前言

　　【壓縮機網(wǎng)】工業(yè)企業(yè)是耗水大戶(hù)，工業(yè)循環(huán)冷卻水占企業(yè)耗水量的80%左右，在水資源日益緊缺的今天，企業(yè)用水成本、排污成本逐年提高，節水減排、降本增效顯得尤為重要。企業(yè)既要在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中實(shí)現經(jīng)濟效益的增長(cháng)，又要在雙碳政策目標牽引下承擔保護生態(tài)環(huán)境、節能減排的社會(huì )責任。

　　一、政策背景

　　我國首部《節約用水條例》于2024年5月1日起正式頒布實(shí)施，這也是國家層面首次在節約用水領(lǐng)域專(zhuān)門(mén)立法。針對企業(yè)取水、供水、用水、排水作出了明確規定，嚴控高耗水項目建設，進(jìn)一步提升水資源利用效率，鼓勵推動(dòng)節水、水處理領(lǐng)域設備技術(shù)更新升級。

　　二、空壓機循環(huán)水系統原理

　　空壓機循環(huán)水系統是將水作為冷卻介質(zhì)，由循環(huán)泵驅動(dòng)在系統中流動(dòng)，首先進(jìn)入空壓機冷卻系統，通過(guò)設備內部的傳熱系統，將熱能轉移到循環(huán)水中，水溫升高，再送入冷卻塔，將熱能轉移至室外大氣中，再經(jīng)過(guò)循環(huán)泵驅動(dòng)加壓，進(jìn)入空壓機冷卻器，這就是空壓機循環(huán)水系統原理。

　　冷卻系統是空壓機的重要組成部分。水冷式空壓機工作時(shí)壓縮氣體做功產(chǎn)生的熱量，需要通過(guò)冷卻水帶走，冷卻水質(zhì)的好壞直接影響著(zhù)空壓機的換熱效率。

　　三、空壓機循環(huán)水管理的重要性

　　空壓機循環(huán)水有“三分處理，七分管理”之說(shuō)，說(shuō)明管理的重要性?？諌簷C循環(huán)水系統轉入正常運行后在其升溫、蒸發(fā)和冷卻的過(guò)程中，冷卻水逐漸被濃縮，其水質(zhì)指標會(huì )發(fā)生變化，運行管理主要根據水質(zhì)變化情況進(jìn)行及時(shí)相應調整。

　　四、空壓機循環(huán)冷卻水為什么要處理

　　空壓機循環(huán)冷卻水系統普遍為開(kāi)式循環(huán)系統，采用冷卻塔降溫，在循環(huán)系統中不斷循環(huán)使用。由于水的溫度升高，水流速度的變化、水的蒸發(fā)、各種無(wú)機物離子和有機物離子的濃縮，冷卻塔和冷卻池在室外受到陽(yáng)光照射、風(fēng)吹雨淋、灰塵雜物的進(jìn)入，以及設備結構和材料等多種因素的綜合作用，會(huì )造成循環(huán)水水質(zhì)惡化。冷卻水系統產(chǎn)生腐蝕、結垢、粘泥、微生物故障，威脅和破壞工廠(chǎng)長(cháng)周期安全生產(chǎn)，造成經(jīng)濟損失。

　　五、空壓機循環(huán)水運行中易產(chǎn)生的問(wèn)題

　　空壓機循環(huán)冷卻水給水為天然水，而天然水中不管是地表水(如河水、湖水、水庫水)，還是地下水(如井水、泉水、自來(lái)水)都含碳酸鹽和雜質(zhì)，如懸浮物、藻類(lèi)物質(zhì)等。由于上文所說(shuō)多種因素的綜合作用，會(huì )產(chǎn)生嚴重的沉積物附著(zhù)、設備腐蝕和微生物的大量滋生，以及由此形成的黏泥污垢堵塞管道等問(wèn)題，這些問(wèn)題如果得不到有效的解決，則無(wú)法進(jìn)行安全生產(chǎn)，造成巨大的工業(yè)損失。

　　1.換熱器腐蝕

　　循環(huán)水對換熱設備的腐蝕，主要是電化學(xué)腐蝕，產(chǎn)生的原因是水中充足的氧氣、水中腐蝕性離子(Cl-、Fe2+、Cu2+)以及微生物分泌的黏液所生成的污垢等因素，腐蝕的后果十分嚴重，不加控制極短的時(shí)間即可使換熱器、輸水管路設備報廢。

　　2.換熱器結垢

　　冷卻水中溶解有各種鹽類(lèi)，如碳酸鹽、碳酸氫鹽、硫酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽和氯化物等，它們的一價(jià)鹽溶解度很大，一般難以從水中結晶析出，但它們的兩價(jià)(氯化物除外）的溶解度很小，并且是負的溫度系數，隨濃度和溫度的升高很容易形成難溶性結晶從水中析出，附著(zhù)在換熱器傳熱面上成為水垢。換熱器內存在結垢，會(huì )引起循環(huán)水流速、流量變化，減少換熱能力。

