摘要：水泥厂生产用水主要为设备冷却水，为了防止粉尘污染，保持良好的水质，水泥厂应采用循环水系统。本文分析了循环水系统在水泥厂中的应用。
关键词：循环水系统；水泥厂；问题
水泥生产企业用水主要包括生产用水及生活用水，其中，生产用水主要用于设备冷却，除蒸发和渗漏损失外，其他大部分循环利用。生产生活排水经深度处理后回用于生产用水系统，已成为水泥厂提高效益、清洁生产、节能降耗及减少环境污染的大趋势。因此，发展水泥厂循环水处理技术，提高循环水与冷却水的利用率，具有显著的经济、社会效益。
一、循环水系统工作原理
循环水系统的功能是将冷却水送至高低压凝气器去冷却汽轮机低压缸排汽，以维持高低压凝气器的真空，使汽水循环得以继续。其工作原理是：循环水与工艺装置区经热交换后温度升高，然后分别进入冷却水塔，在塔内与空气进行热交换后滴入塔下冷却水池流入集水池，集水池出水经过双层格栅进入吸水井，再经循环水泵加压后送往各装置区。部分循环水回水进入旁滤系统，以降低循环水的悬浮物浓度。为减少循环冷却水对管道及设备产生腐蚀、结垢，系统设置了一套全自动加药设施。
二、循环冷却水处理系统面临的问题
冷却水在循环系统中不断循环，由于水温升高、流速变化、蒸发、各种无机离子和有机物质的浓缩，冷却塔和冷却水池在室外风吹雨淋、灰尘杂物的进入及设备结构和材料等多种因素的作用，会产生很多问题：
1、结垢与沉积。在循环水系统中，碳酸氢盐的浓度随蒸发浓缩而增加。当其浓度达到过饱和状态，或经过传热表面水温升高时，会分解生成碳酸盐．在高温和低流速的地方沉积在传热表面．造成降低热传效率或传热不均、设备腐蚀，甚至会使换热器堵塞，系统阻力增大，水泵和冷却塔效率下降，增加管线输送压力落差及电力消耗。
2、设备腐蚀。因冷却水中含有溶解氧及各种电解质，它会由于电位差而产生电化学反应，从而产生电化学腐蚀，例如热交换器之铜管与碳钢端板，接触部分的碳钢部分会因此加速腐蚀，有害离子也会引起腐蚀。此外，当微生物繁殖时，其微生物体的分泌物与冷却水中有机物、无机物聚积而形成的粘泥沉积在系统中时，将造成沉积下金属腐蚀。其他影响腐蚀的因素尚有：pH、固溶物、温度、流速等。腐蚀会缩短设备寿命，腐蚀产物会加剧污垢的形成，引起非计划停车。
3、微生物滋生。微生物可分为细菌、真菌及藻类，因其散布在自然界各角落，而冷却水的温度、pH值均在适合微生物繁衍的范围，若未加以控制，微生物不断繁殖，会在换热器管内产生粘泥污垢，粘泥附着在传热表面会引起腐蚀，导致端差增加，换热效果下降，影响生产效率。严重时，粘泥甚至将堵塞管束，且在粘泥沉积地方造成沉积物下腐蚀，导致设备损坏等。
三、循环水处理的技术
循环水中结垢、腐蚀和微生物繁殖相互关联，污垢和微生物粘泥可引起垢下腐蚀，而腐蚀产品又形成污垢，要解决循环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，使循环水系统中的腐蚀、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。
1、控制水垢
1)软化处理。在补充水进入循环水系统前进行软化处理，除去Ca2+、Mg2+，也就形不成水垢。目前常用的软化方法有：①离子交换树脂法，该法适于补充水量小的循环水系统；②石灰软化法，即投加石灰，使Ca(HC03)2反应生成CaCO3沉淀提前析出。该方法成本低，适于原水钙含量高、补充水量较大的循环水系统。
2)加酸。通过加酸来控制循环水的pH值，能防止钙盐、二价会属盐、磷酸盐结垢。在循环水中加酸(通常为硫酸)或通入CO2气体，降低pH值。加酸法关键是控制好加酸量，当pH值降低到6.5以下时，设备的腐蚀会加快，因此，加酸量应仔细控制。通CO2气体同样应注意控制好pH值，否则循环水通过冷却塔时，由于CO2的溢出，CaCO3在塔内结晶，堵塞填料，形成钙垢转移现象。
