淺談制冷系統(tǒng)循環(huán)冷卻水的水質(zhì)處理

韋冬梅

（南寧化工股份有限公司，廣西 南寧530031）

南寧化工股份有限公司化合廠循環(huán)水崗位負(fù)責(zé)給本廠和PVC廠制冷機(jī)組提供循環(huán)冷卻水，冷卻水通過冷卻塔時(shí)，把空氣塵埃中的有機(jī)物﹑微生物等帶入水中，使?jié)岫仍黾樱槐緩S地處南方，冷卻水的溫度很適合菌藻的生長，不斷生長的藻類會(huì)形成生物粘泥；異氧菌、鐵細(xì)菌等細(xì)菌的大量繁殖，造成管道內(nèi)壁腐蝕，形成鐵銹皮脫落，影響冷凝器的換熱；另外循環(huán)水中的鈣﹑鎂離子會(huì)隨著制冷系統(tǒng)冷凝器換熱時(shí)水溫的升高形成水垢，附著在冷凝器銅管的內(nèi)壁，形成致密水垢（主要是碳酸鈣垢）。水垢和污垢結(jié)合在一起會(huì)引起或加重設(shè)備腐蝕，嚴(yán)重影響冷凝器的換熱效果，造成冷量不足，不得不降量生產(chǎn)甚至停車。因此必須進(jìn)行水質(zhì)處理，以保證整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)的換熱效率和使用年限。

1 現(xiàn)狀

本廠循環(huán)水系統(tǒng)采用不銹鋼、碳鋼、銅等材質(zhì)，設(shè)計(jì)循環(huán)水量 3200m3·h－1，滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)循環(huán)水量甚至超過最大設(shè)計(jì)能力。由于未進(jìn)行水質(zhì)處理，制冷機(jī)組蒸發(fā)器、冷凝器換熱效果差，機(jī)組常常發(fā)生喘振、冷凝器壓力高等設(shè)備故障，影響制冷效果，冷量不足使得生產(chǎn)崗位只能降量生產(chǎn)或者停車檢修；另一方面，未進(jìn)行水質(zhì)處理的時(shí)間較長，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，制冷機(jī)組油冷卻器不時(shí)漏油，使得循環(huán)冷卻水的含油量大，容易滋生細(xì)菌，水質(zhì)容易變壞，嚴(yán)重影響制冷效果。為不影響生產(chǎn)，車間采取的處理方法是一邊排污一邊加入補(bǔ)充水進(jìn)行置換，每次需要連續(xù)置換3d水質(zhì)才基本正常，造成水資源極大浪費(fèi)，生產(chǎn)成本居高不下，更不利于節(jié)能減排。表1為該廠循環(huán)水補(bǔ)充水（河水）的水質(zhì)情況。

表1 補(bǔ)充水（河水）水質(zhì)

2 解決方案

對管道垢樣進(jìn)行分析的結(jié)果是：垢樣中碳酸鈣的含量高達(dá)70%以上，而氧化鐵等雜物的含量僅占20%～30%。因此，該循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中主要的問題是水垢的堵塞及藻類的清除。針對該水質(zhì)特點(diǎn)，我們通過實(shí)驗(yàn)確定了相應(yīng)的水處理配方及處理方案，該方案在嚴(yán)格控制腐蝕和結(jié)垢的同時(shí)兼顧殺菌。為此，必須對冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行藻類剝離、除垢清洗、預(yù)膜和水質(zhì)穩(wěn)定處理，以控制設(shè)備的腐蝕。同時(shí)對該系統(tǒng)存在的工藝及管理的問題進(jìn)行改進(jìn)。

2.1 水質(zhì)處理

2.1.1 藥劑選擇

針對該水質(zhì)特點(diǎn)，經(jīng)過多次取樣做小型實(shí)驗(yàn)，確定使用某公司研制的下列水處理劑進(jìn)行清洗維護(hù)，可保證完全清除水垢又可使設(shè)備不被腐蝕。