　　3.冷卻塔藻類(lèi)

　　因為循環(huán)水中溶有充足的氧氣、合適的溫度及富氧條件，很適合微生物的生長(cháng)繁殖，如不及時(shí)控制將迅速導致水質(zhì)惡化、發(fā)臭、變黑，冷卻塔大量黏垢沉積甚至堵塞，冷卻散熱效果大幅下降，設備腐蝕加劇。因此循環(huán)水處理必須控制微生物的繁殖。

　　4.增加設備能耗

　　隨著(zhù)工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，用水量急劇增加，很多地區已經(jīng)出現供水不足的現象，節約用水刻不容緩。冷卻水占工業(yè)用水主體，提高其重復利用率、循環(huán)使用是節水的必要手段。

　　六、空壓機循環(huán)冷卻水處理的重要性

　　冷卻水長(cháng)期使用后，必然會(huì )帶來(lái)沉積物附著(zhù)、金屬腐蝕和微生物滋生這三個(gè)問(wèn)題，而循環(huán)水處理就是通過(guò)水質(zhì)處理的辦法解決這些問(wèn)題。好處如下：

　　穩定生產(chǎn)：沒(méi)有沉積物附著(zhù)、腐蝕穿孔和粘泥堵塞等危害，冷卻水系統中的換熱器就可以始終在良好的環(huán)境中工作。除計劃中的檢修外，意外的停產(chǎn)檢修事故就會(huì )減少，從而在循環(huán)冷卻水方面為工廠(chǎng)的長(cháng)周期安全生產(chǎn)提供保證。

　　節約水資源：通過(guò)提高循環(huán)冷卻水濃縮倍數，大大節約工業(yè)耗水量。

　　減少環(huán)境污染：由于循環(huán)冷卻水可以大大減少冷卻污水的排放，對于排放的少量污水通過(guò)簡(jiǎn)單處理，即可達到所允許的排放標準，不會(huì )對環(huán)境造成污染。

　　提高設備利用率：如果做好了循環(huán)冷卻水處理工作，就可以減少換熱器更換的臺數，提高經(jīng)濟效益。

　　七、空壓機開(kāi)式循環(huán)冷卻水運行管理指標

　　1.濃縮倍數：3-5倍

　　濃縮倍數是循環(huán)水的一個(gè)重要指標。用水中Cl-的濃度來(lái)計算濃縮倍數。一般濃縮倍數低，耗水量就大，排污量也大；濃縮倍數高可以減少水量，節約水處理費用。但濃縮倍數過(guò)高會(huì )使循環(huán)冷卻水中的硬度、堿度升得太高，水的結垢傾向增大很多，從而使結垢、腐蝕控制的難度變大，使水處理藥劑在冷卻水系統內的停留時(shí)間增長(cháng)而水解。因此，循環(huán)冷卻水的濃縮倍數并不是愈高愈好。

　　2.PH值：7.5-9.5

　　開(kāi)式循環(huán)冷卻水的腐蝕性隨pH值的上升而下降；pH值低于這一范圍時(shí)，水的腐蝕性將增加，造成設備的腐蝕；循環(huán)水的pH值高于這一范圍時(shí)，則水的結垢傾向增大，容易引起換熱器的結垢。

　　3.電導率：＜2500mg/L

　　電導率主要反映開(kāi)式循環(huán)冷卻水環(huán)水中含鹽量的高低，電導率值越大，循環(huán)水的含鹽量越高，反之則含鹽量越低。電導率與含鹽量大致成正比關(guān)系，其比值1μS/cm的電導率相當于0.55-0.90mg/L的含鹽量；在含鹽量高的水中，Cl-和SO42-的含量往往較高，因而水的腐蝕性較強；含鹽量高的水中，如果Ca2+、Mg2+和HCO3-的含量較高，則水的結垢傾向較大。

　　4.總硬度：＜800mg/L

　　總硬度是指水中Ca2+、Mg2+的總量，它包括暫時(shí)硬度和永久硬度。水中Ca2+、Mg2+以酸式碳酸鹽形式存在的部分，因其遇熱即形成碳酸鹽沉淀而被除去，稱(chēng)之為暫時(shí)硬度；而以硫酸鹽、硝酸鹽和氯化物等形式存在的部分，因其性質(zhì)比較穩定，不能夠通過(guò)加熱的方式除去，故稱(chēng)為永久硬度。

　　5.總堿度：＜500mg/L

　　總堿度是開(kāi)式循環(huán)冷卻水中操作控制中的一項指標，當濃縮倍數控制穩定，沒(méi)有其它外界干擾時(shí)，由總堿度的變化，可以看出系統的結垢趨勢。

