李皓瑜，紀(jì)寶康

（延安大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院，陜西 延安 716000）

某煤業(yè)工廠循環(huán)冷卻水的水質(zhì)監(jiān)測(cè)及分析

李皓瑜，紀(jì)寶康

（延安大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院，陜西 延安 716000）

針對(duì)某煤業(yè)工廠10天的循環(huán)冷卻水水質(zhì)的部分指標(biāo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定和分析，結(jié)果表明，所取水樣在pH值和化學(xué)需氧量方面測(cè)定值良好，均處于國(guó)家允許的范圍內(nèi)，但在總硬度和濁度上出現(xiàn)不同程度的超標(biāo)，氯離子含量和總鐵含量嚴(yán)重超標(biāo)，表明該系統(tǒng)的設(shè)備管道可能已經(jīng)出現(xiàn)了腐蝕的情況，建議該工廠予以重視。

循環(huán)冷卻水；水質(zhì)測(cè)定；分析

工業(yè)循環(huán)水是化工工業(yè)生產(chǎn)的命脈，循環(huán)冷卻水的水質(zhì)可直接影響換熱裝置及其管路的安全運(yùn)行，管路腐蝕、結(jié)垢和粘泥等是冷換設(shè)備損壞和效率降低的主要原因，水質(zhì)超標(biāo)可能會(huì)對(duì)換熱器形成腐蝕，造成管道泄漏，影響生產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)甚至可能造成事故。為了解循環(huán)冷卻水中結(jié)垢控制和設(shè)備的腐蝕情況，需要對(duì)循環(huán)冷卻水各指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和控制，從而起到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的作用。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

原料：來(lái)自陜西某煤業(yè)工廠的循環(huán)冷卻水取樣。

試劑：三乙醇胺、鉻黑T、EDTA、硝酸銀、鉻酸鉀、硝酸銀、硫酸、鐵標(biāo)準(zhǔn)液、濃鹽酸、鹽酸羥胺、鄰菲羅啉、硫酸亞鐵銨、標(biāo)準(zhǔn)濁度工作液等。

方法：根據(jù)GB50050-2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)循環(huán)冷卻水的pH值、總硬度、氯離子含量、總鐵含量、化學(xué)需氧量、濁度等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定和分析。

2 結(jié)果與討論

由于煤化工廠的循環(huán)水系統(tǒng)98 %以上的設(shè)備都是碳鋼材質(zhì)，易發(fā)生換熱效率降低或設(shè)備腐蝕的情況，故監(jiān)測(cè)循環(huán)冷卻水的水質(zhì)指標(biāo)很有必要。本文對(duì)某煤業(yè)工廠的循環(huán)冷卻水進(jìn)行了連續(xù)10天的水質(zhì)指標(biāo)測(cè)定，結(jié)果如表1所示。

2.1 pH值測(cè)定

文獻(xiàn)研究和實(shí)際生產(chǎn)表明，循環(huán)冷卻水pH小于 5．5時(shí)，碳鋼設(shè)備表面形成的鈍化膜很快會(huì)被破壞，還可能會(huì)發(fā)生析氫反應(yīng)；而當(dāng)pH大于9．5時(shí)，在一定條件下，鐵離子會(huì)生成難容鹽Fe(OH)3，使傳熱系數(shù)降低，故工廠循環(huán)冷卻水的pH值應(yīng)控制在6．8～9．5之間，可有效防止腐蝕管路現(xiàn)象的發(fā)生。由表可知所取水樣pH值介于7．67～8．48，波動(dòng)幅度不大，均處在國(guó)標(biāo)范圍之內(nèi)。

表1 連續(xù)十天監(jiān)測(cè)某煤業(yè)工廠循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

2.2 總硬度測(cè)定（以CaCO3計(jì)）

由表1可以看出10天的總硬度最大值為595．34 mg/L，最小值為275．32mg/L，總體變化不大，但有兩天的測(cè)定值超出了國(guó)標(biāo)值，但次日均恢復(fù)正常，這可能是因?yàn)楫?dāng)日補(bǔ)充水的總硬度偏高，或濃水未排放完全所導(dǎo)致的。

2.3 氯離子含量的測(cè)定

氯離子本身不會(huì)與不銹鋼或其他金屬發(fā)生反應(yīng)，但當(dāng)水中含有大量CL－時(shí)，就會(huì)使其電導(dǎo)率遠(yuǎn)高于純水，而不銹鋼在微觀狀態(tài)下并不是均勻合金，具有一定不均勻性，這些不均勻或含有雜質(zhì)的部分浸泡在高電導(dǎo)率溶液環(huán)境中會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，最終導(dǎo)致設(shè)備的點(diǎn)狀腐蝕，影響冷卻設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)GB50050-2007可知工業(yè)中循環(huán)冷卻水CL－含量應(yīng)不大于700mg/L。由表1可得10天所取水樣的CL－含量均超出國(guó)標(biāo)，需予以重視。

