焦化厂循环水处理基本知识

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1、焦化厂循环冷却水处理系统文中详细介绍了工业焦化厂循环冷却水处理系统，其中包括有：工业焦化厂循环 冷却水处理系统工艺、工业焦化厂循环冷却水处理系统臭氧的应用、焦化厂循环冷却 水处理技术背景与意义、焦化厂循环冷却水处理现状及存在问题、焦化厂循环冷却水 处理技术现状。一、焦化厂循环冷却水处理概述焦化厂循环冷却水在使用之彳麦，水中的Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-等离子，溶解固 体和悬浮物相应增加，空气中污染物如灰尘、杂物、可溶性气体以及换热器物料泄露 等，均可进入焦化厂循环冷却水，使焦化厂循环冷却水系统中的设备和管道腐蚀、结 垢，造成换热器传热效率降低，过水断面减少，甚至使设备管道腐蚀穿孔。焦

2、化厂循环冷却水系统中结垢、腐蚀和微生物繁殖是相互关联的，污垢和微生物 粘泥可以引起垢下腐蚀，而腐蚀产品又形成污垢，要解决焦化厂循环冷却水系统中的 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，使焦化厂 循环冷却水系统中的腐蚀、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。臭氧产品已在国内电子、电力、饮料、制药行业广泛应用，质量达到国外 同行业90年代水平。投入产出比的可比效益为：1 ： 2-1 : 10以上，节约能源，提高 设备使用效率，延长设备的使用寿命和运行的安全性，减少环境污染。臭氧可以作为唯一的处理药剂来替代其它的处理冷却水处

3、理剂，它能阻垢、缓 蚀、杀菌、能使冷却水系统在高浓缩倍数甚至在零排污下运行，从而节水节能，保护 水资源；同时，臭氧冷却水处理不存在任何环境污染。国外应用臭氧进行循环水处理 已经取得了成功，而我国在这个领域却是空白。二、焦化厂循环冷却水处理系统工艺循环水冷却通常分为密闭式循环水冷却系统和敞开式循环水冷却系统。密闭式循 环水冷却系统中，水是密闭循环的，水的冷却不与空气直接接触。敞开式循环水冷却 系统，水的冷却需要与空气直接接触，根据水与空气接触方式的不同，可分为水面冷 却、*冷却池冷却和冷却塔冷却等。敞开式循环水令却系统可分为以下3类：1. 压力回流式循环令却系统此种循环水系统一般水质不受污染，仅

4、补充在循环使用过程中损失的少量水量。 补充水可流入冷水池，也可流入冷却构筑物下部。冷水池也可设在冷却塔下面，与集 水池合并。补充水一冷水池一循环泵房fJ冷却塔-生产车间或冷却设备 压力回流式循环令却系统2. 重力回流式循环水冷却系统此系统中，令却塔的位置高於生产车间或制冷设 备M经令却塔冷却的水，以重力流流入生产车间或制冷设备，进冷却塔的热水由循环 水泵提升。重力回流式循环水令却系统3. 需要经处理的循环水冷却系统需要经处理的循环水冷却系统从生产车间或制令设备出来的热水需设置净化或水质稳定处理构筑物进行处 理，处理彳的热水再流入热水池，经热水泵提升送入令却塔令却。冷水泵再从冷水池 抽水送入生产

5、车间或制令设备。此系统水经二次提升，多数为压力回流式。在有条件 的情况下，也可布置成重力回流式，以减少面积和设备，节省能耗。净化或水质稳定处理构筑物宜设在生产车间（或制冷设备）与热水池之间，优点 是：（1）能冷却热量，降低水温：（2 ）水温高，有利於提高处理效果和节省药剂；（3 ）避免彳麦置设备和构筑物的污染。冷却塔尽可能布置在高处，如屋顶、平台、泵房屋顶及水池上面等，并在周围无 建筑物阻挡。这样，通风条件好，有利於提高水的令却效果。值得特别指出的是，近年来臭氧对水的处理又拓宽到一个新的领域臭氧处理冷却 水。据文献报导，美国七十年代末期已开始这方面的探索和研究。1990年10月第51 届国际水

6、会议上，美国全国水处理公司（National Water Management Corporation） 的 A、 poryor 做了一个臭氧冷却水处理的特点与经济性:的报告，介绍了该公司在最 近三年的时间里，用臭氧成功地处理了130座冷却塔，受到热烈的欢迎。认为，臭氧 可以作为唯一的处理药剂来替代其它的处理冷却水处理剂，它能阻垢、缓蚀、杀菌、 能使冷却水系统在高浓缩倍数甚至在零排污下运行，从而节水节能，保护水资源；同 时，臭氧冷却水处理不存在任何环境污染。90年3月，在美国辛辛那提召开的全美 腐蚀工程学会年会（NACE）上，讨论臭氧冷却水处理的论文就有七篇，几乎占了冷却 水处理论文的一半。单

