冷卻塔的再生水：好主意還是不好？

將冷卻塔轉(zhuǎn)換為循環(huán)水需要適當(dāng)?shù)囊?guī)劃和對所涉及挑戰(zhàn)的透徹理解。成功的項目使淡水成本節(jié)省了 10-30%，更重要的是，更好地保護了與水接觸的設(shè)備。

雖然在過去的10年里，無數(shù)設(shè)施將淡水轉(zhuǎn)化為循環(huán)水（市政中水）用于蒸發(fā)冷卻水系統(tǒng)，但仍有一個問題：值得嗎？考慮進行更改的設(shè)施包括公用事業(yè)發(fā)電廠、煉油廠、化工廠、一般制造和 HVAC（空調(diào)）。今天，由于干旱和其他壓力，這種趨勢仍在以越來越快的速度持續(xù)。

通過適當(dāng)?shù)囊?guī)劃，設(shè)施在從淡水轉(zhuǎn)換為用于冷卻塔的市政回收廢水時可以節(jié)省 10-30% 的水費。

轉(zhuǎn)換有很多成功，但也有一些失敗。一個成功的企業(yè)會進行適當(dāng)?shù)囊?guī)劃，收集再生水水質(zhì)知識以及水處理化學(xué)和非化學(xué)產(chǎn)品的性能，并實施良好的水質(zhì)監(jiān)測和控制。它們的成本通常比淡水低 10-30%，此外，它們還能為與水接觸的設(shè)備提供更好的保護。

在制定任何將現(xiàn)有冷卻塔水系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為循環(huán)水的計劃之前，需要解決以下問題：

1 循環(huán)水與淡水的成本是多少？

2 再生水是否需要進一步處理才能被接受？如果會，涉及的費用是多少？

3 從“圍欄”管路將循環(huán)水引入冷卻塔水系統(tǒng)需要多少錢？

4 與目前的循環(huán)水相比，冷卻塔的水處理成本是增加還是減少？多少？

5 是否需要額外的水監(jiān)測或供水系統(tǒng)？它們的成本是多少？

6 當(dāng)使用循環(huán)水時，與冷卻水接觸的設(shè)備是否能得到同等、更差或更好的保護？

7循環(huán)水使用中是否存在致病菌等潛在危險？

這些問題通?？梢杂稍偕?yīng)商、您的水處理供應(yīng)商或獨立的水處理顧問來回答。一旦回答，他們肯定會注明水是否需要循環(huán)使用。

為了回答上述問題，從眾多再生水候選產(chǎn)品中得到了典型的例子：

1 再循環(huán)水的成本通常是新鮮水成本的35-55%城市中的水，可能會保持穩(wěn)定數(shù)年。淡水的成本每年都在攀升。然而，許多發(fā)電廠、煉油廠和化工廠都使用淡水。來自湖泊、溪流和專有水井的水只需支付抽水費用，在這些地方再循環(huán)水的成本要高得多，從而降低了轉(zhuǎn)換的動力。一家使用河水的發(fā)電廠將河水與循環(huán)水按 50 / 50 的比例混合，盡管循環(huán)水的成本較高，這是為了保護作物灌溉的淡水。

2 如果再生水的質(zhì)量不能滿足您的設(shè)施的要求并且必須經(jīng)過進一步處理才能被接受，則必須確定此費用。市政當(dāng)局可以提供額外的治療，也可以在醫(yī)療機構(gòu)進行。

問題發(fā)生在西海岸的一家煉油廠，該煉油廠確定必須進一步處理才能接受當(dāng)?shù)氐脑偕?。水中的氨含量超過 10 ppm 會導(dǎo)致精煉廠的銅合金 Admiralty 70/30 銅/鋅熱交換器管出現(xiàn)裂紋。市政當(dāng)局選擇將循環(huán)水中的氨去除至 1 ppm 以下，額外的處理成本確實提高了循環(huán)水的價格，但僅增加 10-15%，這仍然是非常值得的。

3 將再生水輸送到冷卻塔系統(tǒng)的成本因設(shè)施而異。在化工廠或煉油廠中，這可能意味著在距圍欄線 100 或 1,000 英尺的地方開始一條新生產(chǎn)線。在 HVAC 建筑中，這意味著從冷卻塔的入口到冷卻塔（可能在建筑物的頂部）運行一條新管道。

