提高蒸發(fā)空冷器濃縮倍數(shù)試驗(yàn)研究

鄧 平,鞏 磊,胡長(zhǎng)志

（寧波鋼鐵有限公司，浙江寧波 315807）

前言

水資源是關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源。當(dāng)前,我國(guó)水資源的嚴(yán)重短缺和水環(huán)境的惡化已成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素[1]。

鋼鐵行業(yè)是用水大戶[2]，為了企業(yè)和國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展，必須采取相應(yīng)的節(jié)水對(duì)策。鋼鐵企業(yè)的節(jié)水應(yīng)該從水源、管網(wǎng)、生產(chǎn)工藝、污水處理回用等多方面形成一個(gè)系統(tǒng)工程，而首要工作是提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)[3]、降低噸鋼耗水量。目前傳統(tǒng)的水質(zhì)穩(wěn)定劑主要為復(fù)配液體形式，采用計(jì)量泵向系統(tǒng)中連續(xù)投加，需人工不間斷維護(hù)，工作量大，而且最高濃縮倍數(shù)約在3～4倍，需通過(guò)排污來(lái)控制濃縮倍數(shù)，水資源浪費(fèi)較大。寧波鋼鐵有限公司（以下簡(jiǎn)稱寧鋼）工業(yè)水重復(fù)利用率約97%，循環(huán)水濃縮倍數(shù)約在2左右。為提高濃縮倍數(shù)，節(jié)約水資源消耗，選用新型水質(zhì)穩(wěn)定劑進(jìn)行了提高蒸發(fā)空冷器濃縮倍數(shù)的試驗(yàn)研究。新型水質(zhì)穩(wěn)定劑由河南某水處理公司提供，是集阻垢分散劑、緩蝕劑及殺菌滅藻劑為一體的固體釋放劑，加藥操作簡(jiǎn)單，一次放置可釋放4～6個(gè)月。

1 試驗(yàn)方法、目的

為便于統(tǒng)計(jì)與檢查效果，選擇蒸發(fā)空冷器作為試驗(yàn)對(duì)象。蒸發(fā)空冷器是密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)常見(jiàn)的冷卻設(shè)備，主要依靠噴淋水蒸發(fā)帶走熱量，寧鋼高爐軟水密閉冷卻系統(tǒng)配置蒸發(fā)空冷器十臺(tái)，單臺(tái)噴淋水循環(huán)量約120 m3/h，濃縮倍數(shù)約在3倍，通過(guò)調(diào)整排污量大小來(lái)控制。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)比較，選擇6#蒸發(fā)空冷器作為試驗(yàn)對(duì)象，在噴淋水中加入新型固體水質(zhì)穩(wěn)定劑，通過(guò)定期檢測(cè)水質(zhì)、腐蝕速率、細(xì)菌數(shù)、結(jié)垢情況及比較空冷器換熱效率等以評(píng)價(jià)藥劑在高濃縮倍數(shù)情況下水處理效果，并通過(guò)調(diào)整選擇合理的濃縮倍數(shù)范圍，確定所能達(dá)到的節(jié)水效果，為其推廣使用提供理論依據(jù)。

2 試驗(yàn)期間水質(zhì)條件與濃縮倍數(shù)

2.1 試驗(yàn)期間補(bǔ)水條件

寧鋼生產(chǎn)用水由外部工業(yè)水、市政污水處理廠再生水及內(nèi)部再生水根據(jù)用水量、水質(zhì)情況按比例混合而成，試驗(yàn)期間6#空冷器的補(bǔ)水水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1所示。

表1 試驗(yàn)期間6#空冷器補(bǔ)水水質(zhì)

2.2 濃縮倍數(shù)的確定

試驗(yàn)正式開(kāi)始前，先通過(guò)調(diào)整排污量，觀察試驗(yàn)短管表面結(jié)垢情況，以此確定合理的濃縮倍數(shù)。

（1）極限濃縮倍數(shù)

根據(jù)循環(huán)水氯根與補(bǔ)充水氯根含量計(jì)算，最大濃縮倍數(shù)37.92倍，最低濃縮倍數(shù)6.60倍，平均濃縮倍數(shù)約18.88倍。

（2）調(diào)整濃縮倍數(shù)

根據(jù)循環(huán)水氯根與補(bǔ)充水氯根含量計(jì)算，最大濃縮倍數(shù)15.32倍，最低濃縮倍數(shù)2.57倍，平均濃縮倍數(shù)約6.58倍。

（3）合理濃縮倍數(shù)

根據(jù)循環(huán)水氯根與補(bǔ)充水氯根含量計(jì)算，最大濃縮倍數(shù)15.14倍，最低濃縮倍數(shù)1.42倍，平均濃縮倍數(shù)約6.91倍。

