一、引言

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

 

二、循環水水質在線監測參數及作用

 

（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，降低循環水系統傳熱效率，影響穩定生產。在線監測水質硬度，可實時控制循環水系統中水的硬度，保證生產過程中傳熱效率和節能減排效果。在缺水的西北和華北地區以及具有顯著喀斯特地貌高硬度水質的西南地區，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。在循環水系統中，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：在循環水系統中，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，鋼制設備會發生腐蝕。
3. 保障水質穩定：經過水處理后，循環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，循環水系統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，影響系統傳熱效率。在線監測TDS，可以實時調節循環水中的總離子濃度，為企業節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。當循環水系統的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值進行在線監測，有助于優化調節循環水系統的運行參數。

(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穩定運行。

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，破壞水循環系統中的金屬材料。

（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、結垢等現象，影響設備的使用壽命和性能。通過在線監測氯離子，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，等于零則處于飽和狀態，大于零則處于過飽和狀態。。飽和指數在線監測，有助于通過控制飽和指數，指導針對性的矯正化學平衡，保證循環水系統的正常運行實現循環水系統的優化調節，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

循環水系統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. 濃縮倍數反映循環水系統的結垢或沉積情況：隨著循環次數的增加，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，就會出現結垢或沉積現象，從而影響循環水系統的運行效率。
 
2. 保證水質穩定：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定，避免出現異常情況。
 
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。
 
濃縮倍數是循環水系統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水氯離子和補給水氯離子濃度來計算。
 

三、循環水水質在線監測及自動加藥的作用

（一）提供生產安全性

在線監測數據可實時反饋循環水的水質變化情況，有助于及時發現潛在安全隱患，減少工藝設備故障，提高生產安全性。

（二）優化生產工藝

實時監測各種水質參數，可為調節循環水系統配置提供依據，有助于優化工藝調整，節省生產成本。

（三）精細控制，節約加藥量

通過對循環水系統水質的在線監測，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

及時實現在線監測，可縮短系統運行故障時間，降低系統維護成本。

四、目前循環數系統常見問題

1. 循環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：尤其是生產企業用的地下水源，硬度、TDS、離子含量等變化，循環水系統中的結垢問題也經常發生。結垢是循環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：循環水系統在運行中容易發生腐蝕，導致設備的損壞，加速設備的老化，影響系統的運行效率。引起循環水系統腐蝕的原因有以下幾點：

• 酸堿度不平衡：如果循環水系統的酸堿度不平衡，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。
• 為了避免循環水系統腐蝕問題，需要采取以下措施：
• 對循環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。
• 環境問題：水質問題可能對生產環境產生污染，不利于滿足環保要求。

 

五、通過循環水水質在線監控系統實現目標

 
1. 及時發現水質問題：通過實時監控水質參數，可以發現異常情況，為生產維護提供數據支持。
2. 指導調整水質：通過監測結果，可以對循環水進行調整，優化水質，提高生產效率。
3. 預防設備故障：實時監控水質參數，可以有效預防設備故障，保障設備正常運行。
4. 節能降耗：降低循環水處理成本，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：實時監控水質參數，可減少設備故障，節省維修成本。
4. 符合環保要求：通過有效監測和處理水質問題，改善循環水環境，有利于企業滿足環保法規要求。