馬鋼新區(qū)公輔循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)處理存在問題及對(duì)策

馬鋼新區(qū)公輔循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)處理存在問題及對(duì)策

趙攀2015年6月

提綱

一、概述二、運(yùn)行存在問題三、問題分析四、解決措施五、實(shí)施步驟六、效果評(píng)價(jià)七、結(jié)論一、概述

公輔循環(huán)水泵房主要供應(yīng)三臺(tái)風(fēng)量8800Nm/min高爐軸流鼓風(fēng)機(jī)及脫濕裝置、十一臺(tái)鐵前和鋼軋空氣壓縮機(jī)、九臺(tái)熱軋和球團(tuán)煤氣加壓機(jī)的凈循環(huán)冷卻水，其主要工藝為凈循環(huán)水用泵加壓送至高爐鼓風(fēng)機(jī)、鐵前空壓站和鋼軋空壓站空氣壓縮機(jī)用戶，三路供水管路均設(shè)置自清洗管道過濾器、高頻電場(chǎng)除垢器，用于去除水中顆粒雜物、殺菌滅藻和除垢緩蝕，經(jīng)用戶冷卻使用后，利用管道余壓回冷卻塔進(jìn)行冷卻。為有效去除進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)中的細(xì)懸浮物等雜質(zhì)，系統(tǒng)中設(shè)有500m3/h無閥濾器旁濾系統(tǒng)進(jìn)行旁濾，以保證水質(zhì)合格。整個(gè)凈循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)率為97.57%，補(bǔ)充水量為100m3/h。序號(hào)用戶名稱水量(m3/h)用水要求回水狀況用水制度水溫(℃)水壓MPaPH值水質(zhì)種類水溫(℃)水壓MPa1高爐鼓風(fēng)機(jī)房900≤350.457-8.5工業(yè)凈水450.25連續(xù)2鐵前空壓站1200≤350.457-8.5工業(yè)凈水430.25連續(xù)3鋼軋空壓站1700≤350.457-8.5工業(yè)凈水430.25連續(xù)4煤氣加壓站300≤350.457-8.5工業(yè)凈水450.25連續(xù)6合計(jì)4100一、概述

二、運(yùn)行存在問題

空壓機(jī)冷卻器銅管外壁結(jié)垢較為嚴(yán)重（見上圖），冷卻器的冷卻效果下降，導(dǎo)致空壓機(jī)排氣溫度升高而報(bào)警頻繁。

三、問題分析

周圍粉塵較多，冷卻塔吸塵器現(xiàn)象三、問題分析

冷卻塔粘泥、藻類、青苔循環(huán)水中含有大量不同形式的C、N和S等元素，微生物（如菌膠團(tuán)和球衣細(xì)菌等）以其為養(yǎng)料而生存。在營養(yǎng)充足條件下，大量繁殖形成粘泥，吸附水中SS、結(jié)垢物質(zhì)的晶體和腐蝕產(chǎn)物，從而堵塞管道，并粘附在傳熱面降低熱交換能力影響輸水，腐化使水質(zhì)變壞，并導(dǎo)致發(fā)生差異充氣電池型的腐蝕。三、問題分析

由于影響凈循環(huán)水質(zhì)因素較多，取空冷器冷卻壁垢樣進(jìn)行化驗(yàn)分析，確定為何原因造成結(jié)垢，再采取水質(zhì)處理方法。取樣時(shí)間6月1日分析項(xiàng)目含量污垢來源鋼軋空壓機(jī)冷卻器管束上鋼軋空壓機(jī)冷卻器內(nèi)壁外觀灰白色片狀物黑色片狀物550℃灼燒減重5．4823．64950℃灼燒減重27．6214.16酸不溶物5．436．81氧化鈣（CaO）41．5428．73氧化鎂（MgO）10．457．28氧化鋅（ZnO）無無五氧化二磷（P2O5）無無三氧化二鐵（Fe2O3）9．6319.48合計(jì)100．15100.10鋼軋空壓機(jī)的垢樣分析表三、問題分析

＊鋼軋空壓機(jī)冷卻器管束上垢樣分析結(jié)果表明：1)腐蝕因子三氧化二鐵（Fe2O3）占了垢樣9.63％。2)結(jié)垢因子（CaO+MgO+P2O5+950℃灼燒減重）占垢樣組份79.61％。3)沉積因子（ZnO+550℃灼燒減重+酸不溶物）占垢樣組份10.91％。以上結(jié)果說明此污垢主要是以碳酸鈣垢為主，占垢樣組分的90%，有少量的氧化鐵腐蝕產(chǎn)物。＊鋼軋空壓機(jī)冷卻器內(nèi)壁上垢樣分析結(jié)果表明：1)腐蝕因子三氧化二鐵（Fe2O3）占了垢樣的19.48％。2)結(jié)垢因子（CaO+MgO+P2O5+950℃灼燒減重）占垢樣組份50.17％。3)沉積因子（ZnO+550℃灼燒減重+酸不溶物）占垢樣組份的30.45％。以上結(jié)果說明此污垢主要是氧化鐵腐蝕產(chǎn)物、碳酸鹽等結(jié)垢產(chǎn)物和泥沙及菌藻的粘性分泌物等沉積物，占垢樣的90％以上。

