循環(huán)冷卻水系統(tǒng)化學(xué)清洗預(yù)膜技術(shù)的應(yīng)用

張偉星，楊文林，邢利群

（內(nèi)蒙古億利化學(xué)工業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯014300）

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)化學(xué)清洗預(yù)膜技術(shù)的應(yīng)用

張偉星，楊文林，邢利群

（內(nèi)蒙古億利化學(xué)工業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯014300）

介紹了內(nèi)蒙古億利化學(xué)工業(yè)有限公司循環(huán)冷卻水系統(tǒng)化學(xué)清洗預(yù)膜時的粘泥剝離、清洗、預(yù)膜等過程及其效果評價。

循環(huán)冷卻水；化學(xué)清洗；預(yù)膜

1 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)簡介

內(nèi)蒙古億利化學(xué)工業(yè)有限公司是由億利資源集團、上海華誼（集團）公司和神華集團神東電力公司共同出資新建的大型化工企業(yè)。公司循環(huán)冷卻水系統(tǒng)向PVC、燒堿等分廠的工藝設(shè)備等提供滿足要求的冷卻水。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的有效容積為15 722m3，循環(huán)水量約為33 000m3/h，經(jīng)8臺循環(huán)水泵分供于全廠的換熱設(shè)備。其中循環(huán)供水系統(tǒng)分為2套，（一線）一套供水管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)Q=5 500m3/h，H=55m的循環(huán)水泵5臺（四用一備），主要用戶是PVC冷凍、燒堿裝置、空壓站、VCM裝置等，循環(huán)水量為22 726~ 27 198m3/h，來自循環(huán)水站，接管管徑DN 2 000mm；（二線）另一套供水管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)Q=5 500m3/h，H=63m的循環(huán)水泵3臺（兩用一備），主要用戶是PVC裝置、乙炔裝置、制氮等，循環(huán)水量為8 735~10 780m3/h，來自循環(huán)水站，接管管徑DN 1 400mm。循環(huán)回水管為一套，循環(huán)回水量為31 461~37 978m3/h，用戶使用后經(jīng)收集回到循環(huán)水站，循環(huán)水站的接管管徑為DN2 400mm。

2 清洗預(yù)膜前冷卻水系統(tǒng)運行狀況

清洗預(yù)膜前水質(zhì)數(shù)據(jù)情況見表1。

表1 清洗預(yù)膜前水質(zhì)數(shù)據(jù)分析

日常運行加藥方式見表2。

按表2加藥方式完成加藥后，用75%濃硫酸調(diào)節(jié)pH值（手工加藥）到8.0~8.5，然后用次氯酸鈉作為氧化殺菌劑（手工加藥），控制余氯質(zhì)量分數(shù)為0.3~0.7mg/L。

表2 日常運行加藥方式

3 清洗預(yù)膜的必要性及過程

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)于2006年5月投入運行，2006年7月進行了一次清洗預(yù)膜，通過2年多的運行，發(fā)現(xiàn)部分管道及換熱設(shè)備有結(jié)垢、腐蝕及污堵現(xiàn)象發(fā)生，分析其原因有以下幾點。（1）由于補水水質(zhì)不穩(wěn)定，發(fā)生含鹽量、濁度、鐵等指標(biāo)頻繁升高現(xiàn)象，影響循環(huán)水水質(zhì)。（2）循環(huán)水系統(tǒng)在清洗預(yù)膜時有一些管道、設(shè)備不在線，清洗預(yù)膜不徹底。（3）后期技改、維修的管道、設(shè)備沒有進行清洗預(yù)膜。（4）由于天氣及周圍環(huán)境等原因有雜質(zhì)混入敞開式冷卻塔的循環(huán)水中。

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的化學(xué)清洗及預(yù)膜是冷卻水處理的關(guān)鍵步驟與核心內(nèi)容。由于該公司工業(yè)用水采用硬度較高的黃河水，增加了水處理方案的實施難度，搞好冷卻水系統(tǒng)的化學(xué)清洗預(yù)膜，對保持安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)生產(chǎn)，具有十分重要的作用。

