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    轧制高压管循环冷却水处理

    来宝网2007年11月8日 10:26 点击:1434

    前言

      衡阳钢管厂高压锅炉管工程,设计规模为年产管径25~114 mm、壁厚2.5~12 mm的热轧无缝钢管16.5×104t。主要设备三大主机为:穿孔机,连轧机,张碱机,由德国德马克公司提供。
      投运初期,生产不正常,?#30001;?#34917;充水的水质较好,系统全为新设备,故未对水处理给予足够的重视。但是在1999年底全厂大修时,将设备打开后发现问题?#29616;亍?#19968;是腐蚀,从设备表面看,多处?#31034;?#21248;腐蚀。经测定点蚀深度最大处为1.2 mm,水中铁离子含量高达2.4 mg/L,碳钢腐蚀速率为0.45 mm/a,远大于国家标准的0.125 mm/a。二是微生物及藻类繁?#24120;?#30446;视可见冷却塔填料、积水池壁的青苔及藻类。分析表明:水中异养菌总数达5.5×106个/mL。细菌引起的粘泥大量沉积在换热设?#38050;校?#22581;塞水管冷却塔填料及换热设备。如12台电机设备,30台换热器,加热炉4座,运行不到一年时间因腐蚀不得不更换。因此,必须进行循环水的加药处理。

    1 循环冷却水系统概况

    1.1 系统的组成
      详见工艺流程图1、图2。

    1.2 工艺参数
      该项?#23380;?#29992;水量为2320 m3/h,其中净环水系统为1307 m3/h,设计水的循环率为94.8%,浓缩倍数为2.5,采用两座600 m3/h、温差△t为10℃(进水42℃,出水32℃)的冷却塔,补充水量120 m3/h,水质见表1。浊环系统为1013 m3/h,循环率为92%,浓缩倍数为2.0,采用一座1000 m3/h的冷却塔,其补充水为净环系统的排放水,约为50 m3/h。两个系统中的主要材质都为a3钢、黄铜。

    表1 补充水水质
    项目 参数
    总硬度/(mmol·L-1 2.5
    浊度/(mg·L-1 2~5
    pH值 6~8
    硫酸盐/(mg·L-1 25
    氯化物/(mg·L-1 6
    碱度/(mg·L-1 100
    溶解氧/(mg·L-1 8~10
    好氧量/(mg·L-1 1.5~2.0
    总溶固/(mg·L-1 140

    2 水处理的方案

    2.1 药剂筛选
      根据Langelier和Ryzner指数法对水质进行分析得出,补充新水属腐蚀型水质,当浓缩倍数为3倍时,?#26159;?#24230;结垢倾向。夏季,微生物的繁殖?#29616;兀?#34299;类和青苔在系统四壁到处可见。
      根据衡阳地区的水质特点及我厂循环水系统运行所出现的问题,我们着重进行了缓蚀及杀灭微生物方面的药剂评定和筛选。在进行的“旋转挂片”腐?#35789;?#39564;中,着重考察了有机膦酸盐、聚?#20154;?#30416;、磺酸类共聚物、无机磷系、锌盐、钼酸盐等药剂以及相互间的协同效应。净环水的浓缩倍数K取2.5倍,浊环水控制悬浮物SS<100 mg/L,油含量20 mg/L。水稳配方侧重考察缓蚀效果,?#21592;?所示的补充水水质,配成浓缩倍数为3倍的水质进行试验。旋转挂片试验结果见表2。

    表2 旋转挂片试验结果
    配方 腐蚀速率/碳钢(mm/a-1) 阻垢率/%
    净环水 浊环水 净环水 浊环水
    空?#36164;?#39564; 0.82 0.75    
    1# 0.106 0.113 92.5 92.3
    2# 0.112 0.098 90.1 90.8
    3# 0.079 0.104 93.14 91.5
    4# 0.083 0.108 88.3 87.5
    5# 0.046 0.039 97.4 96.2
    6# 0.068 0.073 93.4 94.0
    7# 0.093 0.089 90.3 91.0
    8# 0.102 0.095 86.4 82.5
    9# 0.032 0.041 98.2 96.4
    10# 0.066 0.068 90.1 90.5
    注:水稳定剂的用量均为30mg/L。

