一种适用于冷却水循环系统的水质处理方法与流程

本发明属于水处理，涉及一种水质处理方法，尤其涉及一种适用于冷却水循环系统的水质处理方法。

背景技术：

1、冷却水循环系统是一种常见的换热系统，其主要功能是帮助降低设备或工艺过程中产生的热量。该系统通过循环使用冷却水来提高换热效率，同时减少水资源的浪费，降低能源消耗和换热成本，广泛应用于发电厂、化工厂、炼油厂、钢铁厂、数据中心和其他需要大量冷却的工业领域。

2、据统计，在现代化工厂的全部用水量中，冷却用水占67％-80％，工艺用水占15％-26％，其余为锅炉用水约占5％-7％。在工业生产的早期，由于对节水的要求不高，冷却水多是直流水或半直流水，浓缩倍数较低，很少进行缓蚀阻垢处理。随着工业的不断发展，企业已普遍采用循环水代替直流水，并提高循环冷却水的浓缩倍数，既能最大限度地节省工业冷却用水及水稳药剂，又能有效地防止设备的腐蚀和结垢，减少对环境的污染。在提高浓缩倍数后必须进行缓蚀阻垢处理，这是因为随着循环水浓缩倍数的增加，水中成垢盐类及腐蚀性离子亦成倍增加，从而带来严重的结垢及腐蚀问题。

3、冷却水结垢的主要原因是因为水中含有较多的重碳酸钙，在加热过程中分解为碳酸钙，二氧化碳和水。碳酸钙在冷却设备内表面沉积下来。碳酸盐水垢通常以致密的结晶沉淀在加热器壁面甚至冷却塔填料或壁上，从而严重影响换热效率。

4、此外，冷却水的氧含量一般高达4-7mg/l，且水中溶解有较多的无机盐类，从而导致冷却水的腐蚀性很强。进一步地，循环冷却水的腐蚀性还与微生物所产生的软垢有关，且生物粘泥软垢也是影响传热和引起管路堵塞的原因之一。

5、由此可见，如何提供一种适用于冷却水循环系统的水质处理方法，有效解决设备的结垢及腐蚀问题，防止管路堵塞，提升传热效率，降低设备维修成本，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适用于冷却水循环系统的水质处理方法，所述水质处理方法有效解决了设备的结垢及腐蚀问题，防止了管路堵塞，提升了传热效率，降低了设备维修成本，有利于大规模推广应用。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供一种适用于冷却水循环系统的水质处理方法，所述水质处理方法包括依次进行的化学清洗、预膜处理和运行维护。

4、所述化学清洗包括：向冷却水中投加化学清洗剂，充分剥离管路内壁表面的污垢。

5、所述预膜处理包括：向冷却水中投加预膜剂，在管路内壁表面形成惰性保护膜。

6、所述运行维护包括：在冷却水循环系统的运行过程中连续投加缓蚀阻垢剂和螯合分散剂。

7、所述冷却水循环系统采用的管路材质包括碳钢或不锈钢。

8、本发明提供的水质处理方法包括依次进行的化学清洗、预膜处理和运行维护，其中的化学清洗充分剥离了管路内壁表面的浮锈和油污等污垢，同时对管路内壁表面起到活化作用，为后续预膜处理创造良好条件；预膜剂在管路内壁表面借助化学吸附作用形成惰性保护膜，使得管路与水中的腐蚀介质相互隔离，从而起到了抑制腐蚀的作用；在运行维护过程中，缓蚀阻垢剂和螯合分散剂的有机复配有效防止了碳钢或不锈钢材质管路的腐蚀，降低了设备维修成本，延长了设备使用寿命，有利于大规模推广应用。

9、优选地，所述化学清洗剂包括无机酸和/或有机酸。

10、优选地，所述无机酸包括盐酸、硫酸、硝酸或磷酸中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括盐酸与硫酸的组合，硫酸与硝酸的组合，硝酸与磷酸的组合，盐酸、硫酸与硝酸的组合，硫酸、硝酸与磷酸的组合，或盐酸、硫酸、硝酸与磷酸的组合。

11、优选地，所述有机酸包括甲酸和/或柠檬酸。

12、优选地，所述化学清洗剂的投加量以冷却水的ph值达到3-6为准，例如可以是ph值为3、3.5、4、4.5、5、5.5或6，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

13、优选地，所述冷却水的ph值达到稳定状态时停止化学清洗。

14、优选地，所述预膜剂的型号包括th-701、ts-107或hl-601中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括th-701与ts-107的组合，ts-107与hl-601的组合，th-701与hl-601的组合，或th-701、ts-107与hl-601的组合，进一步优选为th-701。

15、本发明中，预膜剂th-701为中性预膜剂，外观呈琥珀色液体，固体含量≥40.0％，总磷含量(以po43-计)≥20.0％，密度(20℃)为1.25±0.1g/cm3，ph(1％水溶液)为2.0±1.0。

16、本发明中，预膜剂ts-107为聚磷酸盐和非离子表面活性剂等组成的复合多功能性型药剂，外观呈白色膏状体，总磷含量(以po43-计)≥40.0％，ph(1％水溶液)为9.5±0.5。