為做好冷卻水化學(xué)清洗預(yù)膜，利用停車檢修時間請通用電氣公司對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進行徹底的清洗預(yù)膜。

本次洗清預(yù)膜所投加藥劑明細見表3。

表3 清洗預(yù)膜投加藥劑明細表

4 粘泥剝離、化學(xué)清洗

4.1 粘泥剝離

若在日常運行中沒有定期投加NX1100和BD1501，則需要在停機前一二周內(nèi)進行粘泥剝離。

若日常運行中定期投加NX1100和BD1501，可將這次粘泥與清洗預(yù)膜同時進行，在化學(xué)清洗時放在MS6201前即可。

粘泥剝離過程藥劑投加量見表4。

4.2 化學(xué)清洗

化學(xué)清洗是在系統(tǒng)中添加化學(xué)藥劑，如絡(luò)合劑、分散劑及殺菌劑來去除新系統(tǒng)在安裝過程中產(chǎn)生的鐵銹和油脂以及泥沙等，提供干凈的金屬表面，使預(yù)膜時能迅速建立保護膜。

表4 粘泥剝離過程藥劑投加明細表

化學(xué)清洗藥劑投加量見表5。

表5 化學(xué)清洗過程藥劑投加明細

化學(xué)清洗前的準(zhǔn)備工作如下。

（1）事先通過人工機械方法清理干凈系統(tǒng)內(nèi)雜物。

（2）換熱設(shè)備調(diào)試吹掃完畢后，閉合整個循環(huán)水系統(tǒng)。

（3）首先用水徹底沖洗系統(tǒng)并檢查泄漏，如有泄漏的地方，需維修解決。

（4）沖洗置換后，水排出口的濁度降至＜20NTU，鐵的質(zhì)量濃度＜3mg/L時，表示水沖洗結(jié)束。

（5）清洗預(yù)膜處理所需的藥劑運送到投加位置。

（6）旁濾器停止運行，回水不上塔運行。系統(tǒng)內(nèi)如有較精密的在線儀表、儀器，在清洗過程中，可在不影響生產(chǎn)的情況下隔離出系統(tǒng)。

（7）對集水池進行補水。不必完全充滿，在系統(tǒng)中只須足夠的水供循環(huán)泵抽吸即可，按設(shè)計的速度開始循環(huán)，水的最小流速度不得低于1.5m/s。

（8）清洗前，監(jiān)測循環(huán)水的pH值、電導(dǎo)率、鈣硬度、濁度、總鐵、總堿度各1次。

化學(xué)清洗工作如下。

（1）在系統(tǒng)水流湍急處，投加阻垢分散劑PY5200（100×10-6），投加AZ8104和NX1100。

（2）大劑量地投加氧化性殺菌劑氯氣，直到系統(tǒng)余氯質(zhì)量分數(shù)達到0.4×10-6~0.7×10-6。維持余氯質(zhì)量濃度為0.4~0.7mg/L維持2~4 h，然后維持清洗期間的余氯質(zhì)量濃度為0.2~0.5mg/L。

（3）當(dāng)余氯質(zhì)量濃度達到0.5mg/L時，在系統(tǒng)水流湍急處，投加BD1501（30×10-6）。此間可能會有大量泡沫，可以適當(dāng)投加消泡劑AF1440。

（4）投加阻垢分散劑PY5200（100×10-6），投加AZ8104和NX1100。

（5）加硫酸將循環(huán)水的pH值降至7.0左右。

（6）逐步投加絡(luò)合劑MS6201（500×10-6）。

（7）加硫酸迅速將循環(huán)水的pH值調(diào)至5.5~6.5。

（8）掛入監(jiān)測用的碳鋼、銅和不銹鋼掛片。

（9）循環(huán)清洗48 h左右。清洗期間，每2 h監(jiān)測循環(huán)水的pH值1次；每4 h監(jiān)測循環(huán)水的電導(dǎo)率、濁度、總鐵各1次；每8 h分析循環(huán)水的鈣硬度和總堿度各1次。清洗期間，嚴格控制系統(tǒng)中pH值在要求范圍內(nèi)，監(jiān)測系統(tǒng)中濁度、電導(dǎo)率、鐵離子等的變化趨勢。當(dāng)系統(tǒng)中的濁度和（或）鐵的含量趨于穩(wěn)定，表示系統(tǒng)清洗洗結(jié)束。

