冷却塔的再生水：好主意还是不好？-广东康明工业冷却塔维修

冷却塔的再生水：好主意还是不好？

将冷却塔转换为循环水需要适当的规划和对所涉及挑战的透彻理解。成功的项目使淡水成本节省了 10-30%，更重要的是，更好地保护了与水接触的设备。

虽然在过去的10年里，无数设施将淡水转化为循环水（市政中水）用于蒸发冷却水系统，但仍有一个问题：值得吗？考虑进行更改的设施包括公用事业发电厂、炼油厂、化工厂、一般制造和 HVAC（空调）。今天，由于干旱和其他压力，这种趋势仍在以越来越快的速度持续。

通过适当的规划，设施在从淡水转换为用于冷却塔的市政回收废水时可以节省 10-30% 的水费。

转换有很多成功，但也有一些失败。一个成功的企业会进行适当的规划，收集再生水水质知识以及水处理化学和非化学产品的性能，并实施良好的水质监测和控制。它们的成本通常比淡水低 10-30%，此外，它们还能为与水接触的设备提供更好的保护。

在制定任何将现有冷却塔水系统转换为循环水的计划之前，需要解决以下问题：

1 循环水与淡水的成本是多少？

2 再生水是否需要进一步处理才能被接受？如果会，涉及的费用是多少？

3 从“围栏”管路将循环水引入冷却塔水系统需要多少钱？

4 与目前的循环水相比，冷却塔的水处理成本是增加还是减少？多少？

5 是否需要额外的水监测或供水系统？它们的成本是多少？

6 当使用循环水时，与冷却水接触的设备是否能得到同等、更差或更好的保护？

7循环水使用中是否存在致病菌等潜在危险？

这些问题通常可以由再生水供应商、您的水处理供应商或独立的水处理顾问来回答。一旦回答，他们肯定会注明水是否需要循环使用。

为了回答上述问题，从众多再生水候选产品中得到了典型的例子：

1 再循环水的成本通常是新鲜水成本的35-55%城市中的水，可能会保持稳定数年。淡水的成本每年都在攀升。然而，许多发电厂、炼油厂和化工厂都使用淡水。来自湖泊、溪流和专有水井的水只需支付抽水费用，在这些地方再循环水的成本要高得多，从而降低了转换的动力。一家使用河水的发电厂将河水与循环水按 50 / 50 的比例混合，尽管循环水的成本较高，这是为了保护作物灌溉的淡水。

2 如果再生水的质量不能满足您的设施的要求并且必须经过进一步处理才能被接受，则必须确定此费用。市政当局可以提供额外的治疗，也可以在医疗机构进行。

问题发生在西海岸的一家炼油厂，该炼油厂确定必须进一步处理才能接受当地的再生水。水中的氨含量超过 10 ppm 会导致精炼厂的铜合金 Admiralty 70/30 铜/锌热交换器管出现裂纹。市政当局选择将循环水中的氨去除至 1 ppm 以下，额外的处理成本确实提高了循环水的价格，但仅增加 10-15%，这仍然是非常值得的。

3 将再生水输送到冷却塔系统的成本因设施而异。在化工厂或炼油厂中，这可能意味着在距围栏线 100 或 1,000 英尺的地方开始一条新生产线。在 HVAC 建筑中，这意味着从冷却塔的入口到冷却塔（可能在建筑物的顶部）运行一条新管道。

西海岸的一家炼油厂决定使用普通的无内衬低碳钢钢管将再生水输送到距离围栏线数千英尺的地方。工厂操作员发现循环水的腐蚀性很强，以至于在冷却塔之前的循环水中会产生高含量的铁（3-5 ppm 铁）。因此，运行 5 个循环的冷却塔可能含有 15-25 ppm 的铁，这会污染热交换器。炼油厂通过用内衬低碳钢管代替管道来消除铁屑。这是一项最初没有人确定的费用。

4 与再生水相比，使用再生水进行水处理的成本通常相同或更低。由于循环水中存在 2-4 ppm 的磷酸盐（低碳钢腐蚀抑制剂），可能更低。任何基于磷酸盐的冷却水处理都可能获得大部分或全部所需的磷酸盐。同样，再循环水中的高氯含量（1-2 ppm 游离残留物）通常会减少工厂中的氯或氧化剂。即使将氨还原为浓度为 75-150 ppm 的硝酸盐，它们也有助于减少低碳钢和不锈钢的腐蚀。通常，大多数设施的水处理成本将降低 10-20%，但这是因地点而异。

5 总的来说，对监测和化学加药系统的需求越来越大，主要是为了应对循环水水质的任何变化或水的混合。通常，这取决于监测可用的淡水和再循环水量，这可以更好地控制热交换器和冷却器中的腐蚀和沉积物。

6 冷却水设备的保护通常等于或优于淡水设备。这意味着与冷却水接触的设备寿命更长，维护更少。这节省了很多。这种改善可归因于几个因素：也许最重要的是，循环水比淡水更能引起关注和控制。加强监测和化学进料控制也是水处理项目性能提高的主要因素。

首先需要的知识是确定所有与水接触的设备的冶金和操作特性.这包括塔、管道和所有传热装置。操作员还必须确定最高和平均温度；平均和最小水流速度；是否存在停滞或冗余设备；以及没有流量发生的持续时间。确定需要保护淡水免受腐蚀、沉淀和生物影响的程度非常重要。这将为循环水要求提供指导。