17、本发明中，预膜剂hl-601为聚磷酸盐和非离子表面活性剂等组成的混合物，外观呈白色或淡黄色固体，总磷含量(以po43-计)≥35.0％，密度(20℃)≥1.23g/cm3，ph(1％水溶液)为9.5±0.5。

18、优选地，所述预膜剂的投加量以冷却水的ph值达到6.5-7.5为准，例如可以是6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7、7.1、7.2、7.3、7.4或7.5，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

19、优选地，所述预膜处理之前在管路内壁表面设置一张挂片，且所述挂片的材质与管路内壁的材质相同，待挂片表面出现蓝色光晕时停止预膜处理。

20、优选地，所述缓蚀阻垢剂的型号包括th-206、th-601、th-628或th-682中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括th-206与th-601的组合，th-601与th-628的组合，th-628与th-682的组合，th-206、th-601与th-628的组合，th-601、th-628与th-682的组合，或th-206、th-601、th-628与th-682的组合，进一步优选为th-206。

21、本发明中，缓蚀阻垢剂th-206由络合天氨酸及其他共聚物组成，外观呈琥珀色液体，固体含量≥10.0％，密度(20℃)为0.90-1.15g/cm3，ph(1％水溶液)≥3.0。

22、本发明中，缓蚀阻垢剂th-601由有机膦酸、聚羧酸、碳钢缓蚀剂等组成，外观呈琥珀色液体，固体含量≥30.0％，总磷含量(以po43-计)≥15.0％，密度(20℃)≥1.10g/cm3，ph(1％水溶液)为2.0±1.0。

23、本发明中，缓蚀阻垢剂th-628由有机膦酸、聚羧酸、含磺酸盐共聚物和唑类等组成，外观呈琥珀色液体，固体含量≥30.0％，总磷含量(以po43-计)≥15.0％，密度(20℃)≥1.10g/cm3，ph(1％水溶液)为2.5±1.0。

24、本发明中，缓蚀阻垢剂th-682由特殊界面活性剂、高效分散剂、缓蚀剂等组成，外观呈黄色透明液体，固体含量≥30.0％，密度(20℃)≥1.20g/cm3，ph(1％水溶液)为3.0±1.5。

25、优选地，所述缓蚀阻垢剂的投加量为50-70mg/l，例如可以是50mg/l、52mg/l、54mg/l、56mg/l、58mg/l、60mg/l、62mg/l、64mg/l、66mg/l、68mg/l或70mg/l，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

26、优选地，所述螯合分散剂的型号包括th-013、th-2000或qtq-108中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括th-013与th-2000的组合，th-2000与qtq-108的组合，th-013与qtq-108的组合，或th-013、th-2000与qtq-108的组合，进一步优选为th-013。

27、本发明中，螯合分散剂th-013主要含有水解聚马来酸，属于阴极型分散剂，外观呈琥珀色透明液体，固体含量为10.0％-25.0％，密度(20℃)为0.95-1.15g/cm3，ph(1％水溶液)≤5.0。

28、本发明中，螯合分散剂th-2000为丙烯酸-磺酸盐共聚物，外观呈无色或淡黄色透明液体，固体含量为42.0％-44.0％，密度(20℃)≥1.15g/cm3，ph(1％水溶液)为3.8-4.6。

29、本发明中，螯合分散剂qtq-108为无磷阴离子型分散剂，外观呈浅黄色液体，ph(1％水溶液)为5.0-7.0。

30、优选地，所述螯合分散剂的投加量为20-40mg/l，例如可以是20mg/l、22mg/l、24mg/l、26mg/l、28mg/l、30mg/l、32mg/l、34mg/l、36mg/l、38mg/l或40mg/l，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

31、优选地，所述冷却水循环系统包括依次连接的循环水池、循环泵、换热器和冷却塔，且所述冷却塔回连于循环水池。

32、优选地，所述缓蚀阻垢剂和螯合分散剂的投加点位于循环泵的吸水口，有利于药剂首先对后续的换热器发生作用，同时有利于药剂在循环泵的搅拌作用下持续且均匀地发挥最佳作用。

33、优选地，所述冷却水循环系统的运行过程中，还伴随着连续投加杀菌灭藻剂th-303、杀菌剥离剂th-311、非氧化杀菌剂ro-20、分散剂th-012或渗透剂th-021中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括杀菌灭藻剂th-303与杀菌剥离剂th-311的组合，杀菌剥离剂th-311与非氧化杀菌剂ro-20的组合，非氧化杀菌剂ro-20与分散剂th-012的组合，分散剂th-012与渗透剂th-021的组合，杀菌灭藻剂th-303、杀菌剥离剂th-311与非氧化杀菌剂ro-20的组合，杀菌剥离剂th-311、非氧化杀菌剂ro-20与分散剂th-012的组合，或非氧化杀菌剂ro-20、分散剂th-012与渗透剂th-021的组合，进一步优选为杀菌灭藻剂th-303、杀菌剥离剂th-311、非氧化杀菌剂ro-20、分散剂th-012与渗透剂th-021的组合。

