马钢新区公辅循环水系统水质处理存在问题及对策

马钢新区公辅循环水系统水质处理存在问题及对策

赵攀2015年6月

提纲

一、概述二、运行存在问题三、问题分析四、解决措施五、实施步骤六、效果评价七、结论一、概述

公辅循环水泵房主要供应三台风量8800Nm/min高炉轴流鼓风机及脱湿装置、十一台铁前和钢轧空气压缩机、九台热轧和球团煤气加压机的净循环冷却水，其主要工艺为净循环水用泵加压送至高炉鼓风机、铁前空压站和钢轧空压站空气压缩机用户，三路供水管路均设置自清洗管道过滤器、高频电场除垢器，用于去除水中颗粒杂物、杀菌灭藻和除垢缓蚀，经用户冷却使用后，利用管道余压回冷却塔进行冷却。为有效去除进入循环水系统中的细悬浮物等杂质，系统中设有500m3/h无阀滤器旁滤系统进行旁滤，以保证水质合格。整个净循环水系统循环率为97.57%，补充水量为100m3/h。序号用户名称水量(m3/h)用水要求回水状况用水制度水温(℃)水压MPaPH值水质种类水温(℃)水压MPa1高炉鼓风机房900≤350.457-8.5工业净水450.25连续2铁前空压站1200≤350.457-8.5工业净水430.25连续3钢轧空压站1700≤350.457-8.5工业净水430.25连续4煤气加压站300≤350.457-8.5工业净水450.25连续6合计4100一、概述

二、运行存在问题

空压机冷却器铜管外壁结垢较为严重（见上图），冷却器的冷却效果下降，导致空压机排气温度升高而报警频繁。

三、问题分析

周围粉尘较多，冷却塔吸尘器现象三、问题分析

冷却塔粘泥、藻类、青苔循环水中含有大量不同形式的C、N和S等元素，微生物（如菌胶团和球衣细菌等）以其为养料而生存。在营养充足条件下，大量繁殖形成粘泥，吸附水中SS、结垢物质的晶体和腐蚀产物，从而堵塞管道，并粘附在传热面降低热交换能力影响输水，腐化使水质变坏，并导致发生差异充气电池型的腐蚀。三、问题分析

由于影响净循环水质因素较多，取空冷器冷却壁垢样进行化验分析，确定为何原因造成结垢，再采取水质处理方法。取样时间6月1日分析项目含量污垢来源钢轧空压机冷却器管束上钢轧空压机冷却器内壁外观灰白色片状物黑色片状物550℃灼烧减重5．4823．64950℃灼烧减重27．6214.16酸不溶物5．436．81氧化钙（CaO）41．5428．73氧化镁（MgO）10．457．28氧化锌（ZnO）无无五氧化二磷（P2O5）无无三氧化二铁（Fe2O3）9．6319.48合计100．15100.10钢轧空压机的垢样分析表三、问题分析

＊钢轧空压机冷却器管束上垢样分析结果表明：1)腐蚀因子三氧化二铁（Fe2O3）占了垢样9.63％。2)结垢因子（CaO+MgO+P2O5+950℃灼烧减重）占垢样组份79.61％。3)沉积因子（ZnO+550℃灼烧减重+酸不溶物）占垢样组份10.91％。以上结果说明此污垢主要是以碳酸钙垢为主，占垢样组分的90%，有少量的氧化铁腐蚀产物。＊钢轧空压机冷却器内壁上垢样分析结果表明：1)腐蚀因子三氧化二铁（Fe2O3）占了垢样的19.48％。2)结垢因子（CaO+MgO+P2O5+950℃灼烧减重）占垢样组份50.17％。3)沉积因子（ZnO+550℃灼烧减重+酸不溶物）占垢样组份的30.45％。以上结果说明此污垢主要是氧化铁腐蚀产物、碳酸盐等结垢产物和泥沙及菌藻的粘性分泌物等沉积物，占垢样的90％以上。

三、问题分析

垢样的溶解性试验垢样来源：钢轧空压机冷却器试验条件：水温：35℃，流速：0.7m/S。三、问题分析

从上述试验结果看，由于空压机冷却器管束上垢样80%为碳酸钙硬垢，当pH值为2.5和4.0时，其除垢率均很低，也就是说采用系统清洗很难去除。空压机冷却器内壁垢样有50%为碳酸钙硬垢，部分为软垢和粘泥，当pH值为2.5和3.0时，其去除率达52.1%和62.5%，但在溶解过程中有垢样断裂现象，加以系统的流速高于试验流速，在现场清洗过程中很有可能有块状污垢的剥落。从垢样分析结果来看，高频电场除垢器除垢、杀生效果不能保证水质指标合格，再加上外界粉煤灰、石灰、细颗粒氧化铁粉等粉尘较多，及空气压缩机冷却器水流走壳程、流速较缓慢、内部空气温度最高130℃等因素，易造成空压机冷却器铜管外壁结垢和冷却效果下降，导致空压机排气温度升高而跳机。为根本解决空气压缩空冷器易结垢问题，从保证净循环水水质稳定着手。四、解决措施考虑现有水处理设施处理能力和补充水水质状况，结合宝钢使用英格索兰机型水质指标控制具体情况，确定系统清洗预膜为不停车清洗。脱脂清洗按CECS103:99中的3.0.1中第五项的规定要求验收。除锈垢率按HG/T2387-92中的6.2条款验收。预膜后的A3钢挂片阳光下有明显色晕，且耐试膜液试验时间≥13秒（硫酸铜法），将循环水水质部分考核指标调整为：总硬度(以CaCO3计)至≤250mg/l；Ca2+(以CaCO3计)≤200mg/l。系统剥离

