石化行業迴圈冷卻水系統的水質處理研究論文
我國是一個缺水大國，石油企業又是用水大戶，冷卻水的用水量在總用水量的90%左右，節約冷卻水的用量是企業至關重要，而迴圈使用又是節約冷卻水的最有效措施，因此從節能、經濟及環保角度考慮，冷卻水都應該實現迴圈利用。
敞開式迴圈冷卻水系統是石化行業中最為常用工藝。但是，在該迴圈冷卻水系統的生產執行過程中常常會出現如下問題：
1)冷卻水在迴圈過程中由於蒸發造成系統水量的損失，發生濃縮作用，使水中的鈣、鎂等離子的濃度增高而析出，在管道及換熱器的內表面結垢，導致換熱器的傳熱效率下降，系統管道斷面減小，甚至堵塞管道。
2)冷去水從在冷卻他的冷卻過程，實際上是一種曝氣過程，既能散除水中的二氧化碳，又能溶解空氣中的氧氣，使水的鹼度升高，碳酸鈣沉澱，溶解的氧又能對金屬管道產生電化學腐蝕。
3)冷卻水在與空氣接觸過程中，空氣中灰塵、泥沙、微生物等混入迴圈水中，在管道表面形成汙垢;另外，混入的細菌和藻類等在迴圈水系統中生長繁殖，形成黏垢，即會堵塞管道，降低換熱器傳熱效率，又會對系統產生生物性腐蝕。
基於以上問題，使迴圈水水質在執行過程中逐步惡化，對換熱器等裝置造成危害。因此，對迴圈水水質的處理對整個迴圈水系統十分重要。
1 迴圈水處理概述
1.1 結垢控制
結構控制的主要方法有兩類：第一類是控制迴圈水中結垢的可行性或趨勢，如減少鈣鎂離子濃度、降低水的pH 值或鹼度。
1.1.1 排汙法：減少濃縮倍數
經常排放迴圈水系統中累積的汙水量，減少迴圈水中的鹽類等雜質的濃度，控制濃縮倍數來防止結垢。對於新鮮水充足的地區，控制排汙量3%～5%，有助於減少結垢。
1.1.2 酸化法：降低補充水的碳酸鹽硬度採用酸化法將碳酸鹽硬度轉化為溶解度較高的非碳酸鹽硬度。當迴圈水中鈣硬度與鹼度之和大於1 100 mg/L，且穩定指數小於3.3 時，宜採用加酸處理。其化學反應式如下：
Ca(HCO3)2 +H2SO4→CaSO4 +2CO3↑+2H2O
Mg(HCO3)2 +HCl→MgCl2 +2CO3↑+2H2O
1.1.3 投加阻垢劑
向水中投加化學藥劑,使水中的碳酸鈣等處於過飽和的亞穩定狀態，提高水的極限碳酸鹽硬度。阻垢劑具有靜電排斥作用，使顆粒間相互排斥，呈分散狀態懸浮在水中，增加了碳酸鈣在水中的溶解作用，使硬垢變軟、垢層鬆軟。常用的阻垢劑有聚磷酸鹽、有機磷酸鹽聚羧酸類聚合物等。
1)聚磷酸鹽——迴圈水中使用的是六磷酸鈉和三聚磷酸鈉，他們既有阻垢作用，有又緩蝕作用。六磷酸鈉的投加量一般控制在1～5 mg/L, 三聚磷酸鈉加藥量控制在1～5 mg/L。
2)有機磷酸(鹽)——有機磷酸及其鹽類具有良好的阻垢作用，它的性質與聚磷酸鹽相似，但比聚磷酸鹽穩定，即使較高溫度下也不宜水解。有機膦酸(鹽)也同時具有緩蝕和阻垢的作用。有機磷酸(鹽)投加量一般控制在 1～5 mg/L。
1.2 微生物控制
微生物和藻類的生長會產生黏垢，黏垢導致腐蝕和汙垢，因此如何控制微生物的滋生對迴圈水水質穩定有很重要的作用。其控制方法有以下幾種：
