鞍山钢铁公司给水厂循环冷却水处理方案-上海意海耐酸碱泵厂荐
净循环系统
一、 前 言
鞍山钢铁公司动力厂，为了保证设备能安全、低耗、长周期地运转，防止因循环冷却水在使用过程中，形成腐蚀结垢，菌藻及粘泥等危害，造成换热效率降低，设备使用寿命缩短，安全系数降低，检修频繁等一系列问题。对水质进行稳定处理及药剂选择就显得尤为重要。
根据贵公司水质特点、工艺条件，借鉴我厂为首钢公司及其它工厂多年的水处理经验，采用最新的水处理药剂技术成果，完成了一整套的试验工作，为贵公司系统筛选出一经济、合理的水处理方案，现将有关处理方案报告如下以供贵公司审核参考。
二、 处理技术标准
净环水按循环冷却水设计规范GB50050-95执行。
碳钢腐蚀率 ＜0.125 mm/a
铜、不锈钢 ＜0.005 mm/a
污垢沉积速率 ＜15MCM（碳钢、不锈钢、铜）
异养菌总数 ＜5×105个/ml
全铁； ＜ 1mg/l
三、系统运行参数 （贵公司提供）
系 统 名 称 循环水量
（m3/h） 保有水量
(m3) 补充新水量
（m3/h） 温差
(oC)
备注
净环水系统 4108 10000 410 15 两座高炉共用一个循环水，当一个高炉用水时，费用减半
四、系统水质及特点
循环水系统补充水水质(贵公司提供)
编号 分析项目 平均值 单位
1 P H 7-8.3
2 氯化物（Cl-） 32-39 mg/L
3 总硬度(CaCO3) 225-310 mg/L
4 总碱度(CaCO3) 150-160 mg/L
5 镁硬 61.86 mg/L
6 钙硬 85-90 mg/L
7 总溶固 420-600 mg/L
CQ型磁力驱动泵,磁力泵-上海意海耐腐蚀泵制造有限公司荣誉出品
CQ磁力泵,磁力驱动泵,磁力泵
上海意海耐腐蚀泵制造有限公司生产的上海意海牌CQ型磁力驱动泵(简称磁力泵) CQ磁力泵,磁力驱动泵,磁力泵 是将永磁联轴器的工作原理用于离心泵的新产品,设酒合理,工艺先进,具有全密封、无泄漏、耐腐蚀的特点,其性能达到国外同类产品的先进水平。磁力泵以静密封取代动密封,使泵的过流部件处于完全密封状态,彻底解决了其它泵的机械密封无法避免的跑、冒、滴之弊病,磁力泵选用耐腐蚀、高强度的工程塑料、钢玉陶瓷、不锈钢作为制造材料,因此它具有良好的抗腐蚀性能,并可以使输送介质免受污染。磁力泵结构紧凑、外形美观、体积小、噪声低、运行可靠、使用维修方便。可广泛用于化工、制药、石油、电镀、食品、电影照相洗印、科研机构、国防工业等单位抽送酸、碱液、油类、稀有贵重液、毒液、挥发性液体、以及循环水设备配套、过滤机配套。特别是易漏、易燃、易爆液体的抽送,选用此泵则更为理想。
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更多请参考：
http://www.pump-factory.cn/ArticleShow.asp?ArticleID=107 我们对该水质L.S.I饱和指数和R.S.I稳定指数的计算表明，该水质属中低硬度水质，筛选配方时，制氧系统我们着重考虑配方的缓蚀性能兼顾阻垢性能。结晶器系统由于没有用软水我们着重考虑配方的阻垢性能。
五、循环水形成的危害
冷却水在循环使用过程中，由于不断蒸发，水中的有害离子成倍增加，会导致结垢、腐蚀和粘泥滋生等危害，产生以上危害的原理及对换热器设备的影响简述如下：
1.腐蚀危害
所谓腐蚀，是指通过化学或电化学反应使金属被消耗破坏的现象。金属在循环水中由于有溶解氧的存在产生以下反应。
阳极是铁的溶解过程 Fe→Fe2++2e
阴极是氧的还原 O2+2H2O+4e→4OH-
阴、阳极综合反应 Fe2++2 OH-→Fe(OH)2（初步腐蚀产物）
在循环水系统中，主要以溶解腐蚀为主，这种腐蚀除了会造成系统的输水管线、水冷设备损坏或使用寿命减少外，还会由于腐蚀造成水冷器泄漏而引起工艺介质的污染或造成计划外的停车事故等，另外由于腐蚀会产生锈镏，会引起换热器效率下降或管线堵塞等危害。
2. 结垢危害