三、問題分析

垢樣的溶解性試驗(yàn)垢樣來源：鋼軋空壓機(jī)冷卻器試驗(yàn)條件：水溫：35℃，流速：0.7m/S。三、問題分析

從上述試驗(yàn)結(jié)果看，由于空壓機(jī)冷卻器管束上垢樣80%為碳酸鈣硬垢，當(dāng)pH值為2.5和4.0時(shí)，其除垢率均很低，也就是說采用系統(tǒng)清洗很難去除?？諌簷C(jī)冷卻器內(nèi)壁垢樣有50%為碳酸鈣硬垢，部分為軟垢和粘泥，當(dāng)pH值為2.5和3.0時(shí)，其去除率達(dá)52.1%和62.5%，但在溶解過程中有垢樣斷裂現(xiàn)象，加以系統(tǒng)的流速高于試驗(yàn)流速，在現(xiàn)場(chǎng)清洗過程中很有可能有塊狀污垢的剝落。從垢樣分析結(jié)果來看，高頻電場(chǎng)除垢器除垢、殺生效果不能保證水質(zhì)指標(biāo)合格，再加上外界粉煤灰、石灰、細(xì)顆粒氧化鐵粉等粉塵較多，及空氣壓縮機(jī)冷卻器水流走殼程、流速較緩慢、內(nèi)部空氣溫度最高130℃等因素，易造成空壓機(jī)冷卻器銅管外壁結(jié)垢和冷卻效果下降，導(dǎo)致空壓機(jī)排氣溫度升高而跳機(jī)。為根本解決空氣壓縮空冷器易結(jié)垢問題，從保證凈循環(huán)水水質(zhì)穩(wěn)定著手。四、解決措施考慮現(xiàn)有水處理設(shè)施處理能力和補(bǔ)充水水質(zhì)狀況，結(jié)合寶鋼使用英格索蘭機(jī)型水質(zhì)指標(biāo)控制具體情況，確定系統(tǒng)清洗預(yù)膜為不停車清洗。脫脂清洗按CECS103:99中的3.0.1中第五項(xiàng)的規(guī)定要求驗(yàn)收。除銹垢率按HG/T2387-92中的6.2條款驗(yàn)收。預(yù)膜后的A3鋼掛片陽光下有明顯色暈，且耐試膜液試驗(yàn)時(shí)間≥13秒（硫酸銅法），將循環(huán)水水質(zhì)部分考核指標(biāo)調(diào)整為：總硬度(以CaCO3計(jì))至≤250mg/l；Ca2+(以CaCO3計(jì))≤200mg/l。系統(tǒng)剝離

