水质稳定剂处理循环冷却水系统结垢

Posted 2023-01-12 水质

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水质稳定剂处理循环冷却水系统结垢
王夫华，任小锟(江苏恒远国际工程有限公司，江苏扬州225234)
某公司5000t/d生产线投产两年后经常出现回转窑和水泥磨托瓦升温现象，经检查排除设备本身的故障，发现根本原因是循环水管道和板式换热器结垢导致循环水水压太低和换热器内部堵塞。回转窑的标高较循环水泵房标高高8.00m，水泵房出口压力(额定)为0.7MPa，窑托瓦水压为0.2MPa，水泥磨托瓦循环水压为0.3MPa，循环水量和水压均达不到设计要求。所以夏季回转窑托瓦和水泥磨托瓦的循环水入口温度30℃，出口温度却在55℃。该公司采取了用水质稳定剂定期酸洗循环冷却水管道的方法，改善了水质，解决了管道和换热器的结垢问题。
1.除垢技术的选择
该生产线的循环冷却水系统所使用的材质主要为碳钢、不锈钢、铜、玻璃钢和橡胶垫等多种材质。在敞开式循环冷却水系统中含有各种溶解盐、溶解氧、悬浮物及微生物等杂质，随着循环水不断地蒸发散热，各种杂质的浓度不断地提高，循环水系统中的设备会出现结垢、腐蚀、淤泥堵塞和青苔等微生物大量滋生的现象。循环冷却水系统的补充水为地下水，其硬度、盐度和碱度都比较高，在蒸发浓缩的状态下运行也存在着结垢、腐蚀和微生物滋生等倾向。所以需要对循环冷却水的水质加以控制，使整个循环冷却水系统保持正常运行。循环冷却水的水处理工作对于节水、节能、防腐、防垢以及保证循环冷却水系统长期安全、稳定和高效运行有着重要的意义。
在使用水质稳定剂技术之前曾经发生过一次设备事故：因板式换热器结垢堵塞造成窑尾风机轴承升温跳停，在缺少备件的情况下只有停窑，采取的应急措施是拆开换热器对换热板片进行机械除垢，处理换热板片一百多片，耗费了大量人力物力和时间，换热器采用丁腈橡胶密封胶垫密封，组装不专业，设备存在渗漏现象，只能暂时维持生产，使用效果很不理想。鉴于此，确定了用化学试剂处理循环冷却水系统结垢的方案，经多次静态和动态模拟试验，筛选出适合该公司当地水质运行的低磷型的水质稳定剂RX-416。
2.水型判断
地下水水质分析结果见表1。

由表1可以判定这种水质为硬度偏高的结垢性水质，当循环冷却水蒸发浓缩时，结垢倾向更强，C1-、Ca2+、Mg2+以及其他溶解盐等也相应增加，循环冷却水的腐蚀倾向不容忽视，故所选用水处理药剂必须对这种地下水做大量的结垢和腐蚀试验，使其兼顾阻垢、缓蚀双重功效。
3.药剂静态阻垢试验
控制条件：(45±1)℃，时间：96h，循环水浓缩倍数K=3.0，对作为补充水的地下水进行静态阻垢试验，结果见表2。

4.试验结果及评价
分析表2数据，可以得出如下评价：
1)循环冷却水浓缩倍率为3、RX-416药剂投加量100ppm，对该水质的补充水能起到很好的阻垢效果。
2)本试验条件为鼓泡阻垢试验，较现场的条件更为苛刻，在现场的流动水条件下的药剂阻垢效果要比试验结果好。
3)由不加药剂的空白试验结果看，如果水中不加任何药剂，在高温高浓缩倍率(3倍)的条件下运行，很快便会产生大量的硬垢。
5.旋转挂片试验
试验采用《冷却水分析和试验方法》中的“旋转挂片失重法"做药剂配方的缓蚀性能评定，结果见表3。

根据GB50050—1995《工业循环冷却水处理设计规范》中对循环冷却水系统腐蚀控制指标的规定，碳钢材质腐蚀速度宜<0.125mm/a，铜材质腐蚀速度宜<0.005mm/a。由表3中的数据分析，RX-416在投加量为100ppm时，对碳钢和铜材的平均腐蚀速度均符合GB50050—1995中的要求，对碳钢和铜材的缓蚀率在98%以上，目测试片表面光洁，无锈蚀。
6.杀菌灭藻剂处理
根据水质情况确定选用杀菌灭藻剂RX-404进行杀菌灭藻处理，效果见表4。

由表4可见，RX-404杀菌浓度在200～300ppm时效果较好。
7.黏泥剥离处理
由于循环冷却水长期运行，微生物被杀死后还有部分仍附着在设备表面。我们选用黏泥剥离剂RX-405，其渗透作用可以剥离黏泥下死亡的微生物，使用浓度为300ppm，与RX-404杀菌灭藻剂交替使用效果更佳。
8.正常运行药剂投加方案
针对该公司的补充水水质选用高效低磷阻垢缓蚀剂RX-416，配合杀菌灭藻剂RX-404及黏泥剥离剂RX-405综合治理，RX-416均匀投加，RX-404与RX-405春、夏、秋季每15天交替投加一次，冬季每月投加一次RX-405。
循环冷却水系统日常控制指标见表5。

注意事项：
1)浓缩倍率要在规定的要求之内，浓缩倍率过高、过低时通过排污和补水来控制。
2)本循环冷却水处理方案不需要加硫酸。
9.使用效果
通过定期投加低磷型的水质稳定剂、黏泥剥离剂和杀菌灭藻剂，每年花费资金15万元左右。循环水管道及设备的换热器除垢后冷却效果得到明显改善，表现在除垢后设备循环冷却效率提高；窑托瓦水压为0.4MPa，水泥磨托瓦循环水压为0.5MPa，与之前相比均增加0.2MPa，循环水流通顺畅；水质得到显著改良；由于该药剂无毒无害同时也提升了周边环境质量；设备因托瓦和轴承升温引发的跳停故障明显减少。