軋制高壓管循環(huán)冷卻水處理
前言
衡陽(yáng)鋼管廠高壓鍋爐管工程，設(shè)計(jì)規(guī)模為年產(chǎn)管徑25～114 mm、壁厚2.5～12 mm的熱軋無(wú)縫鋼管16.5×104t。主要設(shè)備三大主機(jī)為：穿孔機(jī)，連軋機(jī)，張堿機(jī)，由德國(guó)德馬克公司提供。
投運(yùn)初期，生產(chǎn)不正常，加上補(bǔ)充水的水質(zhì)較好，系統(tǒng)全為新設(shè)備，故未對(duì)水處理給予足夠的重視。但是在1999年底全廠大修時(shí)，將設(shè)備打開后發(fā)現(xiàn)問(wèn)題嚴(yán)重。一是腐蝕，從設(shè)備表面看，多處呈均勻腐蝕。經(jīng)測(cè)定點(diǎn)蝕深度最大處為1.2 mm，水中鐵離子含量高達(dá)2.4 mg/L，碳鋼腐蝕速率為0.45 mm/a，遠(yuǎn)大于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的0.125 mm/a。二是微生物及藻類繁殖，目視可見冷卻塔填料、積水池壁的青苔及藻類。分析表明：水中異養(yǎng)菌總數(shù)達(dá)5.5×106個(gè)/mL。細(xì)菌引起的粘泥大量沉積在換熱設(shè)備中，堵塞水管冷卻塔填料及換熱設(shè)備。如12臺(tái)電機(jī)設(shè)備，30臺(tái)換熱器，加熱爐4座，運(yùn)行不到一年時(shí)間因腐蝕不得不更換。因此，必須進(jìn)行循環(huán)水的加藥處理。
1 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)概況
1.1 系統(tǒng)的組成
詳見工藝流程圖1、圖2。
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1.2 工藝參數(shù)
該項(xiàng)目總用水量為2320 m3/h，其中凈環(huán)水系統(tǒng)為1307 m3/h，設(shè)計(jì)水的循環(huán)率為94.8％，濃縮倍數(shù)為2.5，采用兩座600 m3/h、溫差△ｔ為10℃（進(jìn)水42℃，出水32℃）的冷卻塔，補(bǔ)充水量120 m3/h，水質(zhì)見表1。濁環(huán)系統(tǒng)為1013 m3/h，循環(huán)率為92％，濃縮倍數(shù)為2.0，采用一座1000 m3/h的冷卻塔，其補(bǔ)充水為凈環(huán)系統(tǒng)的排放水，約為50 m3/h。兩個(gè)系統(tǒng)中的主要材質(zhì)都為a3鋼、黃銅。
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表1 補(bǔ)充水水質(zhì)
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2 水處理的方案
2.1 藥劑篩選
根據(jù)Langelier和Ryzner指數(shù)法對(duì)水質(zhì)進(jìn)行分析得出，補(bǔ)充新水屬腐蝕型水質(zhì)，當(dāng)濃縮倍數(shù)為3倍時(shí)，呈輕度結(jié)垢傾向。夏季，微生物的繁殖嚴(yán)重，藻類和青苔在系統(tǒng)四壁到處可見。
根據(jù)衡陽(yáng)地區(qū)的水質(zhì)特點(diǎn)及我廠循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行所出現(xiàn)的問(wèn)題，我們著重進(jìn)行了緩蝕及殺滅微生物方面的藥劑評(píng)定和篩選。在進(jìn)行的“旋轉(zhuǎn)掛片”腐蝕試驗(yàn)中，著重考察了有機(jī)膦酸鹽、聚羧酸鹽、磺酸類共聚物、無(wú)機(jī)磷系、鋅鹽、鉬酸鹽等藥劑以及相互間的協(xié)同效應(yīng)。凈環(huán)水的濃縮倍數(shù)K取2.5倍，濁環(huán)水控制懸浮物SS ＜100 mg/L，油含量20 mg/L。水穩(wěn)配方側(cè)重考察緩蝕效果，以表1所示的補(bǔ)充水水質(zhì)，配成濃縮倍數(shù)為3倍的水質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)。旋轉(zhuǎn)掛片試驗(yàn)結(jié)果見表2。
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表2 旋轉(zhuǎn)掛片試驗(yàn)結(jié)果