1.2.1 對補充水的進行前處理
經過處理的補充水，不僅可以去除懸浮物，而且可以去除部分細菌。
1.2.2 增加旁濾設施
使部分迴圈水透過過濾，可以有效的除去系統中的部分懸浮物及藻類。大、中型迴圈冷卻系統常採用石英砂過濾器進行旁濾處理。小型迴圈冷卻水系統可採用濾芯過濾器處理。一般旁濾處理的水量佔迴圈水量的1%～5%。
1.2.3 投加殺生劑。
通常投加的殺生劑可分為氧化型及非氧化型等。
目前常用的氧化殺生劑有氯及次氯酸鹽等。氯具有殺生能力，價格低廉，來源方便等優點，一般氯的投加量控制在0.5～1.0 mg/L，餘氯控制在0.1～0.5 mg/L 左右。
二氧化氯的殺生能力較強，殺生作用較氯快，藥劑持續時間長。投加量控制在0.2～0.6 mg/L，剩餘總的有效氯控制在0.2～0.4 mg/L 左右。非氧化型殺生劑具有如下優點：高效、廣譜、低毒，pH 值適用範圍廣;對剝離微生物粘泥有較好的作用，且不與阻垢劑、緩蝕劑不相互干擾;易於降解。非氧化型殺生劑常與氧化類殺生劑一起使用。常用非氧化型殺生劑包括：氯酚類、季銨鹽類等。
1.3 迴圈水的濃縮倍數對水質、補水量的影響迴圈冷卻水含鹽量與補充水含鹽量之比稱作濃縮倍數。
如果排汙量大，N 值小，則補充水量和水處理藥劑耗量較大，並且會由於藥劑濃度不足而難控制腐蝕。適當減少系統的排水水量和補充水量，增大N 值，可節約用水和水處理藥劑，減少對環境的汙染。但是，如果過分提高N，會導致冷卻水含鹽量顯著增大，有結垢或腐蝕的危害。通常情況下敞開系統的.設計濃縮倍數不宜小於5.0，且不應小於3.0，直冷系統設計濃縮倍數不應小於3.0。
1.4 迴圈水系統的清洗、預膜
儘管採用如上的方法可以有效的避免結垢、腐蝕等危害，但是，在系統執行一段時間後，系統中仍會形成一層沉積物。另外，系統剛剛安裝完畢後，管道中會存有鐵鏽、泥沙等雜質，因此在迴圈水系統執行前或每次停檢時對系統的清洗十分必要，常用的清洗方法可分為物理清洗和化學清洗。
物理清洗主要包括人工清洗、風洗、水洗等;化學清洗包括酸洗、鹼洗和絡合劑清洗等，其中酸洗一般採用5%～15%的鹽酸配合一些緩蝕劑，如苯胺、烏洛托品等;鹼洗常用強鹼性或鹼性藥劑做為清洗劑，兩種清洗方式交替使用;絡合劑清洗劑有聚磷酸鹽、乙二胺乙酸(EDTA)等，絡合劑清洗腐蝕小、費用高，往往用於兩次停檢之間的不停車清洗。
預膜是在清洗後，系統執行之前，透過投加預膜藥劑，使金屬表面形成一層保護膜，以減緩系統的腐蝕，預膜劑一般採用系統投加的緩蝕劑配方，亦可以根據需要採用專門的預膜劑配方。
2 結 論
敞開式迴圈水系統在執行過程中常常伴隨著結垢、腐蝕及微生物等一系列問題，透過投加緩蝕阻垢劑，殺生劑等藥劑並結合旁濾、排汙、補水等措施，可有效的保證系統的穩定執行。另外，在系統的執行初期及停檢大修時，對整個系統進行清洗、預膜也對保證系統的穩定執行有著非常重要的作用。
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