（10）清洗結(jié)束后，應(yīng)將循環(huán)水全部排空，排空時間不應(yīng)超過12 h，同時對循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)的雜質(zhì)進行清理，系統(tǒng)排空后至再充滿水，運轉(zhuǎn)時間不應(yīng)超過6 h。若以上條件不滿足，請采用大排大補的方式進行水置換。從開始置換到降至濁度＜20 NTU，F(xiàn)e的質(zhì)量分數(shù)＜3×10-6的時間不應(yīng)超過36 h。

粘泥剝離及化學(xué)清洗過程分析分別見圖1、圖2、圖3和圖4。

從以上各圖可以看出，在粘泥剝離及化學(xué)清洗過程中，pH值一直控制在3.5～6.5，藥劑濃度總磷質(zhì)量濃度也控制為≥18mg/L，過程控制良好。同時也可以看到，清洗初期總鐵和濁度上升很快，說明鐵銹和沉積物正在大量被清洗出來，后期逐漸趨于穩(wěn)定，而藥劑含量趨于穩(wěn)定，到10月8日6時，清洗結(jié)束，開始進行排污。

5 預(yù)膜

10月9日上午，開始清理塔下集水池，并于當(dāng)晚開始補水，13日，經(jīng)水質(zhì)分析，符合預(yù)膜條件，當(dāng)日下午開始加藥預(yù)膜。

（1）預(yù)膜前，分析循環(huán)水的pH值、電導(dǎo)率、濁度、總鐵、鈣硬度、總堿度、正磷各1次。

（2）旁濾器開始運行，根據(jù)系統(tǒng)熱負荷大小，調(diào)整系統(tǒng)回水部分上塔運行。

（3）在系統(tǒng)水流湍急處，沖擊時投加分散劑PY5200（100×10-6）、AZ8104（30×10-6），同時加入消泡劑。

（4）加酸調(diào)整循環(huán)水pH值至7.0~8.0，然后，投加緩蝕劑MS6209（80×10-6）。

（5）大劑量投加氯氣，使余氯質(zhì)量濃度達到0.3~0.5mg/L，并維持2h，然后停止投加氧化性殺菌劑。

（6）加硫酸控制循環(huán)水的pH值為6.8~7.2，控制預(yù)膜時正磷質(zhì)量濃度為30~40mg/L。

（7）掛入監(jiān)測用的碳鋼，不銹鋼和銅掛片。

（8）每4 h，監(jiān)測循環(huán)水pH值、電導(dǎo)率、鈣硬度、濁度、總鐵、總堿度、正磷各1次。

（9）預(yù)膜期間，如有正磷質(zhì)量分數(shù)較低（低于25×10-6），可以補加少量MS6209。

（10）預(yù)膜時間長短與系統(tǒng)的熱負荷有較大關(guān)系，如系統(tǒng)基本無熱負荷，可預(yù)膜72~96 h。如系統(tǒng)有一定熱負荷，可以預(yù)膜約48 h。

（11）預(yù)膜結(jié)束后，如果系統(tǒng)長期無熱負荷，可以不必大量排污，直接轉(zhuǎn)入冷態(tài)過渡運行階段，無需進行基礎(chǔ)投加。

