2500m<sup;3</sup;高炉净循环供水的杀菌灭藻

Posted 2023-01-11 泥垢

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马钢2500m3高炉是我国自行设计、自行施工、设备由国内配套的大型炼铁炉；其高炉本体冷却壁、中小套风口、炉底等部位是采用全开路工业过滤水循环供水；为防止产生结垢、腐蚀和污垢沉积，设计采用了水质稳定技术，这在国内同行业中尚属首次，具有一定的先进性。该系统自1994年5月投产以来，系统设备未出现硬垢的产生。其碳钢腐蚀率为0.07mm/a左右，<0.125mm/a(满足GB50050—95规范要求)。但在投产约二年后冷却水管出现较严重的泥垢(约2mm厚)，后经我厂及南京曙光水处理公司共同努力采用不同方式的杀生、除污处理及加强水质管理，现已基本清除设备管道粘泥垢，满足了高炉生产需要。
1 技术特征
(1)系统实际循环水量：13000m3/h；
(2)系统保有水量：9697m3/h；
(3)补充水量：210m3/h，其中风吹损失水量26m3/h，蒸发损失水量39m3/h，排污及泄漏水量145m3/h(旁滤排污30m3/h)；
(4)循环率：98.1%；
(5)浓缩倍数：正常K=1.2～1.4，最高K=1.6；
(6)循环水进出水温差：Δt=3℃，进口t=29℃，出口t=32℃；
(7)系统材质：碳钢、紫铜、不锈钢；
(8)风口小套热负荷强度：6.7×106～8.8×106kJ/(m2.h)；
(9)风口小套前端温度：170℃～250℃；
(10)循环水悬浮物≤5mg/L，一般控制在2mg/L。
2 杀菌灭藻工作的开展
2.1 菌藻普查分析
为搞好循环系统的水质工作，在投产前我厂委托南京曙光水处理公司，进行了动态水质稳定试验及杀菌灭藻试验，经多种水稳药剂筛选后采用了磷系配方水质稳定剂及广谱低毒高效杀生剂。为保证该系统的正常运行，在高炉开炉、投产两年多的时间里我们对菌藻、水质做了大量的普查分析，如系统投运前普查了补充水(工业过滤水)中微生物含量(数据见表1)、正常投运一年后再次对循环水的水质进行分析(化验数据见表2)，系统运行二年多后又对冷却设备、管道出现的粘泥垢进行了分析。

通过普查化验，得知：循环水及补充水主要含有异养菌、铁细菌、硫酸盐还原菌，以及丝状绿藻、少量硅藻。它们造成粘泥垢的形成并发生严重垢下腐蚀(点蚀锈馏)。
2.2 菌藻及危害
我们知道，在循环冷却水中异养菌是极其活跃的，繁殖最快，尤其是在全开路循环系统且水质稳定剂采用磷系水处理药剂情况矛盾更为突出。在异养菌中有许多成员及部分藻类能分泌出粘液，其粘液能积聚无机物，如泥砂、Fe2O3、Fe(OH)3、CaSO4、SiO2、CaCO3等固体物形成软泥或生物粘泥。而系统中一形成粘泥垢则严重威胁着系统安全并具有以下危害：
1)粘泥垢沉积在冷却系统的管壁上，降低了传热效率，易损坏冷却壁及冷却设备。
2)易产生电化学腐蚀。粘泥部分形成贫氧区，与金属的其它部分产生氧浓差电池，引起电化学腐蚀。
3)粘泥内部造成嫌氧条件，给硫酸盐还原菌创造了生长条件致使金属产生垢下点蚀。
4)粘泥为藻类生长提供附着基础，并加速了粘泥的生长。
2.3 杀生剂的选择
我厂2500m3高炉净循环水系统先是采用实验室动态模拟实验筛选出杀生剂复合配方WS—3，经二年尝试性使用(夏季2次/mon，冬季1次/mon)发现，整个冷却系统管道生长了一层粘泥垢。出现这一问题后我厂汇同南京曙光水处理公司一起深入现场，研究对策，调整复合杀生剂配方，改单一品种为多种品种，氧化性与非氧化性相结合。经过大量试验，筛选出三种低毒广谱性杀生剂，其一是季铵盐系列WS—3，二是双氯酚系列WS—4，另一种属氧化性，即高纯度漂白精，其杀生性能见表3。通过提高杀生剂的杀生性能和粘泥剥离性能，增加杀生剂的投加频率，即增投1次/mon，经过近四个月的连续杀生和粘泥的剥离处理，高炉的冷却壁支水管、风口支水管等管道中的粘泥垢已基本剥离清除，高炉冷却水系统运行较为理想，进出水温差有明显升高(约0.5℃～1℃)。
3 循环水的杀菌灭藻管理
由于该系统为全开路循环系统，循环水与空气的接触面积较大(热水池及冷却塔煤气等)水中的溶解氧含量较高，再加上系统的水稳剂为磷系配方复合药剂对系统中的菌藻有助长作用，因此该系统中菌藻生长较为迅速，需加强循环水的杀菌灭藻管理工作。具体可以下几方面概述：
(1)督促运行管理人员搞好日常运行。清除冷却塔、冷水池表面藻类，在杀生期间及时清除水面漂浮物(杀生后菌藻尸体)，减少菌藻营养源。
(2)更换杀生剂投加品种，降低菌藻的抗药性。即采用WS—3、WS—4复合杀生剂及漂白精交替使用，提高杀生率。
(3)严格控制循环水中悬浮物。即增大系统的旁通过滤水量(我厂旁滤水量为700m3/h左右，水中悬浮物控制在2mg/L)，减少水中冷却壁、管道粘泥垢的形成。
(4)调整冷却设备冷却水的流速，降低粘泥的沉积。我厂在近四年的运行过程中通过模拟监测挂片器发现，当冷却水管流速低于1.5m/s时，粘泥沉积速度约为0.5mg/(cm2.mon)，当流速为2m/s时，粘泥沉积速度为0.25mg/(cm2.mon)(烘干后粘泥量)，当流速大于2.5m/s时粘泥几乎不沉积。
(5)在冷却设备支水管中出现粘泥垢时，要加大杀生频率投加剥离剂以剥离粘泥垢。我厂在2500m3高炉冷却壁支水管出现约2mm粘泥垢时，每周投加一次杀生剂，并调整配方，增加剥离效果，连续四个月杀生清洗剥离，现该系统粘泥已基本清除，满足生产需要。
(6)严格控制循环水中异养菌、铁细菌、硫酸盐还原菌粘泥量，并把这些指标控制在国标GB50050—95范围内以减少粘泥垢形成以及垢下腐蚀的发生。
4 结束语
2500m3高炉净循环水的杀菌灭藻工作从1994年至今也只不过四年，经验还不成熟还有待探索，旧的问题解决了新的问题将又会出现。大家知道，循环水处理是一项综合性技术工作，尤其是在工业过滤水全开路循环系统(具有探索性)显得更为突出。由于季节的变化，温度的高低、原水水质的波动、供水量的大小、排污量的控制、基础处理的好坏换热器介质的泄漏、药剂配方的稳定性以及分析数据的正确性等等，因素很多。因此产生的问题也较为错综复杂。为此就需要我们去运用更科学的方法，采取更有效的措施去解决生产实际问题，把循环水处理工作推向深入。