结垢是指水中溶解或是悬浮的无机物，由于种种原因，而沉积在金属表面，敞开式循环冷却水系统的结垢主要成分有CaCO3和腐蚀产物二种，由于缓蚀剂使用致使腐蚀产物大大减少，而以CaCO3垢，Ca3(PO4)2垢及锌垢为主要成分。
垢的产生会引起水冷设备换热器效率下降，管线的阻力增大，导致循环水量减少或细管的堵塞等，敞开式循环冷却水系统中影响结垢的主要因素是冷却水PH、Ca、总碱度、水温、换热器表面温度、表面状态等。
3. 粘泥危害
粘泥是指金属列管等内壁附着的粘质膜，生物粘泥主要有细菌及藻类等微生物的分泌产物粘附了水中悬浮杂质而形成，生物粘泥的产生主要会导致传热效率下降、列管堵塞、增加局部腐蚀等危害，影响粘泥生成主要因素与水温、PH、溶解氧、营养源等有关。
4.其它离子的危害
系统的金属管线还会因其它的离子如氯离子和硫酸根离子的存在而引起危害，Cl-和SO42-均属强腐蚀性离子，特别是氯离子由于其半径小，容易穿透钝化膜表面而产生点蚀现象。另在有污垢存在时，氯离子可以靠其穿透力进行垢下与Fe2+生成FeCl2，FeCl2进一步水解生成Fe(OH)2和HCl，导致腐蚀区溶液呈酸性，使金属的腐蚀速度加快，氯离子还是造成不锈钢点蚀及应力腐蚀的主要因素，所以冷却水氯离子的允许浓度应根据设备的材质、结构而确定。
SO42-的存在有利于硫酸盐还原菌的滋生和繁殖，并还原生成硫化氢，促进冷却水系统金属的腐蚀。
六、试验方案的确定
通过以上各项系统水质特点及分析，结合我厂的产品特点，本着技术先进、操作安全、费用经济的宗旨，我们初步筛选出配方进行论证试验。
本缓蚀阻垢剂主要有：有机膦酸盐、有机膦羧酸、磺酸盐共聚物、铜缓蚀剂、助溶剂等组成。有机膦酸盐、有机膦羧酸、磺酸共聚物、有机膦磺酸、BTA和锌盐虽有各自的特点，性能突出，但是单一投加存在投加量大，费用高的缺点。现使用的复合配方，能起到了良好的協同效應。
七、试验部分
整个试验我们分四步进行：第一步是水质稳定配方的初步试验，目的筛选对比阻垢效果最佳、配方最经济的投加浓度。第二步是旋转挂片试验，筛选出缓蚀效果最佳，投加浓度合理的配方。第三步是动态模拟试验。第四步是杀菌剂试验。
1． 静态阻垢试验（按化工部行标准鼓泡法）
（1） 实验方法提要
按设计的水质要求配制试验水,置于三口烧瓶内并加入相应的水处理剂，在恒温60℃水浴锅内受热蒸发，蒸发出的蒸汽经冷凝管冷却后又回入三口烧瓶内, 试验期间,向烧瓶内通空气,以起拌和加强水中的二氧化碳从溶进到逸出的循环过程，这种装置较符合现场运行条件。试验六小时后取出冷却并测定水中剩余的Ca2+以计算阻率。
对阻垢率的计算公式为
Ca12+ - Ca22+
η= ————————×100%
Ca02+ - Ca22+
Ca02+ ——试验前水中测出的Ca2+浓度mg/L
Ca22+ ——试验后水中测出的Ca2+浓度mg/L
Ca12+ ——空白（即不加水处理剂）试验后所测出的Ca2+浓度mg/L
（2）试验水质
配制水
（3） 试验结果
静态阻垢试验结果
试 验 配 方 阻 垢 率%
JZ-219 25-35mg/L 96.2
JZ-219 35-45mg/L 98.3
JZ-219 45-55mg/l 99．8
注：以上投加浓度均以商品浓度计。
（4）结果讨论
静态阻垢试验分别进行了3种不同药剂浓度的试验，当阻垢缓蚀剂浓度达30-40mg/L均满足水质的阻垢要求。
2. 旋转挂片试验（按化工部行业标准HG/T2159-91旋转挂片法）
（1）试验条件
试片线速度： 0.35m/s
试片面积： 28 cm2
试验时间： 72小时
（2） 腐蚀率的计算公式
K·（W1 –W2）
X = ———————
A ·T ·D
X —— 试片腐蚀速度mm/a
K —— 计算常数（当X单位为mm/a时，K值为3650）
W1—— 试验前试片称重g
W2—— 试验后试片称重g
A —— 试片表面积 cm2
T —— 试验时间 天
D ——试片密度 g/cm3
（3）旋转挂片试验结果
试 验 配 方 腐蚀率 mm/a
碳 钢 铜
JZ-219 30mg/L 0.058 0.0029
JZ-219 40mg/L 0.033 0.0023
