循环冷却水系统的工艺流程研究
摘要：本文主要阐述120万吨甲醇/年、80万吨二甲醚/年项目循环冷却水系统的工艺流程，基本设备及作用，分类，冷却塔，补充水处理，水质处理，循环冷却水系统的正常运行以及综合治理研究。
关键词：循环冷却水；工艺；分类；处理；研究
1循环冷却水系统的工艺流程
120万吨甲醇/年、80万吨二甲醚/年项目循环冷却水系统的冷却水经循环水泵加压送至煤气、净化装置；空分装置；热电装置；甲醇、二甲醚合成；甲烷分离装置等工艺的换热器。换热后的循环水温度升高，升高温度后的水经回水总管送至凉水塔顶部，经过机械通风和淋水填料使水降温，降低温度后的水经凉水塔底部水池自流入吸水井中，然后再经过循环水泵加压送至各相关工艺，如此循环使用。还有一部分循环水进入过滤器消除水中的悬浮物。为了防止管道和换热设备腐蚀和结垢，向水内投加缓蚀阻垢剂，为了杀菌灭藻和防止粘泥堵塞设备，向水内投加氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂，为了调整PH 值，还向水内投加硫酸至恒定值。
2循环冷却水系统的基本设备及作用
循环冷却水系统的基本设备有：冷却塔、过滤器、循环水泵、配套电机、投加缓蚀阻垢剂设备、投加杀菌剂设备、蓄水井、监控系统等。冷却塔：起降温作用；过滤器：一部分循环冷却水经过过滤器消除水中的悬浮物；循环水泵：将降低温度后的水加压输送到各相关工艺的换热器；配套电机：带动循环水泵；投加缓蚀阻垢剂设备：将缓蚀阻垢剂投加到循环水系统中；投加杀菌剂设备：将杀菌剂投加到循环水系统中；蓄水井：起蓄水作用，满足水泵的正常运行；监控系统：能够及时地监控到运行参数。
3循环冷却水系统的分类
3.1煤气、净化循环水系统：负责混合制冷、煤气水分离、酚氨回收循环冷却水供给；
3.2空分循环水系统：负责空分装置、空压站循环冷却水供给；
3.3甲烷循环水系统：负责甲烷深冷分离、煤气冷却、低温甲醇洗、硫回收、碎煤加压气化、煤锁气压缩、混合制冷装置循环水系统供给；
3.4热电循环水系统：负责热电站装置循环水系统供给；
3.5甲醇、二甲醚循环水系统：负责甲醇合成，甲醇精馏，二甲醚合成、二氧化碳压缩、合成气压缩、成品罐区装置循环冷却水供给；
3.6煤气、净化循环水系统及甲醇、二甲醚循环水系统在一个界区内；空分、热电循环水系统在一个界区内；甲烷装置在一个界区内。
4冷却塔
4.1冷却塔的特点：冷却塔又称凉水塔，为塔型建筑物。热水在冷却塔中被喷散成水滴或水膜自上而下流动，与空气形成对流传热，使水冷却。冷却塔具有占地面积小，冷却效率高，水量损失少及处理水量较大和冷却幅宽较大等优点。应用很广泛。
4.2冷却塔的分类：按空气流动的控制情况，冷却塔可分为自然通风和机械通风两类。机械通风冷却塔中所需要的空气是由通风机（又称风机）供给的，即在塔中设有风机。而自然通风冷却塔则不设风机。
4.3自然通风冷却塔的分类及特点：自然通风冷却塔又可分为开放式和风筒式两种。在开放式冷却塔中，空气是水平方向流动，与水流方向垂直，这种空气流动方式又称横流式。开放式冷却塔内没有填料的称为喷水式，装有填料的称为点滴式。风筒式冷却塔又称塔式冷却塔，没有较高的通风筒，利用风筒的抽力将塔内所需要的空气流量抽入塔中。空气自下而上流动，与水流方向相反，这种空气流动方式称逆流式。风筒式冷却塔可以处理很大水量，并可满足较大温度幅宽。塔设计得愈高，抽力愈大，冷却效果愈好。塔的截面积则决定处理能力，多为钢筋混凝土结构。
