水泥厂循环水处理技术探讨

李勇

水泥厂循环水处理技术探讨

Technology Discussion on the Circulating Water in Cement Plant

李勇

发展水泥厂循环水处理技术，提高循环水冷却水利用率，具有显著的经济和社会效益。本文针对水泥厂循环水处理系统面临的诸如水垢附着、设备腐蚀、微生物滋生等问题，探讨了循环水处理的技术。

水泥厂；循环水处理

我国已被列为世界上贫水的国家之一，特别是北部、西部广大地区缺水尤其严重。缺水问题将严重制约我国经济可持续发展，并将引起生态环境退化、人居环境恶化等社会和环境问题。然而我国工业用水量却浪费惊人，工业用水重复利用率只有20%～30%。节约用水己成为我国当务之急。

水泥生产企业用水主要有生产用水和生活用水，生产用水主要用于设备冷却，除因蒸发、渗漏等损失外其他大部分循环利用。生产生活排水经深度处理后回用于生产用水系统，已成为企业提高效益、清洁生产、节能降耗以及减少环境污染的大趋势。

1 循环冷却水处理系统面临的问题

冷却水在循环系统中不断循环，由于水温升高、流速变化、蒸发、各种无机离子和有机物质的浓缩，冷却塔和冷却水池在室外风吹雨淋、灰尘杂物的进入及设备结构和材料等多种因素的作用，会产生很多问题：

1.1 结垢与沉积

在循环水系统中，碳酸氢盐的浓度随蒸发浓缩而增加。当其浓度达到过饱和状态，或经过传热表面水温升高时，会分解生成碳酸盐，在高温和低流速的地方沉积在传热表面，造成降低热传效率或传热不均、设备腐蚀，甚至会使换热器堵塞，系统阻力增大，水泵和冷却塔效率下降，增加管线输送压力落差及电力消耗。

1.2 设备腐蚀

由于冷却水中含有溶解氧以及各种电解质，它会由于电位差而产生电化学反应，从而产生电化学腐蚀，例如热交换器之铜管与碳钢端板，接触部分的碳钢部分会因此加速腐蚀，有害离子也会引起腐蚀。此外，当微生物繁殖时，其微生物体的分泌物与冷却水中有机物、无机物聚积而形成的粘泥沉积在系统中时，将造成沉积下金属腐蚀。其他影响腐蚀的因素尚有：pH、固溶物、温度、流速等。腐蚀会缩短设备寿命，腐蚀产物会加剧污垢的形成，引起非计划停车。

1.3 微生物滋生

微生物可分为细菌、真菌及藻类，由于其散布在自然界各角落，而冷却水的温度、pH值均在适合微生物繁衍的范围，若未加以控制，微生物不断繁殖，会在换热器管内产生粘泥污垢，粘泥附着在传热表面会引起腐蚀，导致端差增加，换热效果下降，影响生产效率。严重时，粘泥甚至将堵塞管束，且在粘泥沉积地方造成沉积物下腐蚀，导致设备损坏等。

2 循环水处理的技术

循环水中结垢、腐蚀和微生物繁殖是相互关联的，污垢和微生物粘泥可引起垢下腐蚀，而腐蚀产品又形成污垢，要解决循环水系统中的这些问题，必须进行综合治理。采用水质稳定技术，用物理与化学处理相结合的办法控制和改善水质，使循环水系统中的腐蚀、结垢、生物污垢得到有效的解决，从而取得节水、节能的良好效益。

2.1 控制水垢

（1）软化处理

在补充水进入循环水系统之前进行软化处理，除去Ca2+、Mg2+，也就形不成水垢。目前常用的软化方法有两种:一是离子交换树脂法,该法适于补充水量小的循环水系统；二是石灰软化法,即投加石灰,使Ca(HCO3)2反应生成CaCO3沉淀提前析出。该方法成本低，适于原水钙含量高、补充水量较大的循环水系统。

