循环冷却水系统pH预测及调整计算

2025-01-09 12:02 宁夏

pH是循环冷却水系统的重要水质指标，其直接反映了水体的腐蚀或结垢倾向，pH会随着水不断经冷却塔蒸发使碱度浓缩和喷淋释放出CO2后而逐渐升高，在绝大部分化工厂或电厂，循环冷却水运行时调节pH是采用“事后补救”的方式，即监测到pH不在中性范围再进行加药调整，这样使得调整存在滞后性。本文分享循环冷却水pH的预测方法和调整pH的加药量计算方法，供水处理人士参考。

一、pH预测计算

pH变化预测计算有两种方法，一种是由碳酸平衡推导出的理论计算方法；一种是总结国内外循环冷却水系统运行参数得出的经验公式。

1.理论计算方法

（1）对于机械通风的冷却塔：

（2）对于自然通风的冷却塔：

式中：A为循环冷却水系统的总碱度，以CaCO3计，mg/L。该方法有一定的理论依据，但需要估测出循环水在一段时间后的总碱度，总碱度很难估测准确，所以理论计算方法实际上不准确。

2.经验公式

（1）补充水pH在7.5~8.5之间、总硬度在50~300 mg/L之间、总碱度在200~300 mg/L之间时：

（2）补充水pH在6.3~8.3之间、总硬度在50~300 mg/L之间、总碱度在50~200 mg/L之间时：

（3）补充水pH在9.0~11.0之间、总硬度＜150 mg/L、总碱度＜150 mg/L时：

（4）补充水pH在6.5~7.5之间、总硬度＜50 mg/L、总碱度＜50 mg/L时：

式中：pHM为补充水的pH值；N为浓缩倍数；AM为补充水的总碱度，以CaCO3计，mg/L。

该式无需预测运行一段时间后的水质，仅需掌握补充水水质，且在国内外化工厂或电厂循环冷却水系统运行中得到广泛验证，所以实用性强。

例如，补充水pH=8.0、总硬度=250 mg/L、总碱度=250 mg/L、浓缩倍数N=4时，预测系统运行一段时间后，pH最高将达到9.36，如下式所示。

如果上面案例中，浓缩倍数N=1.3，则计算pH最高将达到9.09，与浓缩倍数N=4时差异不大，这说明了循环冷却水系统中存在的一种实际现象：循环冷却水刚开始运行时，水仅仅是略微浓缩，pH便迅速上升，而后趋于稳定。很多运营人员在循环冷却水系统刚开车时，看到pH迅速上升，然后赶紧加酸调节，这种做法实际上是不正确的。

二、加药量计算

循环冷却水系统在运行一段时间后，pH升高，需要加酸调节pH，由于pH升高的本质原因是碱度的浓缩，所以，加酸量与加酸前后的碱度之差有关。

加酸前的总碱度A1需要分析化验测定；加酸后的总碱度A2是指循环冷却水系统运行时的碱度，其与运行时pH预测方法类似，与补充水水质有关，计算方法如下。

（1）补充水pH在6.8~8.5之间、总硬度在50~300 mg/L之间、总碱度在50~300 mg/L之间时：

（2）补充水pH在7.5~8.5之间、总硬度在50~150 mg/L之间、总碱度在200~300 mg/L之间时：

（3）补充水pH在6.5~7.5之间、总硬度在＜50 mg/L、总碱度＜50 mg/L时：

（4）补充水pH在9.0~11.0之间、总硬度在＜150 mg/L、总碱度＜150 mg/L时：

式中：pHM为补充水的pH值。

采用98%硫酸、93%硫酸、32%盐酸调节pH时，加酸量可按下式计算：

值得注意的是上式中的V，在首次运行时，V为系统的保有水量，m³；在日常运行时，V为系统的排污水量，m³/h，排污水量计算方法可参照本公众号文章《循环冷却水系统水平衡计算》；A1为加酸前的总碱度，以CaCO3计，mg/L；A2为运行时的总碱度，以CaCO3计，mg/L。

总结

对循环冷却水系统pH的预测实质上是对水质稳定性的把控，通过科学计算预知系统的变化对生产运行有重要作用。

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