闭路循环水系统系统腐蚀与防护方案设计

摘要：通过对闭路循环水系统腐蚀机理、腐蚀防护必要性的阐述，最后提出对闭路循环冷却水的水处理方案。

关键词：循环水 腐蚀 防护

一、前言：

闭路循环水系统通常在一次填充后，在没有补充明显数量水的情况下运转较长时间。闭路循环水系统既可以加热，又可以用于冷却。在闭路循环水系统中，通常通过辅助的开放式冷却物流或强制通风将热量散失，理论上水是没有损失的，但在实际应用中通常会由于在蒸发器、密封和阀门等处有泄漏而导致水的损失。

二、闭路循环水系统腐蚀机理

闭路循环水系统实际应用过程中通常的温度变化在5～8℃，存在着腐蚀、结垢和微生物繁殖的问题。

1、腐蚀：

腐蚀电池的建立基于以下几种情况：

（1）、水中溶解氧反应

在闭路系统内，通常由于系统需要补充水，氧便随补充水从泵、阀门等进入系统，水中溶解氧存在，就会发生氧腐蚀，氧会由于发生腐蚀而非常快的消耗掉。

（2）、异金属的耦合

当不同金属存在时，由于它们的电位差不同而导致电化学腐蚀。而在闭路循环水系统合金往往会存在，不同的金属间就会发生电偶腐蚀。

（3）、浓度差电池

在电解液中不同两点的电解质浓度差异会加速腐蚀。这种差异主要体现在裂缝处或垢下的金属表面，好的设计应当使裂缝的影响减少到最小，另外适当的水处理会消除垢物的存在。

2、水垢

理论上，在实际的闭路循环水系统，水垢的形成因素非常少，以至于它们对设备表面没有明显的影响。然而在一些补充较多水的系统，一些额外的水垢会随补充水的增加而不断积累，比例会越发明显。这种情形在较高热的物流系统会很快发生结垢，严重时导致停车。正是由于这个原因，大多数闭路循环水系统都加注水垢抑制剂来预防此类问题的发生。

3、其它垢物

典型的闭路循环水垢物包括：腐蚀副产品，泥沙，切割油脂，混合物，建筑碎片，工艺侧污染物，烃和铸造油脂，很多垢物都是系统新建时的残留物、随补充水带入的污染物、工艺泄漏物以及较差的腐蚀控制。

4、微生物繁殖

微生物繁殖变得严重主要基于以下原因：补充水带入较多氧、碎屑和营养物而有利于菌体培养；工艺泄漏可提供大量的养分。

许多采用与大气接触的储罐或由空气从密封处泄漏，因此氧会接近于饱和。

微生物的问题能够引起结垢、腐蚀和传热损失。

三、 闭路循环水系统水处理的必要性

不经过处理的闭路水系统都有比较严重的腐蚀和微生物的问题，目前闭路水项目都要求进行处理，经过处理后可以解决闭路水存在问题，对设备进行保护，达到如下目的。

1、提高设备运行的稳定性

解决了腐蚀结垢和微生物等问题，会使设备在稳定的状态下运行，可以减少操作的波动，减少维护的费用，进而降低运行成本。

2、延长设备使用寿命

减少腐蚀，可以大大延长设备的使用寿命，经过处理后，腐蚀速率大约可以减少到原来的1/3，由腐蚀影响的蚀设备寿命可以提高三倍。

3、设备清洁提高冰机效率

通过对腐蚀、微生物和生物粘泥的处理，可以使设备表面清洁，提高热交换效率，进而提高冰机的效率。

4、节省补充水

不经过处理的闭路水系统，经常会因为腐蚀和微生物问题，造成系统总铁或浊度偏高，必须进行排水置换，耗费大量的补充水。经过处理后可以很好的解决腐蚀和微生物问题，减少补充水的消耗量。

5、减少工艺介质泄漏避免生产事故发生

存在腐蚀的冷冻水系统，有时会由于腐蚀造成工艺介质大量泄漏至冷冻水中，造成生产事故，除了全部排污置换外还会造成装置停工，损失巨大。经过处理后，可以避免由于水侧腐蚀造成的泄漏等生产事故。

6、节省能源

冰机系统排放的水，都是经过冰机降温处理之后的水，水的成本很高，因为腐蚀和微生物等问题造成的不必要排水，会直接损失大量的水和电能，经过处理后可以解决腐蚀和微生物等问题，进而节约大量的能源。

四、闭路循环水系统处理技术方案介绍

1、闭路冷冻水系统现状：

目前辽阳石化尼龙厂闭路冷冻水系统，系统容积250 m3，系统循环量500 m3/h， 主要材质为碳钢、不锈钢、铜。PH： 7.02 Fe ： 5.1ppm 浊度 ： 33 ppm，在现场检修时发现腐蚀非常严重，必须通过水处理技术控制腐蚀与结垢现象的发生。

2、闭路水系统运行目标：

依据工业循环水处理标准： 碳钢腐蚀速率

3、处理方案：

3.1 水系统

3.1.1系统清洗：装置停车检修开工运行对循环闭路系统要彻底清洗以除去施工或运行时留下的焊渣，泥土，锈熘、油脂等。针对5℃水系统目前的情况，应做一下简单的化学清洗，具体如下：

在清洗时一次性加杀菌剂50 Kg（浓度为200ppm），分散剂50 Kg（浓度为200ppm），循环运行24 小时，排污置换，置换后水质指标应达到总铁含量小于0.5 mg/L，浊度小于0mg/l。

3.1.2、预膜和正常运行

清洗结束后，注入脱盐水并投加缓蚀阻垢剂， 提高碳钢、不锈钢、铜抗腐蚀的能力，同时对杂质有分散功能，可以保证换热设备表面清洁，避免结垢从而保证换热效率。

初始投加浓度为5L/M3，按现场条件匀速投加，测定系统中缓蚀阻垢剂浓度为1500-2000ppm。由于现场闭路水系统有可能出现水损失情况，需要补充药剂。

保持这种浓度运行72小时，为达到最佳控制效果，预膜结束后需要进行排水置换，在排水置换过程监测缓蚀阻垢剂浓度，当浓度小于750ppm时，同时监测系统总铁和浊度，如果此时总铁10FAU，需要继续排污置换，待总铁和浊度达到指标时，停止排污置换，再进行补加缓蚀阻垢剂，监测缓蚀阻垢剂浓度大于620ppm，维持这种药剂浓度正常运行。

3.1.3、细菌控制

每个月投加2-3次杀菌剂，投加浓度为150-200mg/L（视细菌总数而定），按现场条件匀速投加，控制细菌总数及因细菌而引起的生物粘泥问题。

4、控制参数

系统以脱盐水为补充水。由于系统是闭路式的，与外界无接触，正常情况下，该闭路循环水系统基本上是稳定的。药剂浓度的变化取决于系统的泄漏及补充水的情况。系统的密闭情况越好，泄漏越小，则药剂浓度下降越慢，药剂消耗也就越少。为达到最佳的处理效果，必须将运行参数控制在以下的范围内：控制指标：PH>8.5总铁含量 620ppm 。

参考文献：

[1] 《金属腐蚀学》 国防工业出版社出版，2002年9月第一次印刷