3)加阻垢剂。在循环水中加阻垢剂，破坏Ca-CO3的结晶增长过程，以达到控制水垢形成的目的。
目前常用的阻垢剂有聚磷酸盐、有机多元膦酸、有机磷酸脂、聚丙烯酸盐等，这是目前应用最广的控制水垢的方法。
4)物理水处理法。静电除垢器、电子水处理仪等处理设备是利用高频电磁场对水进行处理，具有防垢、杀菌、灭藻、防腐蚀的作用，适用水质范同广，不污染环境。
2、控制污垢
1)对补充水进行处理。采用沉淀、过滤等水处理方法，去除水中的悬浮物，以降低补充水的浊度。
2)投加分散剂。投加分散剂可将粘合在一起的泥团杂质等分散成微粒悬浮于水中，随水流流动而不沉积，从而减少污垢对传热的影响。
3)增加旁滤设备。系统安装无阀旁滤设备，部分循环水经过旁滤器的过滤后，回到循环水系统中重复使用，降低了系统浊度，同时防止杀菌剥离后的粘泥黏附于系统内壁。
4)系统排污及供给生产直流水。通过循环系统的排污及供给生产直流水，可增大系统新鲜水的补充量，对于降低污垢也是行之有效的方法。
3、控制金属腐蚀
1)投加缓蚀剂。在循环水系统中，主要通过投加缓蚀剂来控制系统的腐蚀。缓蚀剂是一种用于腐蚀介质中抑制金属腐蚀的添加剂，不会改变腐蚀介质的性质，无需对设备表面进行处理，因此，使用缓蚀剂是一种经济效益较高且适应性较强的金属防护措施。循环水系统缓浊剂的缓蚀作用受水质和运行条件的影响大，因此，循环水系统的浓缩倍率提高后，应选用合适的缓蚀剂并控制水质及循环水系统的运行条件，以有效发挥缓蚀剂的缓蚀作用。
2)提高循环水的pH值。提高循环水的pH值，使金属面生成氧化性保护膜的倾向增大，易于钝化，从而有利于控制设备腐蚀。敞开式循环水系统通常通过在冷却塔内的曝气提高pH值。提高循环水的pH值后，不可避免地带来一些问题：循环水结垢倾向增大、设备腐蚀速度下降、某些常用缓蚀剂失效。目前可通过添加专门为碱性冷却水处理开发的复合缓蚀剂来解决。
3)用防腐涂料涂覆。通过防腐涂料的屏蔽、缓蚀、阴极保护及pH缓冲作用来保护设备不受腐蚀。
4、抑制微生物。循环水系统微生物引起的腐蚀、粘泥及其生长的控制方法有：控制循环水中的氧含量、pH值、悬浮物和微生物的养料等水质指标；在防腐涂料中添加杀菌剂，抑制微生物的生长；冷却塔的进风口加装百叶窗；设置旁流过滤设备等。
四、水泥厂循环水冷却水处理的原则
发展水泥厂循环水处理技术，提高循环水冷却水利用率，具有很好的经济及社会效益。在选择循环水处理工艺技术方案时，一般应遵循下列原则。
1、在减少污染的同时综合合理的利用水资源，并满足所需经济效益原则。
2、补充水要达到工业循环冷却水用水的水质要求。
3、根据高效、低耗、运行稳定、操作方便、减少二次污染的原则，选择可靠的、成熟的水处理工艺。
4、水处理应能满足水泥厂发展需要，尽可能采用现代化管理手段，实现科学化、自动化管理。
5、要按照工程设计的有关规定，尽可能少占地，减少工程投资，并结合水泥厂的总体规划和长远发展，对循环水进行处理，可减少系统的结垢及腐蚀，延缓系统的水阻系数增大，确保换热设备的传热面积，满足生产过程的正常需要，从而节省大量的电能，减少新鲜水的补水量，降低系统的排污量，保护环境，具有很好的经济效益和社会效益。
综上所述，对循环水进行处理，能减少系统的结垢及腐蚀，延缓系统的水阻系数增大，确保换热设备的传热面积，满足生产过程的正常需要，从而节省大量的电能，减少新鲜水的补水量，降低系统的排污量，保护环境，具有很好的经济、社会效益。
参考文献：
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