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第35卷第8期·46·CHINARUBBER/PLASTICSTECHNOLOGYANDEQUIPMENT橡塑技术与装备作者简介：冯琼（1968-），男，工程师，主要从事设备管理工作。收稿日期：2008-10-06冯琼，张秋红，冯平平(中国神马集团橡胶轮胎有限责任公司，河南平顶山467001)摘要：循环冷却水在循环使用的过程中，往往在系统中产生结垢、腐蚀和生物粘泥。介绍了橡胶轮胎公司循环冷却水处理的运行评价和处理方案。实践证明，选择正确的药剂配方，合理的操作方法，良好的运行管理，可以使系统安全可靠地运行。关键词：循环冷却水；评价；水处理；清洗预膜中图分类号：TQ330.46文章编号：1009-797X(2009)08-0046-05文献标识码：BDOI：10.3969/J.ISSN.1009-797X.2009.08.009工业循环水运行评价和处理方案中国神马集团橡胶轮胎有限责任公司为适应生产所需，曾于1998年对循环水系统进行技术改造，改造后循环冷却水系统的昀大供水量由原来的400m3/h增加到1200m3/h，并采用腐植酸系防垢技术作为循环水冷却系统的水处理剂。近两年来为缓解缺水与经济发展的矛盾、节约水资源和保护环境，国家不断上调水资源费和污水处理费的征收价格，使企业的生产成本也随之增加。为降耗增效，我公司及时制定了节能规划，在《工业水管理制度》中规定水的重复利用率＞90%（循环水占工业用水的80%以上），这样就要求必须有效的提高水的循环重复利用率，为达到此目的，必须确保循环水系统的安全可靠运行。1循环冷却水处理流程、工艺参数及设备介绍循环冷却水处理流程是根据循环冷却水水质标准、补充水水质指标、浓缩倍数、热交换设备对污垢热阻值和腐蚀率的要求，考虑保护环境、节约用水、水质稳定、经济合理，同时吸取成功的运行经验，通过技术经济比较后确定的。我公司原循环冷却水处理系统如图1所示。循环冷却水系统的主要设备由4台生产1—冷却塔；2—冷却塔供水泵；3—热水池；4—冷水池；5—生产供水泵；6—水表图1改造前工艺示意图供水泵（型号为ISG-200-400（I），Q=400m3/h，H=50m）、4台冷却塔供水泵（型号为ISG-200-315（I），Q=400m3/h，H=32m）和一台型号为BNB-1200的冷却塔组成。其循环水量：700~1000m3/h，补充水量：20~25m3/h。循环冷却给水压力0.5MPa、温度≤32℃；循环冷却回水压力温度35~40℃,浓缩倍数保持在2.5~3.0之间，系统一直采用腐植酸系防垢技术的方式运行。生产给水通过循环水泵将冷水池的水加压后进入循环冷却给水管道，供应生产冷却用水。冯琼等·工业循环水运行评价和处理方案2009年第35卷·47·设备管理与维护循环冷却回水则通过循环冷却回水管道依靠重力回流到热水池，经冷却塔供水泵送到冷却塔的配水系统均匀分布后，在冷却塔内自上而下进行气水换热降温，冷却后进入冷水池，再通过循环水泵加压供出。如此循环往复。2循环冷却水系统的特点、存在的问题及运行评价2.1循环冷却水系统的特点（1）轮胎公司换热设备繁多（如空压机、密炼机、开炼机、挤出机、水泵等），并且大小不均，且材质多样，热介质温度不一，给水处理运行带来一定困难；（2）循环水冷却塔不是一个全封闭系统，塔池与外界直接接触，由外界带来的污染物比较多。由于塔池周围的尘土、泥沙、杂草、树叶等杂物，在风天极易进入冷却塔水池，循环冷却水在冷却塔中进行热交换时，这些杂质就进入到循环水中，造成系统悬浮物、浊度偏高；（3）我公司采用地下井水作为循环水的补充水，水中的Ca、Mg等离子硬度及碱度均较大，溶固含量高。2.2循环冷却水系统存在的问题冷却水在循环系统中不断循环使用，由于水温升高、流速变化、蒸发、各种无机离子和有机物质的浓缩，冷却塔和冷却水池在室外受到阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的进入，以及设备的结构和材料等多种因素的综合作用，会造成系统结垢、氧腐蚀、有害离子腐蚀和微生物腐蚀等。