药剂处理法。
1）氧化型杀菌剂：氧化型杀菌剂主要为液氯、二氧化氯及次氯酸钙、次氯酸钠等。
2）非氧化型杀菌剂：硫酸铜是广泛用作控制藻类的药剂，但一般不单独使用硫酸铜，往往同时投加铜的螯合剂如EDTA等；另一方面为了使铜离子能渗进附着在塔体上的藻类内部，往往同时投加表面活性剂，其中碳原子为12～16的脂肪胺即为常用的表面活性剂。
氯酚杀菌剂，特别是五氯酚钠C6Cl5ONa广泛应用于工业冷却水处理。
常用氯酚和铜盐混合控制藻类，间歇投药，可以得到满意的效果。
3）表面活性剂杀菌剂：表面活性剂杀菌剂主要以季铵盐类化合物为代表。常用的是烷基三甲基氯化铵（简称ATM）、二甲基苄基烷基氯化铵（简称DBA）及十二烷基二甲基苄基氯化铵（简称DBL）。作为表面活性剂的季铵盐，由于具有渗透性质，所以往往和其他杀菌剂同时使用，以加强效果。季铵盐的杀菌能力不及氯系杀菌剂。
在可能的条件下，用两种或两种以上药剂配合使用可达到药剂间相互增效的作用。为了防止微生物逐渐适应杀菌剂而产生抗药性，应该选用几种药剂轮换使用。
（4）复方缓蚀、阻垢剂现在在循环冷却水处理中，很少单用一种药剂来控制腐蚀和阻垢，一般用两种以上药剂配合使用，即所谓复方缓蚀、阻垢剂。采用复方药剂的优点是：一方面可发挥不同药剂的增效作用，提高处理效果，减少药剂用量；另一方面在配方时可综合考虑腐蚀结垢和微生物的控制。
（5）循环冷却水的预处理为防止换热器受循环水损害，应在换热器管壁上预先形成完整的保护膜的基础上，再进行运行过程中腐蚀、沉积物和微生物控制。预处理就是要形成保护膜，简称预膜。预膜形成后，在运行过程中，只是维持或修补已形成的保护膜。
为了有效地预膜，必须先对金属表面进行清洁处理。在现代循环冷却水处理中，循环冷却系统的预处理包括：
1）用化学清洗剂清洗。
2）用清水将化学清洗剂和杂质全部冲洗干净。
3）预膜，然后转入正式运行。
3.循环冷却水补充水量计算
循环水从进入冷却塔到排出冷却塔的过程中存在蒸发、风吹、排污和渗透等因素，因此必须定期进行补充，补充的新鲜水量应是上述4部分损失水量之和。
冷却塔的蒸发损失量占进入冷却塔循环水量的百分数按式（1-5-1）计算
Pe=KΔt （1-5-1）
式中，Pe为蒸发损失率（%）；Δt为冷却塔进水与出水温差（℃）；K为系数（1/℃），可由表1-5-1查得。
表1-5-1 系数K
风吹损失率见表1-5-2。
表1-5-2 风吹损失率（%）
排污损失水量应根据对循环水水质的要求计算确定，可按式（1-5-2）计算
B=Pe/（N-1）-D （1-5-2）
式中，B为排污水量（m3/h）；D为风吹损失量（m3/h）；N为浓缩倍数。
渗漏损失是指在管道和贮水系统中因渗透而损失的水量，此部分因水量较小一般可忽略不计。
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