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由表2中可見，所選的9#配方的效果最佳，該配方的主要成份為：有機(jī)膦酸鹽HEDP，丙烯酸-磺酸鹽共聚物［1］，鋅及銅緩蝕劑苯駢三氮唑。
2.2 動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)
動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)采用9#配方，預(yù)膜選用無(wú)機(jī)磷及苯磺酸鹽和表面活性劑組成的復(fù)合配方，調(diào)pH值6.5～7.5，預(yù)膜36h，試驗(yàn)共進(jìn)行20d。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。
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表3 動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)結(jié)果
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由表3知，碳鋼試管的腐蝕速率和污垢熱阻均小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［2］。
2.3 殺菌劑的選擇
根據(jù)循環(huán)水中微生物、藻類較嚴(yán)重這一點(diǎn)，我們選用了兩種殺菌劑交替使用。一種是以剝離為主的非氧化型殺菌劑新潔爾滅，該藥劑不但具有很強(qiáng)的剝離作用，還有很好的殺菌能力，尤其對(duì)硫酸鹽還原菌。日常投加的殺菌劑是以抑制為主的非氧化型殺菌劑異噻唑啉酮。經(jīng)試驗(yàn)，該種殺菌劑的殺菌率可達(dá)99％以上。
3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
3.1 系統(tǒng)清洗與鈍化
首先對(duì)凈、濁循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行了不停車清洗。其次是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)表面及管道、填料中的粘泥及藻類進(jìn)行一次殺生剝離。所投清洗劑為檸檬酸加表面活性劑OP及緩蝕劑，控制pH值2～3，運(yùn)行24 h后置換排放，并進(jìn)行鈍化處理。鈍化劑以NaNO2為主，調(diào)pH至9.5，24h后置換排放。分析結(jié)果顯示：總共洗掉鐵銹（以FeO計(jì)）454 kg，粘泥及泥垢全部洗掉，大多數(shù)設(shè)備表面呈現(xiàn)金屬本色。
3.2 預(yù)膜及日常運(yùn)行
系統(tǒng)清洗鈍化處理后，隨即投入預(yù)膜處理，在pH為7.0時(shí)加入1 000 mg/L的預(yù)膜劑（主要成分為三聚磷酸鈉、苯磺酸鈉和表面活性劑），運(yùn)行48h ，掛片表面呈暗亮色，說(shuō)明預(yù)膜效果良好。然后轉(zhuǎn)換排放，使預(yù)膜劑含量降至100 mg/L后轉(zhuǎn)入正常投藥。
日常投藥采用加藥裝置，用計(jì)量泵進(jìn)行。加量為30 mg/L。對(duì)濁環(huán)系統(tǒng)的加藥，采用凈環(huán)水的排污水作為濁環(huán)水的補(bǔ)充水，適當(dāng)再補(bǔ)加約10 mg/L與凈環(huán)系統(tǒng)相同的藥劑。同時(shí)用碳鋼掛片進(jìn)行監(jiān)測(cè)，每天對(duì)水質(zhì)及藥劑含量進(jìn)行分析。投藥運(yùn)行至今已有一年，整個(gè)軋鋼生產(chǎn)線的水處理指標(biāo)正常，系統(tǒng)濃縮倍數(shù)達(dá)3倍。腐蝕控制在0.035 mm/a，微生物指標(biāo)經(jīng)測(cè)定為2.1×102個(gè)/mL。
4 存在問(wèn)題
經(jīng)過(guò)對(duì)循環(huán)水投藥運(yùn)行后，解決了系統(tǒng)的腐蝕和微生物問(wèn)題，但水中的油含量（＞20 mg/L）和作為軋管冷卻劑的石墨粉（≤200目），對(duì)設(shè)備的影響還是顯而易見的。下一步準(zhǔn)備采用投加無(wú)機(jī)及有機(jī)高分子絮凝沉降劑，將此問(wèn)題解決。使?jié)岘h(huán)系統(tǒng)的乳化油降至10 mg/L以下，去除石墨粉使循環(huán)水的處理更進(jìn)一步。
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