設備冷卻水系統主要由冷卻設備、水泵和管道組成。水作為常見的介質,由于其便宜、熱容量大、散熱效果好的優勢,在設備冷卻水系統中大量使用。通常由冷水流過需要降溫的生產設備(常稱換熱設備,如換熱器、冷凝器、反應器)后,溫度上升,如果使升溫冷水流過冷卻設備則水溫回降。回溫后的水,用水泵送回生產設備再次使用,可使得冷水的用量大大降低。冷卻水占工業用水量的一半以上,因此,冷卻水循環系統起了節約大量工業用水的作用。
隨著現代制造業的不斷發展,設備冷卻水系統越來越多的應用于半導體、化工、核能、電力等領域,并向著小型化、智能化方向發展。
然而,由于實際運行工況的不同,在長期運行過程中容易發生管路腐蝕、結垢,更甚者造成系統堵塞和停機,嚴重影響設備使用壽命和生產效率。所以,當設備冷卻水系統發生異常時,有必要對系統中容易造成冷卻水水質惡化的原因進行分析。
對于設備冷卻水系統,造成設備腐蝕、結垢的原因多種多樣,常見有如下幾類:
針對冷卻水設備使用過程中產生的堵塞、積垢的問題,微譜積累了較為完整(水+異物+溯源分析)的項目經驗,提出了冷卻水設備管路異常問題的綜合解決方案。
通過分析管路內異物成分,推斷污染物的種類及來源。
一方面通過分析異物成分;另一方面結合水質分析結果,有助于分析異物產生機理,尋找污染源。
根據異物原因分析,結合其他基材,溯源分析整個冷卻系統運行過程中可能引起異物的因子,為改善前處理工藝提供依據。
項目背景:激光加熱系統冷卻水設備,運行后微通道產生管路堵塞。
項目需求:通過異物、水質結合現場參數,溯源系統異物來源。
分析對象:管路內異物、水質。
根據數據分析,得出樣品中主要為鐵鎳合金的信息;結合材質背景,得出樣品為金屬濾網的主要成分。
采用X-射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡-能譜儀(SEM-EDS)等儀器對異物進行分析,得出異物無機部分主要為堿式碳酸銅、三氧化二鐵、硅酸鋁、硫酸鈣。
結合電感耦合等離子體發射光譜儀(ICP-OES)的數據分析結果,得出堿式碳酸銅含量約為0.01-0.05%、三氧化二鐵含量約為0.05-0.10%、硅酸鋁含量約為0.01-0.05%、硫酸鈣含量約為0.01-0.05%。
采用熱重分析儀(TGA)、熱裂解氣相色譜-質譜聯用儀(Py-GC-MS)等儀器對異物進行分析,異物有機部分有少量烷烴及脂肪酸酯的信息,可能來源于潤滑油或者機油泄漏,含量約為0.01-0.05%。
根據數據分析,得出樣品中含有微量鉻、鋅、鈉元素信息,可能來源于基材或水質異物附著。
由于異物分布不均勻,可能存在由于取樣不勻導致的測試誤差。
采用傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)對樣品進行分析,得出樣品中主要為環氧樹脂類物質的信息。
采用熱裂解氣相色譜-質譜聯用儀(Py-GC-MS)對樣品進行分析,得出樣品的裂解碎片主要有苯氨基甲酸甲酯、氯甲基丙烯酸乙酯、苯甲酸、巴豆酸乙烯酯、雙酚A信息,其可能來源于環氧樹脂、氯代丙烯酸酯和增塑劑。
采用SEM-EDS)、電感耦合等離子體發射光譜儀(ICP-OES)等儀器對樣品進行分析,得出樣品中主要含有碳、氧、硅、硫、鈣、鎂、鈉、銅、鐵元素,可能主要來自于樹脂聚合物、氯代丙烯酸酯、硅酸鹽、堿式碳酸銅、硫酸鈣、鐵銹等。
綜合樣品數據,得出樣品中大部分為有機物信息,主要含有環氧樹脂、增塑劑和丙烯酸酯類物質等,總量約為異物的85%以上,同時含有少量無機物信息,主要為硅酸鹽(1-3%)、堿式碳酸銅(2-5%)、硫酸鈣(1-3%)、鐵銹(1-3%)等。
根據以上分析結果,推測樣品中雜質可能主要來源于樹脂、粘結劑或者塑料件殘留,以及濾網物質和灰塵的引入。
水質分析結果如下:
水質分析結果
無機異物可能來源于基材腐蝕;小分子有機物可能來源于機械設備外加劑泄漏或滲出;高分子有機物可能來源于基材脫落;建議加強水接觸構件的密封保護。
產品價值:逆向剖析結合正向信息反饋,從異物出發至水質、基材,對異物的組成及來源進行多方信息比對,可高效提供溯源分析結果及可行性建議,助力企業快速解決具體問題,提升生產效能。
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