5循环冷却水的补充水处理
5.1预沉：预沉即大容积、低流速的自然沉淀处理。能够处理分散系中的杂质，即能除去灰尘、泥砂等物，但不能除去小于0.2um 的胶体物质。含泥砂较多的河水一般先经沉砂池或预沉池做预沉处理之后，再进行混凝处理。
5.2混凝：混凝是在水中投加混凝剂，使胶态分散系中1－200nm （1 nm＝10－9m ）的微粒互相凝聚或架桥絮凝成为易沉淀的大颗粒，然后在沉淀或澄清设备中予以除去。
6循环冷却水水质处理
6.1沉淀物、水垢及其控制
6.1.1沉淀物的分类、来源及其危害：沉积物统称污垢，分为水垢及污泥。污泥又包括淤泥、粘泥和腐蚀产物。沉淀物的来源：来自补充水、空气、工艺介质泄漏、化学处理药剂、系统腐蚀所形成的腐蚀产物。沉淀在换热器上，影响传热，严重时堵塞管道。
6.1.2水垢的形成：水垢是由致垢离子，如钙离子、镁离子、硫酸根离子、硅酸根离子、碳酸氢根等离子形成。
6.1.3水垢的控制：除去成垢的钙离子。加酸或通二氧化碳气，降低PH 值，稳定碳酸氢盐。加阻垢剂，破坏成垢盐类的结晶生长。
6.2金属的腐蚀及其控制
6.2.1金属的腐蚀机理：属于电化学腐蚀
6.2.2冷却水中金属腐蚀的类型：分为：全面腐蚀、局部腐蚀；
又分为：溶解氧腐蚀；点蚀；缝隙腐蚀及垢下腐蚀；磨损腐蚀与气蚀；应力腐蚀开裂；微生物的腐蚀。
6.2.3金属的腐蚀速度：碳钢的腐蚀速度小于0.127mm/a；铜、铜合金及不锈钢的腐蚀速度小于0.005mm/a。
6.2.4腐蚀的控制方法：添加缓蚀剂；提高循环冷却水系统运行的PH 值；涂料覆盖法；使用耐蚀材料的换热器。
6.3微生物的危害及其控制
6.3.1冷却水系统中常见的微生物及生长条件：分为细菌、藻类、真菌及原生动物。细菌的生存条件有：营养；氧气；温度（20－45度）；PH 值（6－8）；光线；水分。
6.3.2微生物的危害：粘泥是微生物群体所形成的胶粘状物。连成片的粘泥和金属表面具有极强的牢固的结合力。粘泥附着影响传热，使换热器污垢热阻增加，换热效率大大下降，工艺介质超温，生产的能耗增加。铁细菌、硫酸盐还原菌、硫细菌、氧化细菌对设备易产生腐蚀，藻类会造成污垢沉积。
6.3.3微生物控制的方法：混凝沉淀法；过滤法；化学法。
7循环冷却水系统的正常运行
7.1冷却水系统的清洗和预膜：清洗分物理清洗和化学清洗。物理清洗时间在24－48小时之间；化学清洗需要投加相应的药剂（根据配方而定），清洗时间在24－48小时之间。钝化处理，酸洗或碱洗之后，金属表面处于活化状态，极易产生浮锈。钝化处理就是用化学药剂浸泡或循环冲洗换热器，使其形成一层保护膜、避免在存放期间生锈。预膜，就是在紧接系统清洗之后，立即向系统中投入相当大量的缓蚀剂，使金属表面很快形成保护膜。
7.2冷态运行：是指系统中换热器处于无热负荷的状态。即冷却水系统虽已开始循环，但工艺系统尚未运行或尚未正常运行，应增大药剂量。
8循环冷却水系统的综合治理
循环冷却水系统的综合治理方法主要有：在冷却塔附近种植草坪和水池加盖防风砂；合理安置冷却塔，防止环境危害；加强滤网管理，防止机械杂质危害；灯火管制防昆虫；旁滤池除去系统内杂质；池底排污；就地排污；工艺泄漏的管理。
参考文献：
[1] 周国成，凌建军 主编. 水处理实用新技术与案例. 化学工业出版社.2011
[2] 祁鲁梁，李本高 编著. 冷却水处理技术和管理问答. 中国石化出版社.2010
