一、引言

隨著社會經濟發(fā)展和工業(yè)化的進一步推進，水污染問題日益突出，水質監(jiān)測技術的應用顯得尤為重要。對循環(huán)水系統(tǒng)的水質要求越來越高。循環(huán)水系統(tǒng)若能實現(xiàn)水質在線監(jiān)測，將對整個生產工藝起到重要的調控作用。
 

 

二、循環(huán)水水質在線監(jiān)測參數及作用

 

（一） 水質硬度

水質硬度是指水中可溶解的鈣、鎂、鐵等金屬離子含量。硬度較高的水在加熱時易結垢，降低循環(huán)水系統(tǒng)傳熱效率，影響穩(wěn)定生產。在線監(jiān)測水質硬度，可實時控制循環(huán)水系統(tǒng)中水的硬度，保證生產過程中傳熱效率和節(jié)能減排效果。在缺水的西北和華北地區(qū)以及具有顯著喀斯特地貌高硬度水質的西南地區(qū)，結構問題尤其突出。
 （二）水質堿度
 
堿度是指水中的堿性物質可以和酸中和的能力，單位為毫克/升。衡量水質堿度能夠反映水中的碳酸鹽、氫碳酸鹽、水合氧化物等成分含量。水質堿度是水中堿性物質(如碳酸鹽、碳酸氫鹽等)的含量。在循環(huán)水系統(tǒng)中，水質堿度是水的重要指標之，意義如下：

1. 確定水的堿性程度：水質堿度的含量越高，水的堿性程度就越高。
2. 滿足消耗堿性物質的需求：在循環(huán)水系統(tǒng)中，堿性物質會被水中的酸性物質消耗掉，如果水質堿度太低，會導致消耗不足，鋼制設備會發(fā)生腐蝕。
3. 保障水質穩(wěn)定：經過水處理后，循環(huán)水的堿度應保持在一定范圍內，以保證水的品質不變化，防止對設備造成損害。

因此，循環(huán)水系統(tǒng)中的水質堿度不應該過低或過高，通常應控制在100~300mg/L之間，具體要視情況而定。
 

(三）TDS/Ph

TDS反映水中可溶解無機鹽離子濃度的高低。TDS較高的水中，離子濃度高，導電性強，析出的沉積物容易結垢，影響系統(tǒng)傳熱效率。在線監(jiān)測TDS，可以實時調節(jié)循環(huán)水中的總離子濃度，為企業(yè)節(jié)能減排提供重要數據支持。
pH值表示溶液的酸堿度，以負對數形式表示。pH值的在線監(jiān)測可以提供實時的酸堿度數據，對術中酸堿度的調控起到重要作用。當循環(huán)水系統(tǒng)的pH值過高，可能導致設備的腐蝕；pH值過低，會導致水的硬度迅速升高，結垢等問題產生。因此，對pH值進行在線監(jiān)測，有助于優(yōu)化調節(jié)循環(huán)水系統(tǒng)的運行參數。

(四）硫酸鹽

硫酸鹽含量對水的結垢性質有一定的影響，過高和過低都不利于系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

1. 防止鈣鎂鹽沉積：硫酸鹽含量過高，會加速水中鈣鎂鹽的沉積速度，導致設備產生結垢，影響熱交換效率。
2. 防止腐蝕：水中硫酸鹽含量過低，會導致空氣中的氧氣進入水中形成氧化物，同時易被微生物利用，產生腐蝕性酸，破壞水循環(huán)系統(tǒng)中的金屬材料。

（五）氯離子

氯離子是指水中氯元素所占比例。高濃度氯離子會導致設備腐蝕、結垢等現(xiàn)象，影響設備的使用壽命和性能。通過在線監(jiān)測氯離子，實時控制水中氯離子濃度，可有效減輕設備的腐蝕，延長其使用壽命。

 （六）飽和指數

飽和指數是指水中某種鹽類（如碳酸鈣、硫酸鈣等）在當前溫度和pH值下溶解的飽和程度的指標，小于零則處于亞飽和狀態(tài)，等于零則處于飽和狀態(tài)，大于零則處于過飽和狀態(tài)。。飽和指數在線監(jiān)測，有助于通過控制飽和指數，指導針對性的矯正化學平衡，保證循環(huán)水系統(tǒng)的正常運行實現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化調節(jié)，達到防止結垢、防止腐蝕的目的。
產生水垢或污垢會，造成熱交換器表面形成一層隔熱層并阻礙熱能流向外部。這些污垢的形成會使熱阻增加，從而影響了設備的熱交換效率和長時間的耐受性。污垢層的形成導致熱阻增加，設備熱交換效率下降。

（七）濃縮倍數

循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數指的是冷卻水中總溶解固體物質的濃度與進入系統(tǒng)水質的濃度的比值。它的含義和作用如下：
 
1. 濃縮倍數反映循環(huán)水系統(tǒng)的結垢或沉積情況：隨著循環(huán)次數的增加，水中的總溶解固體物質濃度會不斷增加，此時的濃縮倍數也會逐漸上升。一旦濃縮倍數達到一定程度時，就會出現(xiàn)結垢或沉積現(xiàn)象，從而影響循環(huán)水系統(tǒng)的運行效率。
 
