冷軋脫鹽水pH調(diào)整改進(jìn)

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冷軋脫鹽水pH調(diào)整改進(jìn)

李文學(xué)

(湖南漣源鋼鐵有限公司能源中心,湖南漣源417009)

【摘要】介紹了冷軋脫鹽水pH調(diào)整由一級(jí)調(diào)整改為二級(jí)調(diào)整的改進(jìn)過程和效果。說明二級(jí)調(diào)整能減少每一級(jí)的調(diào)整幅度，提高調(diào)整精度，保證脫鹽水pH的平穩(wěn)。

【關(guān)鍵詞】冷軋;脫鹽水;pH;二級(jí)調(diào)整

1　情況概要

1.1冷軋用水情況簡(jiǎn)介

漣鋼冷軋板廠于2004年建成投產(chǎn)，按年產(chǎn)量150萬t設(shè)計(jì)，脫鹽水設(shè)計(jì)平均消耗量為54.5 m3/h，最大消耗量98.5 m3/h。實(shí)際用水量及流量曲線如圖1（以2015年4月數(shù)據(jù)為例）。

圖1　　冷軋脫鹽水實(shí)際流量曲線圖

圖1中最大流量為85 m3/h,最小流量為13 m3/ h,平均流量為47.8 m3/h。脫鹽水主要用于酸洗機(jī)組、乳化液配置、鍍鋅機(jī)組、平整機(jī)和酸再生等。冷軋對(duì)脫鹽水的水質(zhì)要求為pH6耀8，電導(dǎo)率臆10滋s/cm，檢測(cè)數(shù)據(jù)以漣鋼質(zhì)檢中心每天三次隨機(jī)取樣化驗(yàn)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。經(jīng)過長(zhǎng)期對(duì)在線pH計(jì)與臺(tái)式pH計(jì)比對(duì)，在堿性區(qū)域在線表比臺(tái)式表測(cè)量值平均高1耀2 pH，這主要是因?yàn)槊擕}水的堿度低，緩沖性小，在空氣中溶入二氧化碳使pH下降。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)控制在線表pH8.2耀9.3之間，臺(tái)式表測(cè)量結(jié)果基本在6耀8之間。

1.2脫鹽水站簡(jiǎn)介

冷軋脫鹽水由漣鋼能源中心發(fā)電二車間脫鹽水站供應(yīng)，該脫鹽水站同時(shí)提供四臺(tái)鍋爐和對(duì)外供汽用脫鹽水。

1.2.1脫鹽水生產(chǎn)流程

原水（以漣河水為主）寅泵站寅無閥濾池寅原水箱寅原水泵寅多介質(zhì)過濾器寅保安過濾器寅高壓泵寅RO裝置（6套伊50m3/h）寅中間水箱寅中間水泵寅混床（3臺(tái)伊200 m3/h）寅產(chǎn)品水池（2個(gè)伊600 m3/個(gè)）寅產(chǎn)品水泵寅用戶（鍋爐、冷軋）。

1.2.2脫鹽水系統(tǒng)主要運(yùn)行參數(shù)如表1。

1.2.3送水流程與加藥系統(tǒng)圖如圖2（粗體字為新增部分）。

1.2.4原加藥方式及存在的問題

送冷軋和鍋爐的脫鹽水單獨(dú)設(shè)置JY-域型加藥裝置（重慶川儀），均為一箱兩泵，采用美頓羅RA120S014P1MNN型加藥泵，額定流量為112 L/h，壓力14 bar,一用一備，藥箱體積為1 m3,冷軋用水加分析純500g瓶裝氫氧化鈉，鍋爐用水加工業(yè)氨水調(diào)節(jié)PH值。兩者都是人工根據(jù)在線pH表測(cè)量值在監(jiān)控電腦上調(diào)整加藥泵的頻率來調(diào)整加藥量，每班由運(yùn)行人員取樣離線檢測(cè)一次，每月校表一次。

表1　脫鹽水系統(tǒng)主要運(yùn)行參數(shù)