循环冷却水系统的工艺流程研究
摘要：本文主要阐述120万吨甲醇/年、80万吨二甲醚/年项目循环冷却水系统的工艺流程，基本设备及作用，分类，冷却塔，补充水处理，水质处理，循环冷却水系统的正常运行以及综合治理研究。
关键词：循环冷却水；工艺；分类；处理；研究
1循环冷却水系统的工艺流程
120万吨甲醇/年、80万吨二甲醚/年项目循环冷却水系统的冷却水经循环水泵加压送至煤气、净化装置；空分装置；热电装置；甲醇、二甲醚合成；甲烷分离装置等工艺的换热器。换热后的循环水温度升高，升高温度后的水经回水总管送至凉水塔顶部，经过机械通风和淋水填料使水降温，降低温度后的水经凉水塔底部水池自流入吸水井中，然后再经过循环水泵加压送至各相关工艺，如此循环使用。还有一部分循环水进入过滤器消除水中的悬浮物。为了防止管道和换热设备腐蚀和结垢，向水内投加缓蚀阻垢剂，为了杀菌灭藻和防止粘泥堵塞设备，向水内投加氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂，为了调整PH 值，还向水内投加硫酸至恒定值。
2循环冷却水系统的基本设备及作用
循环冷却水系统的基本设备有：冷却塔、过滤器、循环水泵、配套电机、投加缓蚀阻垢剂设备、投加杀菌剂设备、蓄水井、监控系统等。冷却塔：起降温作用；过滤器：一部分循环冷却水经过过滤器消除水中的悬浮物；循环水泵：将降低温度后的水加压输送到各相关工艺的换热器；配套电机：带动循环水泵；投加缓蚀阻垢剂设备：将缓蚀阻垢剂投加到循环水系统中；投加杀菌剂设备：将杀菌剂投加到循环水系统中；蓄水井：起蓄水作用，满足水泵的正常运行；监控系统：能够及时地监控到运行参数。
3循环冷却水系统的分类
3.1煤气、净化循环水系统：负责混合制冷、煤气水分离、酚氨回收循环冷却水供给；
3.2空分循环水系统：负责空分装置、空压站循环冷却水供给；
3.3甲烷循环水系统：负责甲烷深冷分离、煤气冷却、低温甲醇洗、硫回收、碎煤加压气化、煤锁气压缩、混合制冷装置循环水系统供给；
3.4热电循环水系统：负责热电站装置循环水系统供给；
3.5甲醇、二甲醚循环水系统：负责甲醇合成，甲醇精馏，二甲醚合成、二氧化碳压缩、合成气压缩、成品罐区装置循环冷却水供给；
3.6煤气、净化循环水系统及甲醇、二甲醚循环水系统在一个界区内；空分、热电循环水系统在一个界区内；甲烷装置在一个界区内。
4冷却塔
4.1冷却塔的特点：冷却塔又称凉水塔，为塔型建筑物。热水在冷却塔中被喷散成水滴或水膜自上而下流动，与空气形成对流传热，使水冷却。冷却塔具有占地面积小，冷却效率高，水量损失少及处理水量较大和冷却幅宽较大等优点。应用很广泛。
4.2冷却塔的分类：按空气流动的控制情况，冷却塔可分为自然通风和机械通风两类。机械通风冷却塔中所需要的空气是由通风机（又称风机）供给的，即在塔中设有风机。而自然通风冷却塔则不设风机。
4.3自然通风冷却塔的分类及特点：自然通风冷却塔又可分为开放式和风筒式两种。在开放式冷却塔中，空气是水平方向流动，与水流方向垂直，这种空气流动方式又称横流式。开放式冷却塔内没有填料的称为喷水式，装有填料的称为点滴式。风筒式冷却塔又称塔式冷却塔，没有较高的通风筒，利用风筒的抽力将塔内所需要的空气流量抽入塔中。空气自下而上流动，与水流方向相反，这种空气流动方式称逆流式。风筒式冷却塔可以处理很大水量，并可满足较大温度幅宽。塔设计得愈高，抽力愈大，冷却效果愈好。塔的截面积则决定处理能力，多为钢筋混凝土结构。