2000年底，我们对公司循环水的运行状况调研，发现由于水质、水处理工艺管理及水处理设施等方面的原因，致使工业循环水在运行过程中出现了结垢严重和菌藻生长并伴随腐蚀的产生。水垢的附着、设备腐蚀和微生物的大量滋生，导致了系统粘泥污垢堵塞管道、水质指标低劣、换热效率下降，极大的影响了循环冷却水系统的正常运行，影响生产甚至会出现严重事故。同时由于循环水钙硬度和总碱度仍在增加，导致浓缩倍数减少、补充用水量提高。2.3循环冷却水系统的运行评价依据调研的情况，根据补充水的水质状况、冷却水的运行状态和对冷却塔结垢样品进行了分析，提出了该系统的运行评价如下。（1）补充水（井水）水质分析见表1。表1补充水质分析项目PHCa2+Mg2+硬度总碱Cl－SO42-SiO2化验结果7.4789.414.128224621.020.820.5注：除PH外，其他项目的单位均为mg/L。由表1中数据可看出我公司补水水质硬度、碱度高，以这样的补水水质计算，我公司循环水的浓缩倍数昀好为3.0~3.5倍。（2）循环水水质分析见表2。表2循环水质分析项目PH浓缩倍数钙硬总碱浊度化验结果8.602.4610.3360.225注：除PH外，其他项目的单位均为mg/L。根据以上水质分析结果显示循环水的钙硬+碱度已超过900mg/L，表明该循环水系统为结垢型。现场取冷却塔垢样分析，垢层中灼烧残重为35%~40%，证明该系统为结垢型伴随污泥堆集。我们随即对设备的运行状况展开调查：（1）LW型水冷式空压机是采用往复、脉冲式工作原理，自然空气通过一、二级压缩，压力昀终达到0.8MPa/cm2、终出口温度在冷却后仍然达到160℃，为了保证设备的正常运行，采用了循环冷却水进行冷却。通过分解空压机水套、水管道，发现在结垢昀严重时，φ120的进水管内径只剩φ50，φ40的管道基本完全堵塞，结垢致密，十分坚硬，昀大厚度达40mm；冷却水套基本不能过水，已基本起不到冷却作用。（2）冷却塔填料层带垢层厚度平均为1.5~2mm，已经阻止水的均匀喷淋和水膜的生成,冷却塔效率降低。按要求中温机械通风式凉水塔降温效率应为7~9℃，该塔因藻类和垢层堵塞已达不到设计效率。（3）密炼机、开炼机辊筒内腔的垢层厚度平均在2mm以上，冷却效率降低。第35卷第8期·48·CHINARUBBER/PLASTICSTECHNOLOGYANDEQUIPMENT橡塑技术与装备综上所述对循环水水质运行评价为：工业冷却水系统从水质而言为轻度结垢型水质，从运行状况看已造成大部分换热部位的水垢沉集，导致循环冷却水系统存在着运行能耗高、降温效果差的问题，已不能适应生产所需。对循环冷却水系统必须实现优化运行，即通过规范操作，提高运行人员的技术水平，合理利用和改造现有的水处理设施，使系统处理效率昀高。为提高装置能力、降低运行成本，我们于2001年上半年对该系统进行了改进。3水处理方案根据系统的现状和特点，以经济合理的处理观念，结合公司的实际，确定公司改造的水处理系统如图2所示，其工艺流程为：生产给淀池，以促使其沉淀后排除，避免堵塞冷却管道或生成泥垢。沉淀物用泥浆泵从沉淀池中的集泥坑中抽走。（2）增设旁流水处理系统循环冷却水在循环过程中，大气中的灰尘、粉尘等各种杂质，均会通过冷却塔进入循环水系统，它们会使循环水浊度增大。在用化学药剂处理循环水过程中，腐植酸药剂与杂质和结垢物质络合而在水系统中积累。由于原设计中没有旁滤设施，这个问题很难有效解决，只有通过加大排污量来降低水中的浊度。这样浪费了不少补充水，浓缩倍数也上不去，同时也达不到节水和环保的要求，这就要求必须将循环水的处理模式做些改变，增设旁流水处理系统，控制好旁流量和进、出旁流设备的浊度，就可保持系统长时间运行下的浊度在控制指标内，减少污垢形成。旁流水处理的目的是保持循环冷却水水质，使系统在满足浓缩倍数的条件下有效、经济地运行。