7、一用臭氧冷却水处理起源於美国电力研究所（EPRI）、喷气推进实验室 （IPL）、美国宇航局（NASA）和国际商用机器公司，NASA并由此获得专利（USP、 4127、786）。 NASA在佛罗里达州肯尼迪宇航中心（KSC）进行的臭氧冷却水处 理，从1984年7月20日一直进行到1985年9月19日，共14个月，条件及结果如 下： 表3-1 KSC补充水质情况项目平均值PH 7.8-8.4电导（微欧姆/厘米）650-750P-碱度（PPM）0-6M-碱度（PPM）40-70钙硬（PPM）60-90总硬（PPM）100-130氯化物（PPM，以Cl 计）180-220在开始停药、置换水、并通入臭氧

8、彳麦三周，细菌总数从1x104-6x107降至2.0- 3.0 x102，塔壁粘泥从绿色变灰色并开始脱落。系统水浊度於3-4周内从30-60NTU 逐步降至5-10NTU,水质变清，塔池底部聚积数英寸的松垢和粘泥。使用臭氧彳逐渐减少排污，将浓缩倍数由4-4.5提高到6.5-8.0，总硬度为650- 850PPM （以CaCO3计），电导达4000微欧姆/厘米，和Langelier指数2-2.5的情况 下非常良好的运行了 14个月。这期间用电化学腐蚀仪及挂片监测水系统碳钢的腐蚀 速率，结果为3-5mpy。14个月彳停车打开冷凝器检查，发现管壁几乎无垢，有一个未 经清洗的旧冷凝器旧垢也脱落了。系统

9、中细菌一直茁.0-3.0x102之间。因此KSC 认为在高温高湿条件下，单用臭氧处理冷却水，既能杀菌，又能缓蚀和阻垢，并能使 水质变清。表3-2臭氧处理与药剂处理操作费用比较表项目传统化学处理臭氧处理A药剂缓蚀剂 1800.00（美元） 0 杀菌剂A 810.00（美元）0 杀菌剂B 250.00（美元）0 水耗KMH排污（加仑）1260000 0 电耗KMH （美元）0（美元）5280（265.00美元）B、m维修小时（美元）80（1680.00美元）32（677.00美元）现场检测130（2860.00美元）50（1050.00美元）加药 130（2860.00 美元）0实验检测25（52

10、5.00美元）75（1575.00美元）全年合计12045.00 3565.00美元美国全国水处理公司（National Water Management Corporation） 在一个面积 为3000 m2的计算机研究大楼空调系统中，用臭氧冷却水处理一年，比传统的化学法 冷却水处理纯节约费用达45000.00美元。我国从80年代初期，已开始对饮用水消毒和工业废水深度处理予以注意，由於 种种原因，发展较慢。在臭氧用於脱垢，阻垢灭菌的冷却水处理方面，还刚刚开始， 还没有一个关於臭氧处理冷却水的报道。但由於臭氧法处理的经济性，可靠性及绝对 无毒、无二次污染、就地产生等一系列优点，可以预言，臭氧在

11、冷却水方面的应用普 及和广泛的应用，在我国是指日可待的。1、技术目标1 降低循环水系统运行费用，提高整体管理水平。2 彻底解决水垢附着、设备腐蚀以及微生物的滋生与粘泥问题。3 大量减少循环水系统排污水量和补充水量，提高浓缩倍数，实现趋零”排污或 少排污，节约水资源。2、技术关键设计一整套低费用水处理方案，降低循环水的浊度和总溶解固体，减少系统补水量， 提高浓缩倍数，改善整体循环水的状况，降低处理费用，最后实现趋零”排放和不 使用化学药剂。提高循环水的浓缩倍数，可降低补充水的用量，节约水资源，同时可降低排污水量， 从而减少其对环境的污染，进而降低循环水处理成本。为了更好的说明这一问题，假 设一焦

12、化厂循环冷却水系统，循环水量为10000m3/h，令却塔进出口水温分别为42C 和32C,风吹损失占循环水量的0.1%，在不同浓缩倍数下该系统的运行参数计算值见 下表。序号计算项目浓度倍数1.5 2.0 3.0 4.01系统循环水量m3/h 100002蒸发损失水量m3/h 174.43风吹损失水量m3/h 54 排污水量m3/h 343.8 169.4 82.2 53.15 总排污水量m3/h 348.8 174.4 87.2 58.16 补充水量m3/h 523.2 348.8 261.1 232.57排污水量战循环水量的百分比 3.4 1.7 0.8 0.58补充水量战循环水量的百分比

