某煤业工厂循环冷却水的水质监测及分析

2017-09-18李皓瑜纪宝康

中国设备工程 2017年17期

关键词：煤业浊度国标

李皓瑜，纪宝康

（延安大学化学与化工学院，陕西延安 716000）

某煤业工厂循环冷却水的水质监测及分析

李皓瑜，纪宝康

（延安大学化学与化工学院，陕西延安 716000）

针对某煤业工厂10天的循环冷却水水质的部分指标进行实验测定和分析，结果表明，所取水样在pH值和化学需氧量方面测定值良好，均处于国家允许的范围内，但在总硬度和浊度上出现不同程度的超标，氯离子含量和总铁含量严重超标，表明该系统的设备管道可能已经出现了腐蚀的情况，建议该工厂予以重视。

循环冷却水；水质测定；分析

工业循环水是化工工业生产的命脉，循环冷却水的水质可直接影响换热装置及其管路的安全运行，管路腐蚀、结垢和粘泥等是冷换设备损坏和效率降低的主要原因，水质超标可能会对换热器形成腐蚀，造成管道泄漏，影响生产，严重时甚至可能造成事故。为了解循环冷却水中结垢控制和设备的腐蚀情况，需要对循环冷却水各指标进行检测和控制，从而起到实时监测设备的作用。

1 实验材料与方法

原料：来自陕西某煤业工厂的循环冷却水取样。

试剂：三乙醇胺、铬黑T、EDTA、硝酸银、铬酸钾、硝酸银、硫酸、铁标准液、浓盐酸、盐酸羟胺、邻菲罗啉、硫酸亚铁铵、标准浊度工作液等。

方法：根据GB50050-2007《工业循环冷却水处理设计规范》对循环冷却水的pH值、总硬度、氯离子含量、总铁含量、化学需氧量、浊度等进行实验测定和分析。

2 结果与讨论

由于煤化工厂的循环水系统98 %以上的设备都是碳钢材质，易发生换热效率降低或设备腐蚀的情况，故监测循环冷却水的水质指标很有必要。本文对某煤业工厂的循环冷却水进行了连续10天的水质指标测定，结果如表1所示。

2.1 pH值测定

文献研究和实际生产表明，循环冷却水pH小于 5．5时，碳钢设备表面形成的钝化膜很快会被破坏，还可能会发生析氢反应；而当pH大于9．5时，在一定条件下，铁离子会生成难容盐Fe(OH)3，使传热系数降低，故工厂循环冷却水的pH值应控制在6．8～9．5之间，可有效防止腐蚀管路现象的发生。由表可知所取水样pH值介于7．67～8．48，波动幅度不大，均处在国标范围之内。

表1 连续十天监测某煤业工厂循环冷却水水质指标测定

2.2 总硬度测定（以CaCO3计）

由表1可以看出10天的总硬度最大值为595．34 mg/L，最小值为275．32mg/L，总体变化不大，但有两天的测定值超出了国标值，但次日均恢复正常，这可能是因为当日补充水的总硬度偏高，或浓水未排放完全所导致的。

2.3 氯离子含量的测定

氯离子本身不会与不锈钢或其他金属发生反应，但当水中含有大量CL－时，就会使其电导率远高于纯水，而不锈钢在微观状态下并不是均匀合金，具有一定不均匀性，这些不均匀或含有杂质的部分浸泡在高电导率溶液环境中会发生原电池反应，最终导致设备的点状腐蚀，影响冷却设备的正常运转。根据GB50050-2007可知工业中循环冷却水CL－含量应不大于700mg/L。由表1可得10天所取水样的CL－含量均超出国标，需予以重视。

2.4 总铁含量测定

由表1可知水样中所含总铁含量最大为3．04mg/L，最小为2．06mg/L，均高于国标1．0mg/L，说明腐蚀速度已经超标。当循环冷却水中总铁含量过高时，可能会在设备上生成氧化铁水垢和磷酸盐水垢，不仅会降低循环冷却塔的经济性，还会造成传热面局部温度过高，造成管路变形，影响安全运行，甚至有可能会导致爆管事故。

由于连续10天的测定均表现出总铁含量严重超标，建议该厂予以重视，在及时补充新水、添加缓蚀剂的同时还应该加强循环冷却水的处理，若无明显改善，则需在条件允许的情况下，对设备或者工艺段进行分段排查，进行工艺调整或设备检修，甚至应慎重考虑是否更换循环冷却水的设备。

2.5 化学需氧量的测定

化学需氧量越大，说明水体受有机物的污染越严重。循环冷却水系统中大量有机物分泌出的粘液会像粘合剂一样，与水中灰尘、杂质、化学沉淀物、腐蚀产物等粘结在一起，形成粘泥。粘泥附着在换热部位的表面，会降低冷却水的冷却效果，还可能堵塞换热器中冷却水的通道，从而使冷却水无法工作。因此，对于循环冷却水系统而言，COD是一个需严格管控的指标。

国标规定，工业生产设备中，COD值应控制在100 mg/L以内，表明水体受有机物污染程度不大。由表1可知10天连续监测循环冷却水中COD的测量值最大为110 mg/L，最小为44 mg/L，仅有1天水样的COD值超过限定值，但经过及时调整于次日恢复正常。

2.6 浊度测定

浊度对于反映水体性能很关键，浊度过高表明可能会在换热器上形成污垢，造成沉积，影响换热效率，同时还会加大冲刷的机械能，加大金属腐蚀情况，从而影响换热器工作。

国标规定换热设备浊度宜介于10～20 NTU。由表1可知，3月25日、28日和29日浊度分别为45．7、20．5、35．1 NTU，均超出了20 NTU，尤其是3月25日，浊度值高达常规值的2倍，可能的原因有，一是补充水浊度过高；二是冷却水中需添加的缓蚀剂量偏小，阻垢效果不良。从10天的连续监测来看，循环冷却水的浊度在10天内有3天都出现了超标的情况，需格外引起重视。