循环水系统设备工艺优化运行总结

摘 要：简要介绍循环水系统及其重要性，从水质管理、加药管理以及设备工艺优化等介绍了一些方法和做法，从而提高系统处理效率。

关键词：循环水处理 系统优化 水质管理 工艺优化

河南永银化工实业有限公司是一家以氯碱生产销售为主的基础化工企业，有4套自然通风冷却塔，属于敞开式循环冷却水系统。为降低消耗，提高经济效益，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，使系统处理效率最高。

一、循环水系统简介

循环水冷却通常分为密闭式循环水冷却系统和敞开式循环水冷却系统。密闭式循环水冷却系统中，水是密闭循环的，水的冷却不与空气直接接触；敞开式循环水冷却系统，水的冷却需要与空气直接接触，根据水与空气接触方式的不同，可分为水面冷却、喷水池冷却和冷却塔冷却等。

循环冷却水一般占企业用水总量的50%～90%。循环冷却水由泵送往冷却系统中各用户，经换热后温度升高，被送往冷却塔进行冷却。在冷却塔中热水从塔顶向下喷淋成水滴或水膜状，空气则逆向或水平交流流动，在气水接触过程中，进行热交换。水温降至符合冷却水要求时，继续循环使用。

空气由塔顶溢出时带走水蒸气，使循环水中离子含量增加，因此必须补充新鲜水，排出浓缩水，以维持含盐量在一定浓度，从而保证整个系统正常运行。补充水的量应弥补系统蒸发、风吹（包括飞溅和雾沫夹带）及排污损失的水量。循环水与补充水中含盐量之比，即为该循环水系统的浓缩倍数。在一定的循环冷却水系统中，只要改变补充水的含盐量，就可以改变循环水系统的浓缩倍数，而提高浓缩倍数是保证整个循环冷却水系统经济运行的关键。

在化学水处理行业中，有句行话：“三分药剂，七分管理”。所以，对于一个稳定的循环水系统而言，选择了合理的塔型和水稳配方固然重要，但若管理不善，同样可能使好的设备和水稳配方发挥不了好的作用，保证不了水温和水质，满足不了工艺，甚至设备能耗增加，水冷器短时间结垢腐蚀穿孔，直至停车，后果不堪而言。

二、水质管理

1.pH值的管理

pH决定了循环水腐蚀或结垢的倾向。pH高磷酸钙沉淀极易析出，根据经验pH超过8.2，水体开始明显发白。pH低于4达超过2小时，腐蚀明显加剧，严重时甚至将预膜时金属表面形成的保护膜破坏，需要重新预膜。我公司的pH根据不同季节进行严格控制，夏季7.0～8.5，冬季7.5～9。遇到过正常运行时pH高达到9.2超过20分钟情况，当时水体异常发白、发浑，可见明显沉积发生。

控制好pH关键是加强指标监控，对在线pH监测仪进行实时监控。巡检中注意观察水体颜色变化，及时通过加酸、碱将其控制在规定范围。实际工作中我们经常通过水体颜色便可判断pH的结垢倾向以及杀菌的效果。

2.浓缩倍数

浓缩倍数的大小反映了水资源复用率的大小，也体现了药剂的消耗情况。浓缩倍数大，节水、节药，但水质不易控制；反之，保证了水质，但成本增加。并且当浓缩倍数达到4～5倍以上时，再提高倍数，补充水和排污水减少量很少。只是在相同倍数下，随着温度增加，补水量和排污水量会相应增加。

三、加药管理

1.水质稳定剂

对于我们类似的无机磷配方而言，应时刻警惕聚磷酸盐的水解以及生成的磷酸钙沉积问题。根据影响磷酸钙沉积的pH-温度因数、钙因数、磷酸盐因数，我们密切监控观测水温、钙离子、正磷的变化，及时调整配方比例，pH、总无磷控制范围，以及浓缩倍数和增加滤池反洗，总体上避免了磷酸盐沉积的恶化，确保了水质。

2.杀菌

我公司以氯气为主要杀菌剂，采取间隔12小时冲击性投加的方式。根据下式：

CL2+H2O=HCLO+HCL；而次氯酸HOCL水中发生以下离解反应：HCLO=H++CLO-

由于起杀菌作用的主要是次氯酸HOCL，根据HOCL于pH的关系，低pH利于HOCL的存在。我们在加氯和投加缓蚀阻垢剂并行，在有效地保证了氯气的杀菌效果的同时避免了可能导致的腐蚀。

四、设备工艺优化

1.循环水系统变频运行

由于种种原因，目前公司仅烧碱装置在运行，因此对循环水系统的优化运行势在必行。循环水系统采用高压电机拖动水泵工频运行的方式进行生产，根据所需水量不同，需要靠阀门对系统压力、流量进行控制，电能浪费较大。经技术人员研究，对该水泵进行高压变频器改造，把电机、水泵共同组合成为一体，操作人员根据生产工艺的实际情况设定系统压力期望值，通过变频器闭环控制程序结合DCS模拟采样、控制的方式，跟踪和调整工艺指标，自动运行电机转速，调整系统压力和流量；也可手动设置频率，根据工艺要求运行水泵，从而节约大量电能。根据实测：改造前后每月可节约132480kw/h，节能意义巨大。

2.优化循环水系统管理

公用循环水泵在其变频基础上，其后续单位用水量的多少直接导致水泵频率的高低，高低最高可相差20%，因响应公司节能降耗，避峰用电号召，很多用水设备都是间歇运行，用水量的多少与各岗位员工的责任心有直接关系加强员工责任心意识，就能在停用设备的时候即使关闭循环水阀门从而降低循环水用水量。

为了降低公用循环水泵运行频率，对用水岗位循环水阀门关闭的及时性进行考核并制定了具体考核办法。此举极大地提高了员工岗位责任心，避免了岗位员工对此种现象习以为常，不肯做出改变，通过循环水系统优化管理措施，有效提高了员工责任心和节能减排意识，公用循环水泵频率都有了很大降低，降低循环水泵耗电量。经过方案实施后统计，公用循环水泵频率由原来的95%降低为现在的80%左右，每天节约电耗3000度。

种种措施，目的只有一个，那就是使循环水系统运行达到最优化，使系统处理效率最高，使其运行成本最低，进而真正做到节能减排。

参考文献

1、唐受印，戴友芝。工业循环水冷却水处理。化学工业出版社，2003

2、齐冬子。敞开式循环冷却水系统的化学处理。化学工业出版社，2001