13、5.2 3.5 2.6 2.3目前我国的焦化厂循环冷却水浓缩倍数一般为1.5 2.5。3、技术路线在电厂中，由于被循环水冷却的介质是低温蒸汽，温度只有50T左右，一般来说，在 循环水系统中不会出现结垢现象，在实际运行中，出现较多的问题是含盐量增多、细 菌滋生、灰尘等，只要将循环水排放的浓水进行脱盐处理，生活污水进行生化处理和 过滤，再混入部分新鲜水作为循环水的补充水就可以了。我们的技术方案最主要的一 条是：循环水浓水经过脱盐处理后，可以全部脱去硬度，含盐量低于新鲜水，浊度小 于新鲜水，处理运行费用低于当地的新鲜水价格。生活污水生化处理和过滤后作为循 环水补充水的运行费用也低于当地的新鲜水价格，

14、从而在循环水系统中，按我们的方 案处理能为企业取得一定的经济效益，而且随着国家对水资源价格和污水排放的控 制，经济效益会越来越显著。由于被冷却的介质品种较多，有的介质温度高因00C以上，加之循环水在换热系统 中流量分配上，不可能设计得十分合理，造成部分换热器循环水温度过高，在换热器 内结垢情况严重，系统运行中、后期，往往由于严重结垢而影响换热效果，造成部分 产品温度降不下来，影响正常生产。在电力生产中，循环水突出的问题是在部分换热 器中结垢严重，另外也存在运行中含盐量增高，细菌滋生及藻类等问题。所以在电厂 循环系统，我们的技术路线是：循环水系统的浓水、过滤脱盐后应用，对补充的部分 新鲜水也进行

15、脱盐、除硬度后使用，使整个循环水系统浓缩倍数大大提高，并且由于 循环水的硬度较低，可大大降低换热器的结垢速率基本解决了结垢以及提高循环水浓 缩倍数这个大问题，保证生产的正常性和长周期运行，其间接效益是很大的，何况在 浓水、污水回用方面也有一定的经济效益。4、技术分析冷却循环水系统，关键在于流程的可靠性、出水的稳定性以及制水成本。就目前我国 冷却循环水系统技术实际情况而言，有多种处理方法可拱选择，包括离子交换、电渗 析法、反渗透法、纳滤、超滤和微滤、过滤以及絮凝、氧化等。离子交换法主要用于去除水中离子化的物质，而生化处理出水OD值相对较高，且大 部分为非离子型有机物污水中的有机物与树脂活性基团的

16、固定离子结合力很大，一旦 结合就很难进行再生，严重影响再生效率和交换能力；另外，树脂抗12、02等氧化 剂氧化性很差，因而不宜采用。电渗析法以离子交换膜为介质，靠离子的选择透过性来分离水溶液中的某些物质。它 是在离子交换技术的基础上发展起来的一项新技术，它去除的也是一些电解质物质， 但回用率很低（50-60%）且运行成本很高，因此，电渗析法也不宜采用。反渗透法是近20年来发展起来的膜技术，现己被广泛地用于水质除盐和污水治理等方 面。该法专门用以分离水中的分子态和离子态溶解物质，其实质是向水溶液中施加巨 大的压力，使溶剂水透过反渗透膜成为淡水，而溶质被阻留成为浓水，由此可达到两 个目的，一是从含

17、盐水中制取淡水；二是浓缩污水中的溶解态污染物质，处理后的水 直接重复利用。反渗透装置是以分子扩散膜为介质。以静压差为推动力来分离水溶液 中的物质，与电渗析法相比，在经济上具有显著的优越性，电能效率较高、能耗低， 相同进水条件下，反渗透法生产一吨淡水的能耗为电渗析法的五分之一至十分之一。 超滤和微滤亦属于压力推动的膜工艺系列，就分离范围而言，它补充了反渗透、纳滤 和普通过滤之间的空隙。超过滤是对料液施加一定压力后，高分子物质、胶体、蛋白 质、微粒等被半透膜所截留，而溶剂和低分子物质则透过膜。超过滤的分离机理主要 是膜表面孔径筛分机理、膜孔阻塞的阻滞机理和膜面以及膜孔对粒子的一次吸附机 理。一般来

18、说，超滤操作的跨膜压差为0.2-0.7MPa，远远小于反渗透等膜法装置。但 超滤装置不能脱盐，实现不了我们污水深度处理的目的。（分类范围见下图）20MPa1.0MPa0.1Mpa0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100削离子范围大分子范围微粒粒子压力推动的膜工艺分类图（纵：压差横：微粒大小dp）纳滤技术是近几年来发展起来的膜技术，采用高性能纳滤膜，膜材质为芳香族聚酰 胺，可脱除污水中的有机物、盐类，操作压力0.3-1.0MPa。具体工艺流程如下：补充水纳滤系统运行使用数据 分析项目给水ppm产水ppm盐投过率标准化后盐投过率（折算成CI-）脱盐 率PH 7.14 6.1 N