（2）加酸

通过加酸来控制循环水的pH值，可以防止钙盐、二价金属盐、磷酸盐结垢。在循环水中加酸（通常为硫酸）或通入CO2气体，降低pH值。加酸法关键是控制好加酸量，当pH值降低到6.5以下时，设备的腐蚀会加快，因此，加酸量应仔细控制。通CO2气体同样应注意控制好pH值，否则循环水通过冷却塔时，由于CO2的溢出，CaCO3在塔内结晶，堵塞填料，形成钙垢转移现象。

（3）加阻垢剂

在循环水中加阻垢剂，破坏Ca⁃CO3的结晶增长过程，以达到控制水垢形成的目的。目前常用的阻垢剂有聚磷酸盐、有机多元膦酸、有机磷酸脂、聚丙烯酸盐等，这是目前应用最广的控制水垢的方法。

（4）物理水处理法

静电除垢器、电子水处理仪等处理设备是利用高频电磁场对水进行处理，具有防垢、杀菌、灭藻、防腐蚀的作用，适用水质范围广，不污染环境。

2.2 控制污垢

（1）对补充水进行处理

采用沉淀、过滤等水处理方法，去除水中的悬浮物，降低补充水的浊度。

（2）投加分散剂

投加分散剂可将粘合在一起的泥团杂质等分散成微粒悬浮于水中，随水流流动而不沉积,从而减少污垢对传热的影响。

（3）增加旁滤设备

系统安装无阀旁滤设备，部分循环水经过旁滤器的过滤后，回到循环水系统中重复使用，系统浊度大大降低，同时防止杀菌剥离后的粘泥黏附于系统内壁。

（4）系统排污及供给生产直流水

通过循环系统的排污及供给生产直流水，可以增大系统的新鲜水的补充量，对于降低污垢也是行之有效的方法。

2.3 控制金属腐蚀

（1）投加缓蚀剂

在循环水系统中，主要通过投加缓蚀剂来控制系统的腐蚀。缓蚀剂是一种用于腐蚀介质中抑制金属腐蚀的添加剂，不会改变腐蚀介质的性质，不需对设备表面进行处理，因此，使用缓蚀剂是一种经济效益较高且适应性较强的金属防护措施。循环水系统缓浊剂的缓蚀作用受水质和运行条件的影响很大，因此，循环水系统的浓缩倍率提高后，应该选用合适的缓蚀剂并控制水质及循环水系统的运行条件，以有效地发挥缓蚀剂的缓蚀作用。

（2）提高循环水的pH值

提高循环水的pH值,使金属表面生成氧化性保护膜的倾向增大,易于钝化,从而有利于控制设备腐蚀。敞开式循环水系统通常通过在冷却塔内的曝气提高pH值。提高循环水的pH值后，不可避免地带来一些问题：循环水结垢倾向增大、设备腐蚀速度下降、某些常用缓蚀剂失效。目前可通过添加专门为碱性冷却水处理开发的复合缓蚀剂来解决。

（3）用防腐涂料涂覆

通过防腐涂料的屏蔽、缓蚀、阴极保护及pH缓冲作用来保护设备不受腐蚀。

2.4 抑制微生物

循环水系统微生物引起的腐蚀、粘泥及其生长的控制方法有:控制循环水中的氧含量、pH值、悬浮物和微生物的养料等水质指标；在防腐涂料中添加杀菌剂，抑制微生物的生长；冷却塔的进风口加装百叶窗；设置旁流过滤设备等。

3 循环水处理的原则

在选择循环水处理工艺技术方案时，一般应遵循下列原则：

（1）要本着减少污染、综合利用水资源和满足经济效益的原则。

（2）补充水应达到工业循环冷却用水的水质要求。

（3）根据高效、低耗、运行稳定、操作方便的原则，选择可靠的、成熟的水处理工艺。

（4）水处理应能满足企业发展需要，尽可能采用现代化管理手段，实现科学化、自动化管理。

（5）要按照工程设计的有关规定，尽可能少占地，减少工程投资，并结合企业的总体规划和长远发展。

对循环水进行处理，可以减少系统的结垢及腐蚀，延缓系统的水阻系数增大，确保换热设备的传热面积，满足生产过程的正常需要，从而节省大量的电能，减少新鲜水的补水量，降低系统的排污量，保护环境，具有很好的经济效益和社会效益。

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