2. 保證水質穩(wěn)定：濃縮倍數過高或過低都會影響水中的溶解固體物質含量，從而影響水的質量，進而對設備造成損害。適當地控制濃縮倍數可保證水質穩(wěn)定，避免出現(xiàn)異常情況。
 
3. 評估水處理設備的效果：濃縮倍數能夠反映水處理設備的效果。能夠通過不斷地監(jiān)測濃縮倍數，評估水處理設備的效果，并及時采取措施進行調整。
 
濃縮倍數是循環(huán)水系統(tǒng)中需要關注的一項指標，通常應控制在2-6倍左右，不同設備和場景下的具體標準會有所不同。
濃縮倍數一般采用對循環(huán)水氯離子和補給水氯離子濃度來計算。
 

三、循環(huán)水水質在線監(jiān)測及自動加藥的作用

（一）提供生產安全性

在線監(jiān)測數據可實時反饋循環(huán)水的水質變化情況，有助于及時發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患，減少工藝設備故障，提高生產安全性。

（二）優(yōu)化生產工藝

實時監(jiān)測各種水質參數，可為調節(jié)循環(huán)水系統(tǒng)配置提供依據，有助于優(yōu)化工藝調整，節(jié)省生產成本。

（三）精細控制，節(jié)約加藥量

通過對循環(huán)水系統(tǒng)水質的在線監(jiān)測，可準確控制加藥量，減少藥劑消耗，降低生產成本。
 

（四）降低綜合運行維護成本

及時實現(xiàn)在線監(jiān)測，可縮短系統(tǒng)運行故障時間，降低系統(tǒng)維護成本。

四、目前循環(huán)數系統(tǒng)常見問題

1. 循環(huán)水中懸浮物含量過高，導致管道堵塞、設備腐蝕、水泵和風機效率降低。
2. 結垢影響：尤其是生產企業(yè)用的地下水源，硬度、TDS、離子含量等變化，循環(huán)水系統(tǒng)中的結垢問題也經常發(fā)生。結垢是循環(huán)水中的無機鹽在設備表面沉積而形成的一層堅硬無機物質。結垢影響設備熱交換效率和水流動力學性能，結垢會增加設備的熱阻，導致熱交換效率下降，并且會影響水的流動性能。
結垢也會產生安全隱患，使設備的材質變脆，有可能在運行中造成設備的爆炸或破裂，從而產生安全隱患。
3. 腐蝕影響：循環(huán)水系統(tǒng)在運行中容易發(fā)生腐蝕，導致設備的損壞，加速設備的老化，影響系統(tǒng)的運行效率。引起循環(huán)水系統(tǒng)腐蝕的原因有以下幾點：

• 酸堿度不平衡：如果循環(huán)水系統(tǒng)的酸堿度不平衡，過高或過低，會導致金屬設備表面產生化學反應，形成腐蝕；
• 溶解氧含量過高：水中溶解氧含量過高，會加速金屬設備的腐蝕速度；
• 微生物和藻類生長：微生物和藻類會吸附在水管壁和設備表面上，形成生物膜，腐蝕金屬設備；
• 金屬材料選擇不當：在選擇金屬材料時要考慮到介質的腐蝕性，并選擇耐腐蝕性能好的金屬材料。
• 為了避免循環(huán)水系統(tǒng)腐蝕問題，需要采取以下措施：
• 對循環(huán)水的酸堿度進行調整，避免過高和過低；
• 對水進行氧化還原處理，降低溶解氧含量；

 
4.微生物滋生：循環(huán)水中微生物滋生，可能導致生物腐蝕、堵塞以及惡臭氣味等問題。
 
對應的危害：
 

• 降低生產效率：循環(huán)水水質不良會影響生產效率，使設備不能正常運行，導致生產成本上升。
• 短板壽命：水質差可能導致設備表面腐蝕、結垢等問題，從而影響設備的使用壽命。
• 環(huán)境問題：水質問題可能對生產環(huán)境產生污染，不利于滿足環(huán)保要求。

 

五、通過循環(huán)水水質在線監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)目標

 
1. 及時發(fā)現(xiàn)水質問題：通過實時監(jiān)控水質參數，可以發(fā)現(xiàn)異常情況，為生產維護提供數據支持。
2. 指導調整水質：通過監(jiān)測結果，可以對循環(huán)水進行調整，優(yōu)化水質，提高生產效率。
3. 預防設備故障：實時監(jiān)控水質參數，可以有效預防設備故障，保障設備正常運行。
4. 節(jié)能降耗：降低循環(huán)水處理成本，減少水資源浪費，提高生產的經濟效益。
 
在運行中為生產帶來的好處：
 
1. 提高生產效率：優(yōu)化水質管理，降低設備故障率，從而提高生產效率。
2. 延長設備壽命：通過有效監(jiān)測和處理水質問題，減少設備腐蝕和結垢，延長設備壽命。
3. 降低維護成本：實時監(jiān)控水質參數，可減少設備故障，節(jié)省維修成本。
4. 符合環(huán)保要求：通過有效監(jiān)測和處理水質問題，改善循環(huán)水環(huán)境，有利于企業(yè)滿足環(huán)保法規(guī)要求。