考虑经济合理，同时吸取成功的运行经验，旁流过滤设备选用重力式无阀滤池，滤料选用石英砂，过滤能力100m3/h，进水浊度要求小于20mg/L。它是根据虹吸原理采用滤后水反冲洗，不设置反冲洗水泵；滤前进水、滤后出水、反洗供水、反洗排水均依靠水力控制自动工作。反冲洗时杂质将随反洗水排出系统。由于反洗水中杂质浓度比排污水高得多，所以系统排出的杂质多而消耗的水量少，即通过旁滤可使排污量显著降低，达到降低对补充水水质的要求，减少排污水量、补充水量，从而保护环境、节约用水。（3）更换冷却塔填料冷却塔的主要作用是对循环冷却水进行冷却。填料和喷头是冷却塔进行降温的关键部件，其降温性能如何直接影响冷却塔的效果。原有填料存在着老化、塌方、结垢、堵塞、脱落等一系列问题，造成冷却效果差、夏季水温降不到设计温度的不利影响。我们在本次改造时用双向波PVC填料替代原来的大斜波玻璃钢填料，其抗破碎性和耐压性更好，消除了原填料碎片进入循环水中堵塞管道现象。其片形由正1—冷却塔；2—冷却塔供水泵；3—热水池；4—生产供水泵；5—冷水池；6—水表；7—过滤器；8—沉淀池图2改造后工艺示意图水通过循环水泵将冷水池的水加压后进入循环冷却给水管道，供应生产冷却用水。循环冷却回水则通过循环冷却回水管道依靠重力回流到热水池，一部分经冷却塔供水泵送到冷却塔的配水系统均匀分布后，在冷却塔内自上而下进行气水换热降温，冷却后进入沉淀池，沉淀后溢流至冷水池；另一部分经冷却塔供水泵送到旁流水处理系统，进行处理后进入冷水池；再通过循环水泵加压供出。如此循环往复。具体的水处理方案如下。3.1进行水处理设施改造（1）增建沉淀池因腐植酸系除垢剂在防垢、阻垢过程中形成絮状沉淀物，因而必须在系统中修建一座沉冯琼等·工业循环水运行评价和处理方案2009年第35卷·49·设备管理与维护弦波和梯型波分段错位的直波组成，强化了水气扰流和减缓下泄速度，提高了填料的散热质量，由于增大了通孔面积，可防止泥垢堵塞。将原有的玻璃钢旋转布水器改为轻质不锈钢的，喷头选用三溅式喷头，增加了布水的均匀性，提高了散热效果。更换填料和旋转布水器后，在风机运行时间相同的情况下冷却水温度较以前下降1~2℃，大大改善了冷换设备的工艺条件。在气温不高的情况下，可通过停运风机实现节能。（4）改变循环水塔池周围的环境，硬化塔池周围地面，并注意保持其周围的环境卫生，防止尘土、泥沙等杂物进入塔池。3.2对设备进行单机清洗由于公司的循环水水质处理不善，在冷却腔传热面形成垢物况集。垢物的硬度大，采用机械除垢等方法难以清洗，必须采用化学方法进行清洗，原理示意图见图3所示。其原理是利用泵将配好的清洗液通过联结装置送入清洗设备的内腔冲释来完成除垢的。3.3系统清洗预膜在单台清洗结束后，对整个系统作不停车系统清洗，主要目的是将管路和泵体内的污垢清理掉，以对新鲜的金属表面进行预膜保护，防止腐蚀的产生。具体操作程序为：（1）将水池内的水保持在1/3水位，以供水泵可以吸取为限；（2）根据水量投加CJ-201200×10-6，运转46~50h，观察水体浊度，待浊度上升平稳后，补排水降浊度在20mg/L左右；（3）将水池内的水保持在1/3水位，投加CJ-701清洗预膜剂300×10-6，开泵运行，每隔1~2h分析循环水浊度、硬度、PH等指标，监测清洗效果和确定清洗时间，待浊度上升趋势平稳，铁离子上升在500~1000mg/L之内时，保持PH值在3.5~4.0运行12h结束，补水至标准水位，投加JSF-601200×10-6运行48h，清洗预膜结束。3.4确定水质稳定剂继续选用腐植酸系除垢剂作为循环水的水处理剂，其性状无毒、无害，褐黑色粉末或颗粒状，易溶于水，弱碱性，比重约0.9mm/cm3，是一种含有芳香结构大量官能团有机大分子化合物，有较多的含氧活性基因，较强的吸附、交换、络合和螯合能力。具有防垢、阻垢、缓蚀和防青苔滋生方面的作用；通过分析其阻垢、缓蚀效果，浓缩倍数应控制在3.0~3.5，投加浓度为30~40mg/L。3.5ZHS-X型腐植酸系水稳定剂的投用控制3个水池的水位线距池顶以下1m深处，根据水位控制线来确定增