表2 水處理用化學(xué)藥品的使用及性能指標(biāo)

2.2.2 化學(xué)清洗步驟

水沖洗：運(yùn)行時(shí)間24～48h，操作要求：水池內(nèi)注滿水，開泵循環(huán)，將系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)械雜質(zhì)和懸浮物沖洗干凈。

滲透剝離清洗：運(yùn)行時(shí)間24h，操作要求：在系統(tǒng)中，以800mg·L－1的濃度，投加滲透剝離劑LXS-128計(jì)136kg，循環(huán)清洗24h。利用該藥劑的除油作用，去除油污、滲透、疏松和溶解腐蝕產(chǎn)物及粘泥（注：清洗過程中若泡沫過多，可按系統(tǒng)水量，投加 1～2mg·L－1的消泡劑）。

水質(zhì)監(jiān)測：每2～4h，分析循環(huán)水pH、總鐵。繪制總鐵～時(shí)間變化曲線，以確定操作轉(zhuǎn)換時(shí)間。

系統(tǒng)換水：運(yùn)行時(shí)間24～48h，操作要求：清洗結(jié)束后，采用同時(shí)補(bǔ)排水的操作方法，將清洗液置換出系統(tǒng)，有條件時(shí)，可將循環(huán)水池排空，進(jìn)行清池，以確保清洗后的循環(huán)水達(dá)到如下指標(biāo)：pH值：7～9，總 Fe＜1mg·L－1。

水質(zhì)監(jiān)測：置換排放過程中，每隔4h分析循環(huán)水pH值、M堿度、濁度、總Fe等指標(biāo)，確定置換時(shí)間。

防腐預(yù)膜：運(yùn)行時(shí)間72h，操作要求：系統(tǒng)水質(zhì)達(dá)標(biāo)后，以500mg·L－1的濃度，投加有機(jī)防腐預(yù)膜劑LXY-175計(jì)85kg，系統(tǒng)熱態(tài)預(yù)膜 24h，冷態(tài)預(yù)膜48h。

水質(zhì)監(jiān)測：預(yù)膜過程中，控制系統(tǒng)總磷50～70 mg·L－1，預(yù)膜效果監(jiān)測：碳鋼監(jiān)測試片表面可見藍(lán)色光暈，不銹鋼試片表面光潔，銅試片表面顏色變暗。

2.2.3 正常運(yùn)行

置換預(yù)膜液：系統(tǒng)正常運(yùn)行后24h，應(yīng)采用連續(xù)補(bǔ)排水的方式，對系統(tǒng)中的預(yù)膜液進(jìn)行適當(dāng)置換，確保系統(tǒng)水質(zhì)達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn)：pH 值 8.3～8.5，濁度≤40Ntu，總磷酸鹽≤7mg·L－1。

基礎(chǔ)投加：系統(tǒng)水質(zhì)達(dá)標(biāo)后，按照系統(tǒng)保有水量計(jì)，以 50mg·L－1的濃度，在循環(huán)水池中一次性投加阻垢緩蝕劑LXZ-181，使系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。

2.2.4 水處理日常運(yùn)行管理

阻垢緩蝕劑投加量管理：系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行后，每天根據(jù)系統(tǒng)補(bǔ)充水量，按 50mg·L－1濃度，投加阻垢緩蝕劑（LXZ-181），可將此投加量通過自動(dòng)加藥裝置均勻投加。

殺菌滅藻劑投加管理：系統(tǒng)細(xì)菌總數(shù)超標(biāo)或目測冷卻塔填料及支撐架、池壁菌藻滋生嚴(yán)重時(shí)，可交替投加氧化型殺菌劑或非氧化型粘泥剝離劑。投加次數(shù)為氧化型殺菌劑隔周投加一次，非氧化型粘泥清洗劑一般隔周投加一次（即兩種殺菌劑交替投加）。