19、A NA NA导电度 815 94 0.06 NA 94.3Ca 107 4.7 0.02 0.28 97.8Mg 6 0.31 0.03 0.33 97.5Na 49.3 11.6 0.12 1.49 88.4Fe 2.6 0.05 0.01 0.12 99.1SiO2 21.3 2.9 0.07 0.86 93.3CI 80 12.6 0.08 1.00 92.3SO4 30 0.8 0.01 0.17 98.7碱度 290 25 0.04 0.55 95.8TDS 586.2 58.0 0.05 0.63 95.11、经济效益、环境效益和社会效益分析该系统建设投资费用为1100-1500

20、元/吨水日，运行费用在0.5-0.8元/吨水之间，节省新鲜水和减少排污水可创造价值为1.5-2.5元/吨水。同时循环水系统总体水质逐 步好转，杀菌剂、阻垢剂的用量、设备的清洗和腐蚀折旧费用大大减少，经济效益显 著。由于焦化厂循环冷却水占工业用水的比例很大，如某些电厂、化工企业的冷却水占总 用水量的（90-95% ），所以节约焦化厂循环冷却水的新鲜水用量，可极大地缓解我国 水资源短缺的矛盾，减少污水排放，可减轻周边环境的水体污染状况，这对保证环境 经济的可持续发展，促进生态环境的良性循环，改善少数地区的人居环境状况有着重 要的意义。1、技术应用前景该技术在石油、化工、电力和冶金等循环水用量较大的

21、行业有着广泛的应用前景。对 某些石化企业、发电厂、热电厂被冷却介质的温度较高，换热设备结垢现象严重，是 束缚和困扰企业生产正常发展的一大障碍，应用此项技术的优势十分明显。在我国北方大部分地区，用水水源主要是地下水，原水浊度低但含盐量较高，给生活 和生产用水都带来很不利的影响。针对使用含盐量较高的地下水的一些工厂企业，若 能利用该技术，首先对原水进行脱盐净化，可最大限度地节约水资源，并提高水的利 用价值，给企业带来极大的经济效益。下面以实例来分析该技术的经济效益某2 X300MW热电厂焦化厂循环冷却水处理工程设计方案简介一、工程概况某热电厂现有300MW进口亚临界中间再热汽轮发电机组两套，令却水

22、循环总量为65000 m3/h，设计冷却塔进出口温差为81,项目实施前后焦化厂循环冷却水浓缩倍 数分别为2.0和3.5,入塔空气干球温度为351,经计算循环水的排污水量为286m3/h。二、水处理工艺流程循环水补水回用三、工程投资概算序号名称规格、型号数量价格：万元备注1 提升泵 IS-100-80-125 3 台 27.00流量：100m3/h扬程：22m功率 :11kw2臭氧装置CF-3-1000 3台135山东志伟3反渗透处理装置YF-100 3台540集装式功率：30kw外形尺寸：5x2x3m4仪器仪表2套12再线检测5管道配件3套12小计726万元6设计安装调试费25万元7人员技术培

23、训费8万元8企业利润35万元9税金 27万元合计821万元四、经济效益分析1、水处理直接运行费用1 系统能耗：运行功率123kw，电费按0.5 元/kwh计，则吨水处理能耗费用为0.21 元/吨水；2 人工费用：每班一人，四班三运转，设管理人员L名，人均工资计为1000元/月， 则吨水处理人工费为0.02元/吨水；水处理直接费用合计为：0.23元/吨水。2、水处理间接费用1 设备易损件更换费：设备易损件年均更换费用为i5万元，则吨水处理折旧费用为 0.19元/吨水；2 设备维护费：年均维护费按设备总投资的1%计（即7.26万元/年），则设备运行 维护费用为0.03元/吨水；3 设备折旧费：按设备总投资的4%计（29万元/年），则设备折旧费用为0.12元/吨 水；水处理间接费用合计为：0.34元/吨水。水处理运行费用总计为：0.57元/吨水。3、水回用效益分析若地方水资源价格为1.5元/吨水，排污费为0.5元/吨水，则回用吨水效益为：1.43 元/吨水。年均水处理回用创造利润为350万元，设备投入运行后，2 -3年可全部收 回成本。焦化厂循环水处理实用技术北京邦驰世纪水处理科技有限公司“网址:：htt:/www. bangchishi ii. conk二0年二月