圖2　　送水與加藥系統(tǒng)圖

存在問題：因?yàn)榛齑伯a(chǎn)水pH波動(dòng)大，引起產(chǎn)品水池脫鹽水pH不穩(wěn)定，加上冷軋用水量波動(dòng)大，加藥裝置內(nèi)的藥液濃度不穩(wěn)定，導(dǎo)致人工調(diào)整難以滿足要求，尤其是脫鹽水pH約4.5時(shí)，同時(shí)啟兩臺(tái)加藥泵都無法滿足要求，因?yàn)閜H=-l g[H+]，pH降低1，藥劑量需提高10倍，所以只能立即加大藥液濃度才能滿足要求，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)此時(shí)需用7 L的塑料桶加一到二桶片堿到藥箱，而當(dāng)進(jìn)水pH值上升后（pH躍5）又要立即稀釋藥液，這就必然造成調(diào)整滯后，使pH超標(biāo)，影響冷軋生產(chǎn)。再加上一個(gè)監(jiān)盤運(yùn)行人員還要負(fù)責(zé)脫鹽水和鍋爐汽水系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)取樣化驗(yàn)，在這些時(shí)間段無人監(jiān)盤，再加上有些運(yùn)行人員的責(zé)任心差，尤其是晚班容易發(fā)生無人管的現(xiàn)象，出現(xiàn)藥箱打空、泵進(jìn)口濾網(wǎng)堵塞、泵頻率和藥液濃度未及時(shí)調(diào)整等等導(dǎo)致pH超標(biāo)，嚴(yán)重影響冷軋安全生產(chǎn)。曾多次出現(xiàn)因脫鹽水pH嚴(yán)重超標(biāo)導(dǎo)致冷軋停產(chǎn)或產(chǎn)品降等事故。

2　改進(jìn)過程

2.1由手動(dòng)控制改為自動(dòng)控制

2.1.1改進(jìn)原因：因?yàn)檫\(yùn)行人員手動(dòng)具有頻繁性和滯后性，所以效果差。自動(dòng)控制能彌補(bǔ)人的疏忽和滯后，并能減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，所以決定由手動(dòng)控制改為自動(dòng)控制。

2.1.2改進(jìn)過程：由儀表專業(yè)人員對(duì)加藥系統(tǒng)增加自動(dòng)控制系統(tǒng)，DCS接收到自動(dòng)信號(hào)后，首先判別溶液箱低液位信號(hào)正常與否、計(jì)量泵是否有故障，與正常啟動(dòng)計(jì)量泵進(jìn)行互鎖，只有在低低液位信號(hào)和計(jì)量泵信號(hào)正常的情況下，才能啟動(dòng)計(jì)量泵。在自動(dòng)的情況下，DCS啟動(dòng)開關(guān)量信號(hào)，送入變頻，并把儀表信號(hào)（模擬量4~20 mA）經(jīng)過控制模式，同時(shí)輸入變頻器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加藥。

同時(shí)在加藥裝置上增加報(bào)警裝置，當(dāng)在線表pH超出8.2耀9.2時(shí)進(jìn)行閃爍報(bào)警，超出7耀9.5時(shí)進(jìn)行高高報(bào)警，在線pH表測(cè)量值低于8.2時(shí)加藥泵頻率加大，高于9.2時(shí)頻率降低。如自動(dòng)控制異常時(shí)可立即轉(zhuǎn)為人工調(diào)控。自動(dòng)控制流程圖如圖3。

圖3　自動(dòng)控制流程圖

2.1.3改進(jìn)效果及存在的問題

投入自動(dòng)控制試運(yùn)行一個(gè)月，主要效果是能減輕運(yùn)行人員的工作量，尤其是運(yùn)行人員去現(xiàn)場(chǎng)化驗(yàn)或點(diǎn)檢時(shí)也能進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控，當(dāng)pH超標(biāo)時(shí)會(huì)報(bào)警提醒運(yùn)行人員。但還存在如下問題：

淤自動(dòng)控制運(yùn)行時(shí)設(shè)定pH為8.5，實(shí)際數(shù)值呈鋸齒形上下波動(dòng)，最密區(qū)域波動(dòng)周期只有15耀20 min，泵的頻率變化范圍為0%耀100%。在線pH表顯示曲線如圖4所示。

圖4　投入自動(dòng)控制時(shí)在線pH表顯示曲線

分析在線表測(cè)量曲線，最上點(diǎn)為pH9.5，最低點(diǎn)為4.5。在pH達(dá)到設(shè)定高點(diǎn)9.2時(shí)，因取樣管內(nèi)樣水滯后實(shí)際外送水pH已超過9.2，在自動(dòng)減小泵的頻率到打不出藥液時(shí)，在線表測(cè)量值因取樣管內(nèi)樣水逐漸被稀釋測(cè)量值不會(huì)迅速下降，而實(shí)際外送水因未加藥pH值不合格，因樣水從母管流入測(cè)量流通池內(nèi)至少需5 min。在這種控制方法下冷軋脫鹽水pH值實(shí)際超標(biāo)時(shí)段較多，無法滿足冷軋要求。后多次對(duì)設(shè)定值、比例和積分設(shè)定進(jìn)行更換，波動(dòng)范圍和頻率變化稍有好轉(zhuǎn)，但不能解決pH波動(dòng)大導(dǎo)致超標(biāo)的問題。