水質(zhì)管理：每7d取樣分析循環(huán)水系統(tǒng)pH值、電導(dǎo)率、鈣硬、全堿度、總鐵、總磷、Cl-等指標(biāo)，并根據(jù)相應(yīng)分析數(shù)據(jù)適當(dāng)加藥調(diào)節(jié)。表3為本廠的循環(huán)水水質(zhì)控制指標(biāo)。

2.3 漏油處理

為了避免油冷卻器穿漏而導(dǎo)致漏油污染水質(zhì)，定期對油冷卻器進(jìn)行檢修，腐蝕嚴(yán)重?zé)o法修補(bǔ)的油冷卻器應(yīng)進(jìn)行更換，原先廠里采用的是定期隔油的方式，改進(jìn)后采用根據(jù)現(xiàn)場循環(huán)水的水質(zhì)情況不定期隔油的方式，在水質(zhì)差時(shí)增加隔油次數(shù)，避免細(xì)菌滋生。

2.4 更換舊設(shè)備

表3 循環(huán)水水質(zhì)控制指標(biāo)

把原有冷卻塔的填料進(jìn)行規(guī)整，不能使用的進(jìn)行更換，并將填料上的垃圾清理，改善了布水不均的狀況，提高了冷卻塔的效率。原先冷卻塔風(fēng)機(jī)經(jīng)常出故障，檢修配件需從廠家采購，檢修周期較長，影響正常生產(chǎn)，針對這一狀況，利用全廠停車檢修的時(shí)間，對風(fēng)機(jī)進(jìn)行較為徹底的檢修，及時(shí)更換相應(yīng)的部件，并加強(qiáng)對風(fēng)機(jī)等設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)。正常開車后，風(fēng)機(jī)一直正常使用，較少出現(xiàn)問題。

3 應(yīng)用效果

在進(jìn)行水處理的同時(shí)，逐臺對制冷機(jī)組冷凝器、蒸發(fā)器循環(huán)冷卻水列管進(jìn)行高壓清洗，以便進(jìn)行水處理前后的對比。正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，機(jī)組運(yùn)行狀況良好，之前因?yàn)槔淠?、蒸發(fā)器換熱效果差引起的喘振現(xiàn)象大為減少，只在夏季天氣炎熱，循環(huán)水溫較高的情況下偶有發(fā)生，因機(jī)組制冷量不足導(dǎo)致降量生產(chǎn)的現(xiàn)象大大減少，保障了生產(chǎn)。自2010年2月實(shí)施水質(zhì)處理以來，一年的現(xiàn)場實(shí)踐表明，效果顯著。2011年1月大檢修拆開冷凝器、蒸發(fā)器兩邊封頭，發(fā)現(xiàn)冷凝器、蒸發(fā)器循環(huán)冷卻水列管表面污垢和黏泥很少，列管內(nèi)壁干凈，沒有堵塞現(xiàn)象發(fā)生，說明阻垢效果很好。日常分析表明，緩蝕效果也不錯(cuò)，其中碳鋼、不銹鋼、銅的 腐 蝕 率 平 均 為 0.075mm·a－1、0.005mm·a－1、0.005mm·a－1，符合國家標(biāo)準(zhǔn)。 冷卻塔框架及循環(huán)水池內(nèi)、循環(huán)水管表面不生藻類及青苔，表明殺菌劑效果達(dá)到要求。更換和檢修油冷卻器后，幾乎沒有再發(fā)生漏油事故，不會(huì)造成水質(zhì)污染。水質(zhì)控制好之后，除非出現(xiàn)突發(fā)水污染事故，幾乎不用排水置換，大大節(jié)約水資源。綜上所述，采取的解決方案確實(shí)有效可行。

［1］ 高溪，陳洪波.煉油廠循環(huán)冷卻水技術(shù)的研究及應(yīng)用［J］.工業(yè)水處理，2009，（10）：80-82.

［2］ 蔡世軍，趙新義，王瑩瑩.循環(huán)冷卻水節(jié)水技術(shù)研究進(jìn)展［J］.工業(yè)水處理，2009，（3）：4-7.