預(yù)膜過程中水質(zhì)分析情況見圖5、圖6。

由圖5、圖6可見，預(yù)膜期間，pH值始終在方案要求的范圍內(nèi)，且前半段基本維持為7.0~8.0，后期控制為6.8~7.2。此外通過后續(xù)補加緩蝕劑MS6209，把正磷質(zhì)量分數(shù)始終控制為10×10-6以上，有力地保證了預(yù)膜效果。在預(yù)膜過程中，分析化驗室監(jiān)測正磷質(zhì)量分數(shù)的變化，即采用0.22μm的膜來過濾水樣，檢測過濾前后的正磷質(zhì)量分數(shù)，若兩者結(jié)果相差較大，就表示藥劑和鈣等雜質(zhì)結(jié)合為大顆粒分子，無法通過濾膜，循環(huán)水系統(tǒng)有沉積風(fēng)險。每天實際檢測數(shù)據(jù)表明，過濾正磷質(zhì)量分數(shù)的差值≤2×10-6，完全符合要求。

6 效果評價

6.1 清洗效果評價

監(jiān)測掛片情況見表6。

在化學(xué)清洗過程中，通過監(jiān)測掛片的情況及腐蝕率來看，銅掛片腐蝕率≤0.5 g/（m2·h），碳鋼掛片腐蝕率≤3 g/（m2·h），不銹鋼掛片腐蝕率≤0.5 g/（m2·h），完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

表6 清洗后監(jiān)測掛片情況

10月8日下午，通過拆除VCM分廠循環(huán)水管道可看出，清洗效果非常明顯，管道表面的銹鎦、粘泥都已消失。

6.2 預(yù)膜效果評價

預(yù)膜效果評估標(biāo)準(zhǔn)是掛入碳鋼、不銹鋼及銅合金掛片觀察預(yù)膜效果。預(yù)膜后的碳鋼掛片，用硫酸銅溶液做滴液試驗，變色時間應(yīng)大于10 s。

選用化驗室配置的5%硫酸銅+15%氯化鈉溶液，由化驗室完成該滴定試驗。

此次的預(yù)膜方案與國內(nèi)的預(yù)膜方案有所區(qū)別，沒有投加很高濃度的緩蝕劑而形成很厚的保護膜。在預(yù)膜時只形成較薄的一層保護膜，而更注重預(yù)膜后的系統(tǒng)緩蝕保護。

通過觀察預(yù)膜放入前與滴定時的掛片，最終預(yù)膜掛片變色時間平均為25.09 s，肉眼能清晰分辨出掛片上彩色有膜層，預(yù)膜掛片硫酸銅點滴實驗時間大于10 s，符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

7 預(yù)膜實際效果

10月16日下午，通過拆除VCM分廠循環(huán)水管道，查看預(yù)膜效果非常明顯，在管道表面形成了一層均勻、致密的具有明顯緩蝕作用的沉積膜。

8 小結(jié)

在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)日常運行過程中，需注意以下幾個方面。

（1）嚴格控制工藝控制指標(biāo)，將濃縮倍數(shù)調(diào)整在合適的范圍之內(nèi)。

（2）加強水質(zhì)檢測，注意每天水質(zhì)數(shù)據(jù)的變化，及時發(fā)現(xiàn)問題，調(diào)整加藥。

（3）建立數(shù)據(jù)檔案，包括每天的水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)、藥劑消耗量、主要換熱器進出口溫差等數(shù)據(jù)，并定期進行分析，及時改進。

（4）采用在線儀表精確控制加藥，比如目前流行的在線分析藥劑技術(shù)。

（5）應(yīng)盡量采用質(zhì)量好的設(shè)備，提升監(jiān)測、加藥裝置的可靠性，減少過量加酸或加酸不足等事故。

（6）每年宜進行一次循環(huán)冷卻水系統(tǒng)清洗預(yù)膜。

Application of chem icalcleaning prefilm ing technology in circulation coolingwater system

ZHANGWei-xing,YANGWen-lin,XING Li-qun
(InnerMongolia YiliChemical Industry Co.,Ltd.,Ordos014300,China)

The procedure of stripping,cleaning and prefilming of gumbo of chemical cleaning prefilming in circulating cooling water system and its effects in Inner Mongolia Yili Chemical Industry Co.,Ltd.,were introduced.

circulation coolingwater;chemical cleaning;prefilming

book=18,ebook=153

TQ085+.4

B

1009－1785(2010)08－0018-04

2010-04-09