不同的行业将有不同的设计和操作参数，这将比其他行业更需要解决某些循环水组件。

一些示例包括在热交换器中通常使用低碳钢 (1010-1020) 管和金钟黄铜管（70% 铜/30% 锌）的炼油厂。低碳钢管需要很好的腐蚀控制，但容易受到磷酸盐沉积和镀铜的影响。过量的磷酸盐和铜引起的双金属腐蚀会降低低碳钢管的预期寿命。由于潜在的破裂，金钟管不能看到超过两部分的氨。

HVAC 和公用发电厂的冷却塔水系统通常在其冷却器和冷凝器中使用铜管和海军管，并且必须限制循环水中的氨。暖通空调系统通常使用镀锌钢冷却塔，由于镀铜和冷却塔水的高或低 pH 值，可能会出现“白锈”。 HVAC 冷却水冷凝器通常使用加强（开槽）铜管，需要改进铜保护。

化学工业使用不锈钢传热表面，因此必须限制可能导致点蚀和应力腐蚀开裂的氯化物。

每个行业都有独特的设计和操作，需要对其进行识别和评估，以防止各种循环水组件造成意外损坏或缩短预期寿命。

对于现有的冷却塔水系统，工厂可以更换各种与水接触的设备来处理循环水的水质问题。然而，这种成本通常是不希望的。对于供水商而言，将循环水处理至所需质量可能更具成本效益。

例如通过澄清减少磷酸盐和通过硝化消除氨的额外处理。通过反渗透 (RO) 等膜技术甚至可以降低部分电导率，从而不仅为冷却塔系统而且为锅炉提供更好的水质。

第二个重要的考虑因素是识别循环水的关键成分，以确定是否有任何不利因素影响与冷却水接触的设备。每个冷却塔系统都需要检查其循环水和系统，以更准确地确定任何不利或有益影响。

处理化学品

在过去几年中，在处理化学品的引入和设备性能方面取得了重大进展。了解这些产品和系统不断增加的功能和局限性非常重要。大多数进步都在沉积物和微生物控制方面，但腐蚀抑制剂也得到了改进。例如，用于改善磷酸盐、铁、二氧化硅和硬度引起的沉积物控制的新型聚合物。一些被识别为“Quad”、“HPS-1”、“Succinate”。和“聚天冬氨酸”等等。

一家工厂能够在其冷却塔中使用含有 80 ppm+ 磷酸盐的循环水补充剂，而没有任何沉积物。另一个携带超过 300 ppm 的二氧化硅而没有沉积。

钙硬度和其他类似的钙垢正在使用增溶和晶体改性抑制剂的组合进行处理，这些沉积物有助于结垢。除了在现场生成外，液体和颗粒中的二氧化氯还可以提高杀菌剂的性能。过氧化氢的使用频率更高，仅举几例。

控制腐蚀已发现聚硅酸盐和聚硅酸盐与聚磷酸盐的混合物可提供良好的低碳钢保护并减少磷酸盐沉积物。当与某些新聚合物一起使用时，磷酸盐处理比早期版本要好得多。铜腐蚀抑制剂更耐卤素，甚至可以对低碳钢和铝提供腐蚀控制。

膜用于还原全部或部分离子。高含量的氨可以通过特定的离子交换或硝化作用或通过携带更高的冷却塔 pH 值来去除。某些非化学处理系统的使用显示出沉淀和生物控制以及一些水再循环的前景。

基本上，任何再生水质都可以在

FRP 冷却塔系统中使用较新的水处理化学品和特定控制设备的组合来处理大多数腐蚀、沉积物和微生物问题.

循环水失效

为什么冷却塔水系统使用循环水补充会失效？也许以下几个例子可以说明其中的一些原因：

一家水供应商联系了一家炼油厂，后者提供的循环水含有 8 ppm 的氨（以 NH3 的形式）。该炼油厂在其热交换器中使用金钟管（70% 铜/30% 锌），并且知道氨气会导致金钟管发生灾难性开裂，可能导致火灾或爆炸。再生水供应商不知道这一点，拒绝去除氨。该设施没有考虑循环水。

另一家拥有大型 HVAC 冷却器吨位的设施无法理解其强化铜管需要更高水平的铜腐蚀抑制剂才能提供良好的管道保护。不知道这会导致管道失效并终止循环水。运营商和化学品供应商都将此归咎于“糟糕的”循环水。其他几位 HVAC 用户进行了研究，并成功地将循环水用于类似设备。

还有一个工厂，一切都处理得很好，计划周全，建立了有效的监测和控制，适当修改了水处理方案，发现冷却塔循环水中的铁非常高（超过5 ppm） .在冷却塔的 5 个循环中，铁含量为 25 ppm，它污染了热交换器。控制铁的额外水处理将非常昂贵。他们调查发现，输送到工厂周边的水仅含有 0.1 ppm 的铁。然而，循环水被硝化，pH 值为 6.5，游离氯含量高 (2 ppm)。对厂房内的低碳钢管腐蚀性很强，所以会产生高铁。该设施安装了内部涂层低碳钢，塔中的铁含量保持在 0.1 ppm。管道设计师应与水处理人员一起工作。

循环水使用中最常见的故障可能涉及没有循环水经验的水处理供应商和最终用户 - 水处理程序没有适当修改，最终用户没有实施额外的水监测。他们经常说这是“坏”水。