JZ-219 50mg/L 0.028 0.0018
空 白 0.786 0.0057
（4） 结果讨论
JZ-219配方分别进行了三种不同浓度的缓蚀试验，数据表明，JZ-219投加30mg/L时均能起到良好的缓蚀效果，碳钢、铜腐蚀率远远低于GB50050-95规定，我们推荐鞍山钢铁公司炼钢厂净循环系统水处理配方为JZ-219，投加浓度为 40-55mg/L。
7.杀菌试验
微生物繁殖、粘泥滋生是使用循环水产生的三大危害之一，杀菌工作的好坏直接影响到配方效果，杀菌剂可分为二大类型，一种为氧化性杀菌剂，另一种为非氧化性杀菌剂，一般采用氧化性杀菌剂与非氧化性杀菌剂交替使用以防止细菌产生抗药性，氧化性杀菌剂一般采用通氯, JZ-701、JZ-702产品是我厂近年来开发的新型非氧化性杀菌剂，经现场多次使用，杀菌效果良好。
试验条件：
（1）试验中异养菌总数6.9×105个/ml
（2）PH=9
该药剂的杀菌试验效果见下表。
投 加 时 间 投 加 浓 度 4小时 24小时 48小时 72小时
JZ-701 100mg/L 87.0 99.8 99.5 98.7
JZ-702 100mg/L 90.3 99.9 99.8 99.0
从表中结果可以看出，JZ-701与JZ-702杀菌时间长，抑菌效果好，且投加50ppm即能达到很好的杀菌效果。建议贵厂用氧化性与非氧化性杀菌剂交替使用，以破坏细菌的抗药性，使用浓度及频率为：每月各投加非氧化性杀菌剂JZ-701、JZ-702 1-2次，使用浓度50-100mg/L，氧化性杀菌剂采用JZ-401A，每周1次,每次30 mg/L,夏季可适当提高使用频率。
八、试验结论
通过以上论证，我们推荐鞍山钢铁公司炼钢厂循环系统水采用以下处理方案：
1． 正常运行方案：
制氧净环水系统：
JZ-219 40-55mg/L 连续滴加。
2． 杀菌方案：
氧化性杀菌剂： JZ-401A每周1次,每次30 mg/L
非氧化性杀菌剂：JZ-701 、JZ-702 各投加50-100mg/L每月各1-2次，冲击性投加具体投加频率可根据现场菌藻监测进行调节。
循环冷却水系统在运行过程中，会产生较大波动，建议采用自动加药装置，连续操作，有条件可用监测换器来监测生产实际情况并及时解决所发生的问题。
3.控制运行主要控制指标及分析频率
项目 控制值 分析频率
PH 7.0-9.5 1次/4小时
M-碱度(以CaCO3计)mg/l <600 1次/4小时
钙硬(以CaCO3计)mg/l <400 1次/4小时
氯离子mg/l <500 1次/4小时
浊度 NTU <20 1次/4小时
总磷 4.0-6．0 1次/4小时
浓缩倍数 <4.0 1次/4小时
总铁 <1.0 1次/8小时
注: 若上表中各指标超出控制值，加大排污。药剂浓度超标时调节加药量。
九、技术服务承诺
贵我双方合作期间,我们将无偿提供以下服务:
1. 我们将根据贵公司的生产现状，确定准确可靠经济合理的配方。
2. 在开车期间，为用户提供现场技术服务。
3. 在正常运行过程中，进行定期现场走访，解决各类现场问题。
4. 用户水质或控制条件发生变化时，我们将及时调整配方。
5. 按时提供质优价廉的水处理药剂,送货上门。
6. 我们将与贵公司保持密切联系，真诚的希望能与贵公司进行友好合作，真正管理和使用好贵厂循环水系统，以达到系统安稳运行的目的。
十、正常运行费用估算
循环水量按4108 m3/h、温差按15 oC 、K=4.0算、贮水量按10000 m3：
药剂名称 用量（T） 单价(万元/T) 合计(万元/年)
阻垢缓蚀剂JZ-219 50 1.28 64
氧化性杀菌剂JZ-401A 15.6 1.5 23.4
非氧化性杀菌剂JZ-701 12 1.6 19.2
非氧化性杀菌剂JZ-702 12 1.1 13.2
合计 119.8
注：如浓缩倍数达不到4倍，阻垢剂的费用要增加。按实际情况而定。
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