系統(tǒng)水置換

清洗

系統(tǒng)水置換

預(yù)膜

基礎(chǔ)投加

正常運(yùn)行

水系統(tǒng)清洗預(yù)膜方法

五、實(shí)施步驟空冷器冷卻器離線化學(xué)清洗在凈循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定處理之前，將十一臺(tái)空壓機(jī)空冷器逐臺(tái)化學(xué)清洗，因?yàn)槿舨扇≡诰€清洗，勢(shì)必要將系統(tǒng)清洗酸度控制很低，易將管道中銹瘤或銹渣剝離下來，可能堵塞高爐鼓風(fēng)機(jī)油冷卻器、電機(jī)冷卻器等，造成風(fēng)機(jī)跳機(jī)事故發(fā)生，另外通過前期垢樣分析空冷器管束外壁80%為碳酸鈣硬垢，在pH值為2.5和4.0時(shí)，其除垢率也很低，采用系統(tǒng)清洗很難去除。剝離階段主要是將系統(tǒng)設(shè)備涉水金屬表面上的粘泥剝落下來，系統(tǒng)剝離過程中向系統(tǒng)中分次投加了200kg剝離劑LN—350。由于不停車剝離，為保證系統(tǒng)運(yùn)行安全，在系統(tǒng)剝離過程中旁濾器和自清洗管道過濾器一直運(yùn)行，每2小時(shí)測(cè)一次濁度、總鐵每4小時(shí)測(cè)一次，循環(huán)水濁度上升幅度較小，由1.3NTU升至最高6.3NTU；系統(tǒng)運(yùn)行24小時(shí)后，為觀測(cè)剝離效果，關(guān)閉旁濾器，由于剝離劑的藥效還有部分存在，到后期運(yùn)行8小時(shí)濁度最高升至15.0NTU，為避免有較大剝離污物雜質(zhì)堵塞冷卻器，影響生產(chǎn)，隨后開始進(jìn)行系統(tǒng)置換。其變化曲線見圖2。圖2：系統(tǒng)剝離過程中濁度變化曲線五、實(shí)施步驟系統(tǒng)預(yù)膜系統(tǒng)置換了24小時(shí)，濁度達(dá)到3.4NTU以下時(shí),進(jìn)入預(yù)膜階段。預(yù)膜的目的就是在金屬表面產(chǎn)生一層均勻的保護(hù)膜，降低或延緩腐蝕。根據(jù)方案要求，向系統(tǒng)中投加全有機(jī)阻垢緩蝕劑進(jìn)行預(yù)膜。系統(tǒng)預(yù)膜過程中，有效控制了循環(huán)水中的總磷酸鹽含量（4-7mg/L），以保證系統(tǒng)預(yù)膜達(dá)到預(yù)期的效果。系統(tǒng)預(yù)膜過程中循環(huán)水總磷變化曲線見圖3。為了有效地監(jiān)測(cè)設(shè)備預(yù)膜效果，系統(tǒng)預(yù)膜過程中，在系統(tǒng)的適當(dāng)位置安裝4片20＃鋼監(jiān)測(cè)試片進(jìn)行監(jiān)測(cè)驗(yàn)收。至預(yù)膜結(jié)束后取出試片，試片表面均形成一均勻的彩色防腐膜，用5.00g硫酸銅、15.0g氯化鈉于100mL蒸餾水中配置的試膜液進(jìn)行滴定試驗(yàn)，試片耐試膜液由藍(lán)色變成棕紅色時(shí)間均大于13S（分別為25S、23S、37S和36S）。圖3：系統(tǒng)預(yù)膜過程中循環(huán)水總磷變化曲線五、實(shí)施步驟項(xiàng)目名稱控制指標(biāo)分析頻率pH值7.1～8.51次/天總磷酸鹽含量，mg/L（以PO43-計(jì)）2-41次/天總硬度（以CaCO3計(jì)），mg/L≤3001次/天總堿度（以CaCO3計(jì)），mg/L≤2001次/天濁度≤31次/天氯離子(Cl-)，mg/L≤301次/天電導(dǎo)率，us/cm≤4001次/天濃縮倍數(shù)2-31次/天總鐵（以Fe計(jì)），mg/L≤0.51次/周鈣硬度（以CaCO3計(jì)），mg/L≤2501次/周硫酸根(SO42-)，mg/L微量1次/月可溶性二氧化硅，mg/L微量1次/月蒸發(fā)殘?jiān)?，微?次/月碳鋼腐蝕率，mm/a≤0.11次/月銅及銅合金腐蝕率，mm/a≤0.0051次/月不銹鋼腐蝕率，mm/a≤0.0051次/月污垢熱阻，m2.h.℃/kcal≤1.0×10-41次/月污垢沉積速率，mcm≤61次/月生物粘泥，ml/m3≤1.01次/月異養(yǎng)菌，個(gè)/mL≤5×1041次/周表4：循環(huán)冷卻水水質(zhì)控制指標(biāo)和測(cè)定頻率表※循環(huán)冷卻水水質(zhì)控制指標(biāo)和測(cè)定頻率表

六、效果評(píng)價(jià)

實(shí)施前實(shí)施后六、效果評(píng)價(jià)

循環(huán)水采取水質(zhì)穩(wěn)定措施后，循環(huán)冷卻水水質(zhì)有了明顯改善，水質(zhì)一直趨于穩(wěn)定，總鐵遠(yuǎn)小于0.5ppm，濁度≤3mg/L，碳鋼、不銹鋼和銅腐蝕率均控制在指標(biāo)范圍內(nèi)，異氧菌和生物粘泥遠(yuǎn)小于控制指標(biāo)，循環(huán)率也明顯提高。水質(zhì)穩(wěn)定處理方案的正常實(shí)施，使全系統(tǒng)整體防腐蝕、防垢及粘泥控制取得了良好的效果，保證了系統(tǒng)安全正常運(yùn)行，從未發(fā)生因冷卻水水質(zhì)問題造成跳車事故和非計(jì)劃停車檢修，以及空冷器近二年未進(jìn)行離線化學(xué)清洗，減少了化學(xué)清洗費(fèi)用和維修費(fèi)用，降低了設(shè)備拆除損壞率。七、結(jié)論

1、凈循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定處理技術(shù)是一項(xiàng)成熟技術(shù)，但不同工藝流程、不同設(shè)備和不同環(huán)境要區(qū)別對(duì)待，而不能機(jī)械性采用，要全面分析，有針對(duì)性采取措施解決問題。2、此次系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定處理采取水質(zhì)總包形式，減