　　6.氯離子：＜300mg/L

　　氯離子是一種腐蝕性離子，它能破換碳鋼、不銹鋼和鋁等金屬和合金表面的鈍化膜，引起金屬的點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和應力腐蝕破裂；在充分充氣和未添加緩蝕劑的水中，當氯離子濃度從0增加到200mg/L時(shí)，碳鋼單位面積上的蝕孔數隨氯離子濃度的增加而增加；當氯離子濃度增加到500mg/L時(shí)，碳鋼表面上除了蝕孔外，將還有潰瘍狀腐蝕。

　　7.總鐵（Fe2+,Fe3+）：＜1.0mg/L

　　循環(huán)水中的鐵離子即可以是由補充水帶入的，也可以是由系統中碳鋼設施腐蝕所產(chǎn)生的；循環(huán)水中總鐵濃度為0.1-0.6mg/L時(shí)為正常，在0.6-1.0mg/L時(shí)為過(guò)高，而總鐵濃度>1.0mg/L時(shí)為腐蝕的信號。

　　8.銅離子：＜0.1mg/L

　　循環(huán)水中的銅離子會(huì )引起鋼和鋁的局部腐蝕，因此循環(huán)水中的銅離子濃度不宜大于0.1mg/L。

　　9.懸浮物：＜20

　　懸浮物會(huì )吸附水中的鋅離子，降低鋅離子在水中的濃度；一般情況下，循環(huán)水的懸浮物濃度或濁度不宜大于20mg/L，當時(shí)用板式、翅片管式或螺旋板式換熱器時(shí)，懸浮物濃度或濁度不宜大于10mg/L。

　　八、物理法在線(xiàn)循環(huán)水處理裝置

　　筆者公司研發(fā)出一款物理法交變高頻強磁極端條件水處理器，零加藥、零腐蝕、零排放廢水。通過(guò)這項技術(shù)可以實(shí)現循環(huán)水在線(xiàn)除垢、抑垢、殺菌滅藻、防腐阻銹、有效控制生物粘泥，達到凈化水質(zhì)、節水降耗的目的。

　　這項技術(shù)具體來(lái)說(shuō)是從以下三個(gè)方面來(lái)解決循環(huán)水系統的問(wèn)題：

　　1.提高循環(huán)水的重復利用率

　　2.提高循環(huán)水的濃縮倍數

　　3.提高成垢離子的溶解度

　　九、交變高頻強磁極端條件水處理器核心技術(shù)特點(diǎn)

　　1.應用水質(zhì)更加復雜惡劣：強磁場(chǎng)極端條件水處理在循環(huán)冷卻水系統水質(zhì)硬度達到1萬(wàn)mg/L，氯離子1萬(wàn)mg/L，電導率4萬(wàn)的情況下設備依舊正常安全平穩運行。

　　2.除垢能力更全面：即能防止和清除100℃以下用水設備中的碳酸鈣結垢，又能防止和清除硅酸鈣和硫酸鈣的結垢，真正的改變了水原來(lái)的自由基。使處理過(guò)的水在工業(yè)冷卻、循環(huán)水方面能達到防止和清除碳酸鈣、硅酸鈣、硫酸鈣結垢的效果。

　　3.降濁殺菌更有效：在循環(huán)水系統使用，因被磁旋波反復激勵后，循環(huán)水成了活性水，懸浮力極差，水質(zhì)的濁度可以迅速下降到20mg/l以下。菌體細胞通過(guò)磁旋波的場(chǎng)時(shí)，因承受不了磁旋波的場(chǎng)強，菌體細胞破裂，導致死亡，循環(huán)水中耗氧量和有機物得到控制，COD指標可以迅速下降到200mg/L以下。

　　4.防腐阻銹功效顯著(zhù)：可迅速把循環(huán)水系統原來(lái)的鐵銹（Fe2o3）在很短時(shí)間內變化成黑銹(Fe3o4)老垢、銹從器壁上脫落干凈后，會(huì )在器壁表層形成一層極薄的保護層，保護器壁免受二次腐蝕。破壞了金屬氧化的條件，迫使用水設備的碳鋼、不銹鋼、銅、鋁等金屬材料都不會(huì )再有被腐蝕的現象。各行業(yè)不同用戶(hù)在循環(huán)水池中的標準掛片試驗中可以看出，對碳鋼和不銹鋼的腐蝕速率都在0.03-0.0528mg/年以下。

　　5.強磁場(chǎng)極端條件下能解決氟化鈣結垢：2015年在使用強磁場(chǎng)極端條件水處理的用戶(hù)中發(fā)現了氟化鈣（CaF2）結垢。因為氟離子不屬于金屬離子，化學(xué)藥劑也沒(méi)有辦法除掉。2017年筆者采用“強磁場(chǎng)”也徹底解決了工業(yè)循環(huán)冷卻水系統的氟化鈣（CaF2）結垢問(wèn)題。

　　6.零排放廢水：只需要補充蒸發(fā)掉的水，無(wú)需排放廢水,真正實(shí)現了綠色生產(chǎn)，節水減排。