5循环冷却水的补充水处理
5.1预沉：预沉即大容积、低流速的自然沉淀处理。能够处理分散系中的杂质，即能除去灰尘、泥砂等物，但不能除去小于0.2um 的胶体物质。含泥砂较多的河水一般先经沉砂池或预沉池做预沉处理之后，再进行混凝处理。
5.2混凝：混凝是在水中投加混凝剂，使胶态分散系中1－200nm （1 nm＝10－9m ）的微粒互相凝聚或架桥絮凝成为易沉淀的大颗粒，然后在沉淀或澄清设备中予以除去。
6循环冷却水水质处理
6.1沉淀物、水垢及其控制
6.1.1沉淀物的分类、来源及其危害：沉积物统称污垢，分为水垢及污泥。污泥又包括淤泥、粘泥和腐蚀产物。沉淀物的来源：来自补充水、空气、工艺介质泄漏、化学处理药剂、系统腐蚀所形成的腐蚀产物。沉淀在换热器上，影响传热，严重时堵塞管道。
6.1.2水垢的形成：水垢是由致垢离子，如钙离子、镁离子、硫酸根离子、硅酸根离子、碳酸氢根等离子形成。
6.1.3水垢的控制：除去成垢的钙离子。加酸或通二氧化碳气，降低PH 值，稳定碳酸氢盐。加阻垢剂，破坏成垢盐类的结晶生长。
6.2金属的腐蚀及其控制
6.2.1金属的腐蚀机理：属于电化学腐蚀
6.2.2冷却水中金属腐蚀的类型：分为：全面腐蚀、局部腐蚀；
又分为：溶解氧腐蚀；点蚀；缝隙腐蚀及垢下腐蚀；磨损腐蚀与气蚀；应力腐蚀开裂；微生物的腐蚀。
6.2.3金属的腐蚀速度：碳钢的腐蚀速度小于0.127mm/a；铜、铜合金及不锈钢的腐蚀速度小于0.005mm/a。
6.2.4腐蚀的控制方法：添加缓蚀剂；提高循环冷却水系统运行的PH 值；涂料覆盖法；使用耐蚀材料的换热器。
6.3微生物的危害及其控制
6.3.1冷却水系统中常见的微生物及生长条件：分为细菌、藻类、真菌及原生动物。细菌的生存条件有：营养；氧气；温度（20－45度）；PH 值（6－8）；光线；水分。
6.3.2微生物的危害：粘泥是微生物群体所形成的胶粘状物。连成片的粘泥和金属表面具有极强的牢固的结合力。粘泥附着影响传热，使换热器污垢热阻增加，换热效率大大下降，工艺介质超温，生产的能耗增加。铁细菌、硫酸盐还原菌、硫细菌、氧化细菌对设备易产生腐蚀，藻类会造成污垢沉积。
6.3.3微生物控制的方法：混凝沉淀法；过滤法；化学法。
7循环冷却水系统的正常运行
7.1冷却水系统的清洗和预膜：清洗分物理清洗和化学清洗。物理清洗时间在24－48小时之间；化学清洗需要投加相应的药剂（根据配方而定），清洗时间在24－48小时之间。钝化处理，酸洗或碱洗之后，金属表面处于活化状态，极易产生浮锈。钝化处理就是用化学药剂浸泡或循环冲洗换热器，使其形成一层保护膜、避免在存放期间生锈。预膜，就是在紧接系统清洗之后，立即向系统中投入相当大量的缓蚀剂，使金属表面很快形成保护膜。
7.2冷态运行：是指系统中换热器处于无热负荷的状态。即冷却水系统虽已开始循环，但工艺系统尚未运行或尚未正常运行，应增大药剂量。
8循环冷却水系统的综合治理
循环冷却水系统的综合治理方法主要有：在冷却塔附近种植草坪和水池加盖防风砂；合理安置冷却塔，防止环境危害；加强滤网管理，防止机械杂质危害；灯火管制防昆虫；旁滤池除去系统内杂质；池底排污；就地排污；工艺泄漏的管理。
参考文献：
[1] 周国成，凌建军 主编. 水处理实用新技术与案例. 化学工业出版社.2011
[2] 祁鲁梁，李本高 编著. 冷却水处理技术和管理问答. 中国石化出版社.2010