      由表2中可见,所选的9#配方的效果最佳,?#38376;?#26041;的主要成份为:有机膦酸盐HEDP,丙烯酸-磺酸盐共聚物[1],锌及铜缓蚀剂苯骈三氮唑。
    2.2 动态模拟实验
      动态模拟实验采用9#配方,预膜选用无机?#20934;?#33519;磺酸盐和表面活?#32422;?#32452;成的复合配方,调pH值6.5~7.5,预膜36h,试验共进行20d。实验结果见表3。

    表3 动态模拟试验结果
    测定项目 碳钢 不锈钢
    试验时间/h 320 320
    试管长度/mm 140 140
    试管腐蚀面积/cm2 40.2 35.2
    试管原重/g 33.2977 29.3952
    试管试验后重/g 33.5190 29.5569
    污垢增重/g 0.2685 0.1652
    试管去污后重/g 33.2505 29.3911
    腐?#35789;?#37325;/g 0.0472 0.0035
    腐蚀率/(mm·a-1) 0.035 0.0031
    试管试验前后体积差 0.045 0.066
    平均垢厚/mm 0.1254 0.0838
    污垢热阻/(m2·K·W-1) 2.88×10-4 2.88×10-4
    污垢沉积率/(mg·cm-2·m-1) 13.4 9.39

      由表3知,碳钢试管的腐蚀速率和污垢热阻均小于国家标准[2]。
    2.3 ?#26412;?#21058;的选择
      根据循环水中微生物、藻类较?#29616;?#36825;一点,我们选用了两种?#26412;两?#26367;使用。一?#36136;?#20197;剥离为主的非氧化型?#26412;列?#27905;尔灭,该药剂不但具有很强的剥离作用,还有很好的?#26412;?#33021;力,尤其对硫酸?#20301;?#21407;菌。日常投加的?#26412;?#21058;是以抑制为主的非氧化型?#26412;?#21058;异噻唑啉酮。经试验,该种?#26412;?#21058;的?#26412;?#29575;可达99%以上。

    3 现场应用

    3.1 系?#22478;逑从?#38045;化
      首先对净、浊循环水系统进行了不停车清洗。其次是对整个系统表面及管道、填料中的粘泥及藻类进行一次杀生剥离。所投清洗剂为柠檬酸加表面活?#32422;罯P及缓蚀剂,控制pH值2~3,运行24 h后置换排放,并进行钝化处理。钝化剂以NaNO2为主,调pH至9.5,24h后置换排放。分析结果显示:总共洗掉铁锈(以FeO计)454 kg,粘泥及泥垢全部洗掉,大多数设备表面呈现金属本色。
    3.2 预膜及日常运行
      系?#22478;?#27927;钝化处理后,随即投入预膜处理,在pH为7.0时加入1 000 mg/L的预膜剂(主要成分为三聚磷酸钠、苯磺酸钠和表面活?#32422;粒?#36816;行48 h,挂片表面呈暗亮色,说明预膜效果良好。然后转换排放,使预膜剂含量降至100 mg/L后转入正常投药。
      日常投药采用加药装置,用计量泵进行。加量为30 mg/L。对浊环系统的加药,采用净环水的排污水作为浊环水的补充水,?#23454;?#20877;补加约10 mg/L与净环系统相同的药剂。同时用碳钢挂片进行监测,每天对水质及药剂含量进行分析。投药运行?#20004;?#24050;有一年,整个轧钢生产线的水处理指标正常,系统浓缩倍数达3倍。腐蚀控制在0.035 mm/a,微生物指标经测定为2.1×102个/mL。

    4 存在问题

      经过对循环水投药运行后,解决了系统的腐蚀和微生物问题,但水中的油含量(>20 mg/L)和作为轧管冷却剂的石墨粉(≤200目),对设备的影响?#25925;?#26174;而?#20934;?#30340;。下一步准备采用投加无机及有机高分子絮凝沉降剂,将此问题解决。使浊环系统的乳化油降至10 mg/L以下,去除石墨粉使循环水的处理更进一步。

    参考文献:
      [1] 路长青,等.磺酸共聚物的合成及阻垢分散性能的研究[J].工业水处理,1995,15(3):14~17.
      [2] GB 50050_95,工业循环冷却水处理设计规范[S]


    作者简介:
    阳卫国(1968-),男,大学本科,主任工程师,联系电话:0734-8872138。

    (来源: 来宝网 )


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