工業(yè)循環(huán)冷卻水中鐵離子濃度升高的原因分析及處理

舒樺

（國家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)集團(tuán)公司烯烴二分公司 寧夏銀川 750000）

工業(yè)循環(huán)水中鐵離子異常升高的原因很多，但主要是由系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生各類腐蝕后產(chǎn)生的的鐵離子被帶入水中所致。各種因素導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)管壁發(fā)生腐蝕，通常情況下可投加緩蝕劑控制腐蝕發(fā)生，但必須保證水中保持一定的藥劑濃度。若已發(fā)生腐蝕，鐵離子濃度大幅上升，可投加絮凝劑，使鐵離子形成膠體析出，經(jīng)系統(tǒng)自動(dòng)旁濾器濾除后排出系統(tǒng)。

根據(jù)新版《GB50050-2017工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》，循環(huán)水要求總鐵（Fe2+，F(xiàn)e3+）：≤2.0mg/L；通常情況下循環(huán)水中總鐵濃度為≤1.0mg/L時(shí)為正常，在1.0～2.0mg/L時(shí)為偏高，而總鐵濃度＞2.0mg/L時(shí)為腐蝕的信號。通常情況下，腐蝕、結(jié)垢、沉積為循環(huán)水系統(tǒng)水處理的幾大難題，而各種問題最終都可能會導(dǎo)致腐蝕問題的發(fā)生，不利于水質(zhì)保持，更影響著系統(tǒng)管線、設(shè)備的使用壽命。

1 系統(tǒng)清洗、預(yù)膜不充分

對于新投運(yùn)或經(jīng)歷停水檢修的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)來說，設(shè)備和管道在安裝、檢修過程中，難免會有碎屑、雜物和塵土留在系統(tǒng)之中，有時(shí)冷卻設(shè)備的銹蝕和油污也很嚴(yán)重，這些雜物和油污如不清洗干凈，將會影響下一步的預(yù)膜處理。老系統(tǒng)的冷卻設(shè)備還常有垢、粘泥和金屬腐蝕產(chǎn)物，嚴(yán)重影響設(shè)備壽命和換熱效率。因此，清洗工作做的好，對新系統(tǒng)來說，可以提高預(yù)膜效果，減少腐蝕和結(jié)垢的產(chǎn)生；對已投產(chǎn)的老系統(tǒng)來說，可以提高換熱效率，改善工藝操作條件，保證長的生產(chǎn)周期，降低能耗和延長設(shè)備壽命。循環(huán)水系統(tǒng)的預(yù)膜是為了提高后期緩蝕劑的成膜效果，常在循環(huán)水開車初期投加較高劑量的緩蝕劑，待金屬表面絡(luò)合成膜后，再降低藥劑濃度維持補(bǔ)膜，即所謂的正常處理。這種預(yù)膜處理，其目的是希望在金屬表面上能很快的形成一層保護(hù)膜，提高緩蝕劑抑制腐蝕的效果。

表1 工業(yè)循環(huán)冷卻水水質(zhì)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

2 垢下腐蝕

循環(huán)冷卻水中攜帶有大量的鈣鎂離子，當(dāng)水溫升高，隨著水中鹽分上升，水中就會有較多的重碳酸鈣鹽，在加熱過程中會分解為碳酸鈣，二氧化碳和水。系統(tǒng)內(nèi)管道、換熱器內(nèi)壁就有碳酸鈣內(nèi)表面沉積下來，加大了發(fā)生結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)。碳酸鹽水垢通常以致密的結(jié)晶沉淀在加熱器壁面甚至冷卻塔填料或壁上。結(jié)垢導(dǎo)致緩蝕藥劑無法作用至金屬表面，如此長期運(yùn)行便會造成垢下腐蝕。消除結(jié)垢的措施有：①加大補(bǔ)水及排污水量，對水體進(jìn)行置換（軟化）；②加入一定量的酸性氣體、及酸，降低水體pH值，溶解水垢；通常用硫酸把pH值控制在7～9，但應(yīng)注意投加的量，以防再次發(fā)生腐蝕；③添加結(jié)垢抑制劑，阻止鈣鎂鹽類的附著結(jié)垢。