系统水置换

清洗

系统水置换

预膜

基础投加

正常运行

水系统清洗预膜方法

五、实施步骤空冷器冷却器离线化学清洗在净循环水系统水质稳定处理之前，将十一台空压机空冷器逐台化学清洗，因为若采取在线清洗，势必要将系统清洗酸度控制很低，易将管道中锈瘤或锈渣剥离下来，可能堵塞高炉鼓风机油冷却器、电机冷却器等，造成风机跳机事故发生，另外通过前期垢样分析空冷器管束外壁80%为碳酸钙硬垢，在pH值为2.5和4.0时，其除垢率也很低，采用系统清洗很难去除。剥离阶段主要是将系统设备涉水金属表面上的粘泥剥落下来，系统剥离过程中向系统中分次投加了200kg剥离剂LN—350。由于不停车剥离，为保证系统运行安全，在系统剥离过程中旁滤器和自清洗管道过滤器一直运行，每2小时测一次浊度、总铁每4小时测一次，循环水浊度上升幅度较小，由1.3NTU升至最高6.3NTU；系统运行24小时后，为观测剥离效果，关闭旁滤器，由于剥离剂的药效还有部分存在，到后期运行8小时浊度最高升至15.0NTU，为避免有较大剥离污物杂质堵塞冷却器，影响生产，随后开始进行系统置换。其变化曲线见图2。图2：系统剥离过程中浊度变化曲线五、实施步骤系统预膜系统置换了24小时，浊度达到3.4NTU以下时,进入预膜阶段。预膜的目的就是在金属表面产生一层均匀的保护膜，降低或延缓腐蚀。根据方案要求，向系统中投加全有机阻垢缓蚀剂进行预膜。系统预膜过程中，有效控制了循环水中的总磷酸盐含量（4-7mg/L），以保证系统预膜达到预期的效果。系统预膜过程中循环水总磷变化曲线见图3。为了有效地监测设备预膜效果，系统预膜过程中，在系统的适当位置安装4片20＃钢监测试片进行监测验收。至预膜结束后取出试片，试片表面均形成一均匀的彩色防腐膜，用5.00g硫酸铜、15.0g氯化钠于100mL蒸馏水中配置的试膜液进行滴定试验，试片耐试膜液由蓝色变成棕红色时间均大于13S（分别为25S、23S、37S和36S）。图3：系统预膜过程中循环水总磷变化曲线五、实施步骤项目名称控制指标分析频率pH值7.1～8.51次/天总磷酸盐含量，mg/L（以PO43-计）2-41次/天总硬度（以CaCO3计），mg/L≤3001次/天总碱度（以CaCO3计），mg/L≤2001次/天浊度≤31次/天氯离子(Cl-)，mg/L≤301次/天电导率，us/cm≤4001次/天浓缩倍数2-31次/天总铁（以Fe计），mg/L≤0.51次/周钙硬度（以CaCO3计），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/月蒸发残渣，微量1次/月碳钢腐蚀率，mm/a≤0.11次/月铜及铜合金腐蚀率，mm/a≤0.0051次/月不锈钢腐蚀率，mm/a≤0.0051次/月污垢热阻，m2.h.℃/kcal≤1.0×10-41次/月污垢沉积速率，mcm≤61次/月生物粘泥，ml/m3≤1.01次/月异养菌，个/mL≤5×1041次/周表4：循环冷却水水质控制指标和测定频率表※循环冷却水水质控制指标和测定频率表

六、效果评价

实施前实施后六、效果评价

循环水采取水质稳定措施后，循环冷却水水质有了明显改善，水质一直趋于稳定，总铁远小于0.5ppm，浊度≤3mg/L，碳钢、不锈钢和铜腐蚀率均控制在指标范围内，异氧菌和生物粘泥远小于控制指标，循环率也明显提高。水质稳定处理方案的正常实施，使全系统整体防腐蚀、防垢及粘泥控制取得了良好的效果，保证了系统安全正常运行，从未发生因冷却水水质问题造成跳车事故和非计划停车检修，以及空冷器近二年未进行离线化学清洗，减少了化学清洗费用和维修费用，降低了设备拆除损坏率。七、结论

1、净循环水系统水质稳定处理技术是一项成熟技术，但不同工艺流程、不同设备和不同环境要区别对待，而不能机械性采用，要全面分析，有针对性采取措施解决问题。2、此次系统水质稳定处理采取水质总包形式，减