34、本发明中，杀菌灭藻剂th-303由季铵盐与过氧化物等复合而成，外观呈无色或淡绿色透明液体，密度(20℃)为0.95-1.15g/cm3，ph(1％水溶液)≥5.0。

35、本发明中，杀菌剥离剂th-311由阳离子表面活性剂、渗透剂和分散剂等复合而成，外观呈无色或微黄色液体，活性组分含量≥10.0％，ph(1％水溶液)≥6.0。

36、本发明中，非氧化杀菌剂ro-20的cas号为10222-01-2，外观呈无色或棕色液体，有效物质含量为20.0％。

37、本发明中，分散剂th-012由丙烯酸和丙烯酸羟丙酯共聚物等组成，外观呈无色液体，有效含量≥25.0％，密度(20℃)为1.00-1.20g/cm3，ph(1％水溶液)≤5.0。

38、本发明中，渗透剂th-021为酸性渗透剂，外观呈琥珀色透明液体，活性组分为20.0％-25.0％，密度(20℃)≥1.25g/cm3，ph(原液)≤5.0。

39、优选地，所述杀菌灭藻剂th-303的投加量为80-150mg/l，例如可以是80mg/l、85mg/l、90mg/l、95mg/l、100mg/l、105mg/l、110mg/l、115mg/l、120mg/l、125mg/l、130mg/l、135mg/l、140mg/l、145mg/l或150mg/l，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

40、优选地，所述杀菌剥离剂th-311的投加量为100-200mg/l，例如可以是100mg/l、110mg/l、120mg/l、130mg/l、140mg/l、150mg/l、160mg/l、170mg/l、180mg/l、190mg/l或200mg/l，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

41、优选地，所述非氧化杀菌剂ro-20的投加量为80-120mg/l，例如可以是80mg/l、85mg/l、90mg/l、95mg/l、100mg/l、105mg/l、110mg/l、115mg/l或120mg/l，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

42、优选地，所述分散剂th-012的投加量为10-30mg/l，例如可以是10mg/l、12mg/l、14mg/l、16mg/l、18mg/l、20mg/l、22mg/l、24mg/l、26mg/l、28mg/l或30mg/l，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

43、优选地，所述渗透剂th-021的投加量为20-40mg/l，例如可以是20mg/l、22mg/l、24mg/l、26mg/l、28mg/l、30mg/l、32mg/l、34mg/l、36mg/l、38mg/l或40mg/l，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

44、作为本发明优选的技术方案，所述水质处理方法包括以下步骤：

45、(1)化学清洗，向冷却水中投加化学清洗剂，充分剥离管路内壁表面的污垢，直至冷却水的ph值达到稳定状态时停止化学清洗；所述化学清洗剂包括无机酸和/或有机酸，且所述无机酸包括盐酸、硫酸、硝酸或磷酸中的任意一种或至少两种的组合，所述有机酸包括甲酸和/或柠檬酸；所述化学清洗剂的投加量以冷却水的ph值达到3-6为准；

46、(2)预膜处理，向冷却水中投加预膜剂th-701，投加量以冷却水的ph值达到6.5-7.5为准，在管路内壁表面形成惰性保护膜；所述预膜处理之前在管路内壁表面设置一张挂片，且所述挂片的材质与管路内壁的材质相同，待挂片表面出现蓝色光晕时停止预膜处理；

47、(3)运行维护，在冷却水循环系统的运行过程中连续投加缓蚀阻垢剂th-206、螯合分散剂th-013、杀菌灭藻剂th-303、杀菌剥离剂th-311、非氧化杀菌剂ro-20、分散剂th-012和渗透剂th-021，并控制缓蚀阻垢剂th-206的投加量为50-70mg/l，螯合分散剂th-013的投加量为20-40mg/l，杀菌灭藻剂th-303的投加量为80-150mg/l，杀菌剥离剂th-311的投加量为100-200mg/l，非氧化杀菌剂ro-20的投加量为80-120mg/l，分散剂th-012的投加量为10-30mg/l，渗透剂th-021的投加量为20-40mg/l。

48、其中，所述冷却水循环系统包括依次连接的循环水池、循环泵、换热器和冷却塔，且所述冷却塔回连于循环水池，药剂投加点位于循环泵的吸水口。

49、本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

50、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

51、本发明提供的水质处理方法包括依次进行的化学清洗、预膜处理和运行维护，其中的化学清洗充分剥离了管路内壁表面的浮锈和油污等污垢，同时对管路内壁表面起到活化作用，为后续预膜处理创造良好条件；预膜剂在管路内壁表面借助化学吸附作用形成惰性保护膜，使得管路与水中的腐蚀介质相互隔离，从而起到了抑制腐蚀的作用；在运行维护过程中，缓蚀阻垢剂和螯合分散剂的有机复配有效防止了碳钢或不锈钢材质管路的腐蚀，降低了设备维修成本，延长了设备使用寿命，有利于大规模推广应用。