于當(dāng)產(chǎn)品水池水pH約4.5時(shí)，泵的頻率全開并聯(lián)鎖啟備用泵也無法滿足要求，pH低低報(bào)警會(huì)提醒運(yùn)行人員提高藥液濃度。但這同樣會(huì)出現(xiàn)手動(dòng)控制中加大和稀液藥液濃度引起滯后超標(biāo)的問題。還有兩次晚班出現(xiàn)藥箱打空引起pH嚴(yán)重超低事故。

2.2由一級(jí)調(diào)整改為二級(jí)調(diào)整

2.2.1改進(jìn)原因：考慮到在送水管上一點(diǎn)加藥，調(diào)整幅度大且不穩(wěn)定，平均把脫鹽水從pH5.1須提高到8.5左右，極限情況須從3.0提高到8.5，調(diào)整受脫鹽水本身pH、水量、藥液濃度的變化制約。再加上一點(diǎn)加藥只要水質(zhì)超標(biāo)尤其是斷藥或加藥故障都沒有補(bǔ)救的機(jī)會(huì)，水直接送到了用戶影響生產(chǎn)。所以決定由一級(jí)調(diào)整改為二級(jí)調(diào)整，一方面減少每一級(jí)調(diào)整的幅度，另一方面減少一級(jí)調(diào)整出現(xiàn)失誤時(shí)也能通過另一級(jí)加藥進(jìn)行適量的補(bǔ)救。

2.2.2改進(jìn)過程

2.2.2.1新增加藥點(diǎn)位置選定：為充分利用兩個(gè)產(chǎn)品水池內(nèi)存水對(duì)pH的緩沖性，并利用混床出水管進(jìn)入水箱時(shí)對(duì)藥液進(jìn)行攪拌混勻作用，決定新增加藥點(diǎn)安裝在三臺(tái)混床總出水管上，如圖2。

2.2.2.2取樣點(diǎn)B處pH值確定：如把水池pH控制到7左右，在實(shí)際控制中容易超過8，因?yàn)閜H從7升到8只要很少的藥劑，按150 m3/h水量計(jì)算：150 m3/h伊(10-6-10-7)mol/l伊103伊40g/mol伊10-3=0.0054 kg/h。再加上兩個(gè)產(chǎn)品水池內(nèi)平均儲(chǔ)水量在1000 t左右，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)如產(chǎn)品水池內(nèi)水pH逸8.5時(shí)則兩套加堿裝置停用也需4耀6個(gè)小時(shí)才能恢復(fù)到正常值，這會(huì)造成長(zhǎng)時(shí)間影響冷軋的生產(chǎn)。另一方面考慮到鍋爐用水加入過多的氫氧化鈉，會(huì)引起水汽系統(tǒng)含鹽量增加甚至引起堿性腐蝕和結(jié)垢。參考近幾年來的加藥經(jīng)驗(yàn)，主要是脫鹽水pH約4.5時(shí)原有的加堿裝置需加大藥劑濃度才能調(diào)整到位，所以最后確定取樣點(diǎn)B 處pH調(diào)整范圍確定為4.5耀6.5。

2.2.2.3加藥量和加藥裝置的確定：首先決定在混床出水管新增一套JY-域型加堿裝置，在取樣點(diǎn)B處安裝一個(gè)在線pH表反饋控制加藥泵的頻率。后考慮到此處為初調(diào)，無需精確控制，原有的加堿裝置已安裝了自動(dòng)控制系統(tǒng)，且安裝一套自動(dòng)加堿裝置需10多萬元，所以決定自制一套簡(jiǎn)單的加堿裝置。加藥量的確定因混床出水pH波動(dòng)大，無法隨時(shí)按照理論計(jì)算出確切的加藥量，通過統(tǒng)計(jì)近兩年冷軋加藥量平均每天為二瓶500g瓶裝氫氧化鈉，冷軋用水量約為車間總用水量的一半，初步確定新增加藥裝置每天加藥量為一瓶。加藥箱考慮到小體積的加藥桶更有利于臨時(shí)調(diào)整藥劑濃度，后利用一個(gè)空聯(lián)氨桶（200 L）做加藥桶，加藥泵安裝一臺(tái)美頓羅B126原398T1型加藥泵（工作流量：9.5 L/h；工作壓力：6.9 bar）。