3 微生物腐蝕

循環(huán)冷卻水產(chǎn)生腐蝕還與微生物產(chǎn)生的軟垢（粘泥）沉積有關(guān)。微生物在管道、設(shè)備內(nèi)表面繁殖聚集，其代謝物本身具有酸性易引起微生物腐蝕；同時(shí)微生物的大量繁殖，其中就可能包括鐵細(xì)菌，急劇增多的鐵細(xì)菌會造成系統(tǒng)腐蝕愈發(fā)嚴(yán)重。此外，生物粘泥軟垢也會影響傳熱效率并引起管路堵塞，因此必須對系統(tǒng)持續(xù)進(jìn)行殺菌處理。一般，存在于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的微生物有真菌，藻類，細(xì)菌3種，可采用投加氧化性殺菌劑及非氧化性殺菌劑進(jìn)行殺除。通常主要使用含氯類氧化性殺菌劑（次氯酸鈉、二氧化氯等），對硫酸鹽還原菌需用長鏈脂肪胺鹽和有機(jī)硫化物來抑制。為防止細(xì)菌出現(xiàn)耐藥性，可將氧化性殺菌劑及非氧化性殺菌劑配合使用。亦可在系統(tǒng)各儲水、緩沖水池內(nèi)壁及底部涂刷殺生藥劑。將各水池盡量遮擋封閉，避免陽光直接照射等方法進(jìn)行控制。對水體要定期做好異養(yǎng)菌，鐵細(xì)菌，真菌等的檢測。

4 物料泄漏

（1）換熱設(shè)備介質(zhì)的泄漏導(dǎo)致整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)惡化，使設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕和沉積危害，所以及時(shí)快速查到泄漏點(diǎn)并及時(shí)處理非常重要。一般物料發(fā)生泄漏后，對循環(huán)水會的顏色、氣味、濁度、pH、余氯、總鐵、油含量、COD、溶解氧等檢測項(xiàng)目有直接影響，其中濁度、pH和余氯的測定相對便捷，因此成為對泄漏判斷的主要途徑，見表2。

表2 各種物料泄漏對檢測項(xiàng)目的影響

經(jīng)驗(yàn)的積累和日常數(shù)據(jù)的掌握能有效判斷泄漏并處理，建立系統(tǒng)的循環(huán)水泄漏臺賬至關(guān)重要。

（2）水質(zhì)惡化時(shí)重點(diǎn)監(jiān)控指標(biāo)

當(dāng)循環(huán)水系統(tǒng)換熱器發(fā)生物料泄漏后，會打破原來系統(tǒng)中已建立的抑制腐蝕、污垢沉積和微生物繁殖的平衡，在短時(shí)間內(nèi)水質(zhì)會迅速惡化。微生物的增加和化學(xué)黏泥的形成會加快生物腐蝕和垢下腐蝕；一些酸性介質(zhì)的泄漏會引起pH降低，加快腐蝕速度；而黏泥和油膜的附著會使緩蝕劑很難在金屬表面形成保護(hù)膜。所以發(fā)生泄漏后，會加劇水冷器的腐蝕，造成惡性循環(huán)。此時(shí)需要重點(diǎn)驚恐制系統(tǒng)的pH、總鋅/總磷（視所使用的緩蝕劑種類而定）和余氯。

5 其他因素

循環(huán)水系統(tǒng)的排污水量對系統(tǒng)鹽度的調(diào)節(jié)起著很重要的作用，在保證各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)合格的前提下適當(dāng)降低排污水量可大大節(jié)約工業(yè)水用量，但因此產(chǎn)生過高的濃縮倍數(shù)會導(dǎo)致水中的鈣鹽類更易析出結(jié)垢。所以因根據(jù)實(shí)際控制較適宜的排污水量。

另外，若系統(tǒng)旁濾器填料粒徑偏大或填料裝填厚度不夠也可能導(dǎo)致對鐵類膠體的濾除效果不佳。短期內(nèi)可向旁濾進(jìn)水口投加絮凝劑，增大膠體基團(tuán)，使其能被濾除；長遠(yuǎn)看必須重新裝填濾料。

若系統(tǒng)經(jīng)過長期運(yùn)行后，設(shè)備及管道內(nèi)表面易出現(xiàn)一層慢慢附著下的粘泥，平時(shí)不易經(jīng)水質(zhì)檢測發(fā)現(xiàn)。但若系統(tǒng)壓力、溫度發(fā)生較大幅度波動(dòng)時(shí)，此部分粘泥亦會被擊中帶入系統(tǒng)，很可能因此造成鐵離子濃度較大幅度上。因此，長期運(yùn)行后的系統(tǒng)必須進(jìn)行有計(jì)劃的沖擊性投加殺菌及剝離劑，避免水質(zhì)突然惡化。

6 總結(jié)

經(jīng)過上文分析總結(jié)得出了化工廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)可能造成總鐵上升的幾種因素及處理措施。這對控制系統(tǒng)腐蝕的發(fā)生，改善循環(huán)水水質(zhì)及實(shí)際工作中對工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中總鐵升高的原因分析都有一定參考價(jià)值。