西海岸的一家煉油廠決定使用普通的無內(nèi)襯低碳鋼鋼管將再生水輸送到距離圍欄線數(shù)千英尺的地方。工廠操作員發(fā)現(xiàn)循環(huán)水的腐蝕性很強，以至于在冷卻塔之前的循環(huán)水中會產(chǎn)生高含量的鐵（3-5 ppm 鐵）。因此，運行 5 個循環(huán)的冷卻塔可能含有 15-25 ppm 的鐵，這會污染熱交換器。煉油廠通過用內(nèi)襯低碳鋼管代替管道來消除鐵屑。這是一項最初沒有人確定的費用。

4 與再生水相比，使用再生水進行水處理的成本通常相同或更低。由于循環(huán)水中存在 2-4 ppm 的磷酸鹽（低碳鋼腐蝕抑制劑），可能更低。任何基于磷酸鹽的冷卻水處理都可能獲得大部分或全部所需的磷酸鹽。同樣，再循環(huán)水中的高氯含量（1-2 ppm 游離殘留物）通常會減少工廠中的氯或氧化劑。即使將氨還原為濃度為 75-150 ppm 的硝酸鹽，它們也有助于減少低碳鋼和不銹鋼的腐蝕。通常，大多數(shù)設(shè)施的水處理成本將降低 10-20%，但這是因地點而異。

5 總的來說，對監(jiān)測和化學(xué)加藥系統(tǒng)的需求越來越大，主要是為了應(yīng)對循環(huán)水水質(zhì)的任何變化或水的混合。通常，這取決于監(jiān)測可用的淡水和再循環(huán)水量，這可以更好地控制熱交換器和冷卻器中的腐蝕和沉積物。

6 冷卻水設(shè)備的保護通常等于或優(yōu)于淡水設(shè)備。這意味著與冷卻水接觸的設(shè)備壽命更長，維護更少。這節(jié)省了很多。這種改善可歸因于幾個因素：也許最重要的是，循環(huán)水比淡水更能引起關(guān)注和控制。加強監(jiān)測和化學(xué)進料控制也是水處理項目性能提高的主要因素。

首先需要的知識是確定所有與水接觸的設(shè)備的冶金和操作特性.這包括塔、管道和所有傳熱裝置。操作員還必須確定最高和平均溫度；平均和最小水流速度；是否存在停滯或冗余設(shè)備；以及沒有流量發(fā)生的持續(xù)時間。確定需要保護淡水免受腐蝕、沉淀和生物影響的程度非常重要。這將為循環(huán)水要求提供指導(dǎo)。

不同的行業(yè)將有不同的設(shè)計和操作參數(shù)，這將比其他行業(yè)更需要解決某些循環(huán)水組件。

一些示例包括在熱交換器中通常使用低碳鋼 (1010-1020) 管和金鐘黃銅管（70% 銅/30% 鋅）的煉油廠。低碳鋼管需要很好的腐蝕控制，但容易受到磷酸鹽沉積和鍍銅的影響。過量的磷酸鹽和銅引起的雙金屬腐蝕會降低低碳鋼管的預(yù)期壽命。由于潛在的破裂，金鐘管不能看到超過兩部分的氨。

HVAC 和公用發(fā)電廠的冷卻塔水系統(tǒng)通常在其冷卻器和冷凝器中使用銅管和海軍管，并且必須限制循環(huán)水中的氨。暖通空調(diào)系統(tǒng)通常使用鍍鋅鋼冷卻塔，由于鍍銅和冷卻塔水的高或低 pH 值，可能會出現(xiàn)“白銹”。 HVAC 冷卻水冷凝器通常使用加強（開槽）銅管，需要改進銅保護。

化學(xué)工業(yè)使用不銹鋼傳熱表面，因此必須限制可能導(dǎo)致點蝕和應(yīng)力腐蝕開裂的氯化物。

每個行業(yè)都有獨特的設(shè)計和操作，需要對其進行識別和評估，以防止各種循環(huán)水組件造成意外損壞或縮短預(yù)期壽命。

對于現(xiàn)有的冷卻塔水系統(tǒng)，工廠可以更換各種與水接觸的設(shè)備來處理循環(huán)水的水質(zhì)問題。然而，這種成本通常是不希望的。對于供水商而言，將循環(huán)水處理至所需質(zhì)量可能更具成本效益。

例如通過澄清減少磷酸鹽和通過硝化消除氨的額外處理。通過反滲透 (RO) 等膜技術(shù)甚至可以降低部分電導(dǎo)率，從而不僅為冷卻塔系統(tǒng)而且為鍋爐提供更好的水質(zhì)。

第二個重要的考慮因素是識別循環(huán)水的關(guān)鍵成分，以確定是否有任何不利因素影響與冷卻水接觸的設(shè)備。每個冷卻塔系統(tǒng)都需要檢查其循環(huán)水和系統(tǒng)，以更準確地確定任何不利或有益影響。