2.4 總鐵含量測(cè)定

由表1可知水樣中所含總鐵含量最大為3．04mg/L，最小為2．06mg/L，均高于國(guó)標(biāo)1．0mg/L，說(shuō)明腐蝕速度已經(jīng)超標(biāo)。當(dāng)循環(huán)冷卻水中總鐵含量過(guò)高時(shí)，可能會(huì)在設(shè)備上生成氧化鐵水垢和磷酸鹽水垢，不僅會(huì)降低循環(huán)冷卻塔的經(jīng)濟(jì)性，還會(huì)造成傳熱面局部溫度過(guò)高，造成管路變形，影響安全運(yùn)行，甚至有可能會(huì)導(dǎo)致爆管事故。

由于連續(xù)10天的測(cè)定均表現(xiàn)出總鐵含量嚴(yán)重超標(biāo)，建議該廠予以重視，在及時(shí)補(bǔ)充新水、添加緩蝕劑的同時(shí)還應(yīng)該加強(qiáng)循環(huán)冷卻水的處理，若無(wú)明顯改善，則需在條件允許的情況下，對(duì)設(shè)備或者工藝段進(jìn)行分段排查，進(jìn)行工藝調(diào)整或設(shè)備檢修，甚至應(yīng)慎重考慮是否更換循環(huán)冷卻水的設(shè)備。

2.5 化學(xué)需氧量的測(cè)定

化學(xué)需氧量越大，說(shuō)明水體受有機(jī)物的污染越嚴(yán)重。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中大量有機(jī)物分泌出的粘液會(huì)像粘合劑一樣，與水中灰塵、雜質(zhì)、化學(xué)沉淀物、腐蝕產(chǎn)物等粘結(jié)在一起，形成粘泥。粘泥附著在換熱部位的表面，會(huì)降低冷卻水的冷卻效果，還可能堵塞換熱器中冷卻水的通道，從而使冷卻水無(wú)法工作。因此，對(duì)于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)而言，COD是一個(gè)需嚴(yán)格管控的指標(biāo)。

國(guó)標(biāo)規(guī)定，工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中，COD值應(yīng)控制在100 mg/L以內(nèi)，表明水體受有機(jī)物污染程度不大。由表1可知10天連續(xù)監(jiān)測(cè)循環(huán)冷卻水中COD的測(cè)量值最大為110 mg/L，最小為44 mg/L，僅有1天水樣的COD值超過(guò)限定值，但經(jīng)過(guò)及時(shí)調(diào)整于次日恢復(fù)正常。

2.6 濁度測(cè)定

濁度對(duì)于反映水體性能很關(guān)鍵，濁度過(guò)高表明可能會(huì)在換熱器上形成污垢，造成沉積，影響換熱效率，同時(shí)還會(huì)加大沖刷的機(jī)械能，加大金屬腐蝕情況，從而影響換熱器工作。

國(guó)標(biāo)規(guī)定換熱設(shè)備濁度宜介于10～20 NTU。由表1可知，3月25日、28日和29日濁度分別為45．7、20．5、35．1 NTU，均超出了20 NTU，尤其是3月25日，濁度值高達(dá)常規(guī)值的2倍，可能的原因有，一是補(bǔ)充水濁度過(guò)高；二是冷卻水中需添加的緩蝕劑量偏小，阻垢效果不良。從10天的連續(xù)監(jiān)測(cè)來(lái)看，循環(huán)冷卻水的濁度在10天內(nèi)有3天都出現(xiàn)了超標(biāo)的情況，需格外引起重視。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)10天某煤業(yè)工廠循環(huán)冷卻水水質(zhì)的連續(xù)監(jiān)測(cè)可以發(fā)現(xiàn)，該工廠的循環(huán)冷卻水的水質(zhì)分別在總硬度、濁度和總鐵含量上出現(xiàn)了超標(biāo)的情況，表明該系統(tǒng)的設(shè)備管道可能已經(jīng)出現(xiàn)了腐蝕，建議公司予以重視，如可能，對(duì)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)程度的整修。

[1]胡艷華,酈和生．循環(huán)水腐蝕影響因素的研究[J]．石化技術(shù), 2004, 11(4): 18．

[2]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部．GB/T 50050-2007工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015．

[3]楊燁,何曉． LNG工廠停產(chǎn)狀態(tài)下循環(huán)冷卻水腐蝕性研究[J]．石油與天然氣化工, 2016,45(1):102-106．

[4]周本省．工業(yè)水處理技術(shù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2002．

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1671-0711（2017）09（上）-0120-02