2.2.3運(yùn)行調(diào)整及效果

該加堿裝置做為pH粗調(diào)，于2015年3月24日投運(yùn)，投運(yùn)時(shí)將泵的頻率和行程均調(diào)整在50%，每天打完藥箱體積的一半，每天由白班加藥一瓶。每班由運(yùn)行人員在混床出口和取樣點(diǎn)A、B處取樣化驗(yàn)一次pH，如取樣點(diǎn)B處pH約5則向粗調(diào)加藥箱再加藥一到二瓶；如該處pH躍7則停止粗調(diào)加藥，等pH約6再啟動(dòng)；精調(diào)加藥裝置主要根據(jù)在線表測(cè)量值調(diào)整泵的頻率，pH精調(diào)加藥裝置可手動(dòng)可自動(dòng)。從運(yùn)行情況來看，取樣點(diǎn)B處平均每月出現(xiàn)一次pH約5臨時(shí)增加藥量的情況，出現(xiàn)一次pH躍7停粗調(diào)加藥的情況，所以粗調(diào)加堿裝置基本保持50%的頻率和行程連續(xù)運(yùn)行。精調(diào)加堿裝置可保持固定的藥劑濃度根據(jù)在線表pH稍做頻率調(diào)整即可，平均每班人工調(diào)整頻率次數(shù)由原來的大于10次減少到1耀2次。粗調(diào)加堿裝置投運(yùn)前后取樣點(diǎn)B處pH對(duì)比如表2。

表2　粗調(diào)加堿裝置投運(yùn)前后取樣點(diǎn)B處pH對(duì)比

并且在線表pH值非常平穩(wěn)，波動(dòng)很小，曲線如圖5所示。

圖5　　二級(jí)加堿調(diào)整后在線pH表顯示曲線

4　總結(jié)

4.1當(dāng)脫鹽水pH值調(diào)整范圍較大且對(duì)pH要求很高的情況建議采用二級(jí)調(diào)整，粗調(diào)直接加藥到混床出水管，充分利用混床出水管進(jìn)入水池時(shí)的攪拌混勻作用。粗調(diào)可采用簡(jiǎn)單的自制加藥裝置，且藥箱宜小以保證一天的加藥量就行，有利于臨時(shí)調(diào)整藥劑濃度。粗調(diào)pH控制范圍可適當(dāng)放寬，可充分利用水箱水量的緩沖作用。

4.2冷軋用水pH調(diào)整可用分析純氫氧化鈉，避免因氨水揮發(fā)對(duì)加藥人員和環(huán)境造成影響。但常規(guī)鍋爐用水最好用氫氧化鈉調(diào)整到pH在7以下，后面用氨水調(diào)整，防止鍋爐水汽系統(tǒng)腐蝕和結(jié)垢。

[參考文獻(xiàn)]

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節(jié)水工作中被考核的主體，而主生產(chǎn)工序沒有受到用水制約，不利于節(jié)水。這種管理模式下生產(chǎn)工序只會(huì)考慮工序高標(biāo)準(zhǔn)用水，不計(jì)水耗，動(dòng)力廠作為主線生產(chǎn)的輔助工序只能滿足生產(chǎn)主線用水水質(zhì)要求，有時(shí)對(duì)于節(jié)約用水無能為力，目前某些企業(yè)在中水、濃鹽水、焦化廢水的回用問題上即出現(xiàn)了這一尷尬現(xiàn)象。

pH Adjustment and Optimization of Cold Rolling Desalted Water

Li Wenxue

(Energy Center of Lianyuan Iron and steel Co., Ltd., Lianyuan, Hunan 417009, China)

[Abstract]The optimization process of primary pH adjustment upgraded to secondary adjustment of cold rolling desalted water and the improved effect are introduced. It shows that secondary adjustment can reduce the adjustment range of each phase, improve adjustment precision and ensure the stability of desalted water pH.

[Keywords]cold rolling; desalted water; pH; secondary adjustment

作者簡(jiǎn)介：李文學(xué)（1973-），女，大學(xué)本科學(xué)歷，化學(xué)工程師，現(xiàn)從事電廠鍋爐水處理技術(shù)工作。

收稿日期:2015-10-21

【文章編號(hào)】1006-6764（2015）12-0056-05

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【中圖分類號(hào)】TQ085