處理化學(xué)品

在過去幾年中，在處理化學(xué)品的引入和設(shè)備性能方面取得了重大進展。了解這些產(chǎn)品和系統(tǒng)不斷增加的功能和局限性非常重要。大多數(shù)進步都在沉積物和微生物控制方面，但腐蝕抑制劑也得到了改進。例如，用于改善磷酸鹽、鐵、二氧化硅和硬度引起的沉積物控制的新型聚合物。一些被識別為“Quad”、“HPS-1”、“Succinate”。和“聚天冬氨酸”等等。

一家工廠能夠在其冷卻塔中使用含有 80 ppm+ 磷酸鹽的循環(huán)水補充劑，而沒有任何沉積物。另一個攜帶超過 300 ppm 的二氧化硅而沒有沉積。

鈣硬度和其他類似的鈣垢正在使用增溶和晶體改性抑制劑的組合進行處理，這些沉積物有助于結(jié)垢。除了在現(xiàn)場生成外，液體和顆粒中的二氧化氯還可以提高殺菌劑的性能。過氧化氫的使用頻率更高，僅舉幾例。

控制腐蝕 已發(fā)現(xiàn)聚硅酸鹽和聚硅酸鹽與聚磷酸鹽的混合物可提供良好的低碳鋼保護并減少磷酸鹽沉積物。當(dāng)與某些新聚合物一起使用時，磷酸鹽處理比早期版本要好得多。銅腐蝕抑制劑更耐鹵素，甚至可以對低碳鋼和鋁提供腐蝕控制。

膜用于還原全部或部分離子。高含量的氨可以通過特定的離子交換或硝化作用或通過攜帶更高的冷卻塔 pH 值來去除。某些非化學(xué)處理系統(tǒng)的使用顯示出沉淀和生物控制以及一些水再循環(huán)的前景。

基本上，任何再生水質(zhì)都可以在

FRP 冷卻塔系統(tǒng)中使用較新的水處理化學(xué)品和特定控制設(shè)備的組合來處理大多數(shù)腐蝕、沉積物和微生物問題.

循環(huán)水失效

為什么冷卻塔水系統(tǒng)使用循環(huán)水補充會失效？也許以下幾個例子可以說明其中的一些原因：

一家水供應(yīng)商聯(lián)系了一家煉油廠，后者提供的循環(huán)水含有 8 ppm 的氨（以 NH3 的形式）。該煉油廠在其熱交換器中使用金鐘管（70% 銅/30% 鋅），并且知道氨氣會導(dǎo)致金鐘管發(fā)生災(zāi)難性開裂，可能導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸。再生水供應(yīng)商不知道這一點，拒絕去除氨。該設(shè)施沒有考慮循環(huán)水。

另一家擁有大型 HVAC 冷卻器噸位的設(shè)施無法理解其強化銅管需要更高水平的銅腐蝕抑制劑才能提供良好的管道保護。不知道這會導(dǎo)致管道失效并終止循環(huán)水。運營商和化學(xué)品供應(yīng)商都將此歸咎于“糟糕的”循環(huán)水。其他幾位 HVAC 用戶進行了研究，并成功地將循環(huán)水用于類似設(shè)備。

還有一個工廠，一切都處理得很好，計劃周全，建立了有效的監(jiān)測和控制，適當(dāng)修改了水處理方案，發(fā)現(xiàn)冷卻塔循環(huán)水中的鐵非常高（超過5 ppm） .在冷卻塔的 5 個循環(huán)中，鐵含量為 25 ppm，它污染了熱交換器?？刂畦F的額外水處理將非常昂貴。他們調(diào)查發(fā)現(xiàn)，輸送到工廠周邊的水僅含有 0.1 ppm 的鐵。然而，循環(huán)水被硝化，pH 值為 6.5，游離氯含量高 (2 ppm)。對廠房內(nèi)的低碳鋼管腐蝕性很強，所以會產(chǎn)生高鐵。該設(shè)施安裝了內(nèi)部涂層低碳鋼，塔中的鐵含量保持在 0.1 ppm。管道設(shè)計師應(yīng)與水處理人員一起工作。

循環(huán)水使用中最常見的故障可能涉及沒有循環(huán)水經(jīng)驗的水處理供應(yīng)商和最終用戶 - 水處理程序沒有適當(dāng)修改，最終用戶沒有實施額外的水監(jiān)測。他們經(jīng)常說這是“壞”水。

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