通過(guò)不斷調(diào)整、摸索，在現(xiàn)有補(bǔ)充水水質(zhì)條件下，試驗(yàn)藥劑最佳濃縮倍數(shù)確定為6～9倍。

3 試驗(yàn)效果檢查與評(píng)價(jià)

3.1 腐蝕速率測(cè)試

從試驗(yàn)期間檢測(cè)結(jié)果看，碳鋼掛片腐蝕速率超標(biāo)，黃銅掛片腐蝕速率符合《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50050－2007）的要求，連續(xù)兩個(gè)月兩次掛片檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)期間6#空冷器噴淋水腐蝕速率檢測(cè)結(jié)果

3.2 細(xì)菌總數(shù)測(cè)試

從試驗(yàn)期間每月細(xì)菌數(shù)測(cè)試結(jié)果看，均符合《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50050－2007）的要求，細(xì)菌數(shù)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 試驗(yàn)期間6#空冷器噴淋水細(xì)菌數(shù)檢測(cè)結(jié)果

3.3 銅管表面結(jié)垢情況

在6#空冷器換熱銅管上選擇三處作為結(jié)垢控制效果評(píng)價(jià)點(diǎn)，見(jiàn)圖1，觀察試驗(yàn)期間銅管外壁結(jié)垢情況。

圖1 6#空冷器結(jié)垢評(píng)價(jià)點(diǎn)位布局示意圖

（1）1#位：該處布水均勻性差，尤其是靠近邊緣處幾乎沒(méi)有噴淋水，試驗(yàn)前存在較多垢物，隨著試驗(yàn)的進(jìn)展，銅管外壁結(jié)垢嚴(yán)重趨勢(shì)不斷加劇。

（2）2#位：該處布水均勻性較好，試驗(yàn)前仍存在較多垢物，隨著試驗(yàn)的進(jìn)展，銅管外壁結(jié)垢情況略有增加。

（3）3#位：該處布水均勻性良好，試驗(yàn)前存在一定垢物，第一、二階段試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，銅管外壁結(jié)垢情況略有減少，但第三階段試驗(yàn)結(jié)束后，垢物有所增加。

從3個(gè)點(diǎn)位的結(jié)垢變化趨勢(shì)看，由于試驗(yàn)期間濃縮倍數(shù)較高，且受布水不均勻影響，銅管外壁結(jié)垢情況不斷加劇且垢物較硬。同時(shí)，6#空冷器處于料場(chǎng)附近，空氣中粉塵含量較高，高溫季節(jié)時(shí)3臺(tái)風(fēng)機(jī)全部開(kāi)啟，粉塵吸入量將大幅度上升，增加銅管結(jié)垢趨勢(shì)。

6#空冷器的垢樣分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。從垢樣分析數(shù)據(jù)看，主要為碳酸鈣垢，占垢樣總量的75.7%，其余為硅酸鹽、氧化鐵及有機(jī)物等。

表4 6#空冷器銅管垢樣分析數(shù)據(jù)

3.4 蒸發(fā)空冷器降溫效果

夏季高溫期間，是檢驗(yàn)蒸發(fā)空冷器降溫效果的最佳時(shí)機(jī)，因此選擇7、8月份溫度記錄作為比較依據(jù)，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。

表5 試驗(yàn)期間空冷器降溫效果比較數(shù)據(jù)

從溫度統(tǒng)計(jì)、比較結(jié)果來(lái)看，由于銅管外壁結(jié)垢對(duì)6#空冷器降溫效果有一定影響，平均影響程度約在6.3%。

3.5 節(jié)水效益評(píng)估

試驗(yàn)期間，統(tǒng)計(jì)、比較進(jìn)行試驗(yàn)的蒸發(fā)空冷器與未參與試驗(yàn)空冷器的補(bǔ)水量，6#空冷器采用新型固體水質(zhì)穩(wěn)定劑后，濃縮倍數(shù)提高3～6倍，試驗(yàn)9個(gè)月期間共計(jì)節(jié)水約43000 m3。

4 結(jié)論

（1）與傳統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定藥劑相比，試驗(yàn)選用的新型固體水質(zhì)穩(wěn)定劑一次性投放，運(yùn)行過(guò)程只需定期補(bǔ)充，無(wú)需日常維護(hù)，節(jié)省投藥設(shè)施及大量人力。試驗(yàn)選用的新型固體水質(zhì)穩(wěn)定劑在寧鋼水質(zhì)條件下濃縮倍數(shù)控制在6～9倍，能夠滿足蒸發(fā)空冷器噴淋水系統(tǒng)正常運(yùn)行。采用新型固體水質(zhì)穩(wěn)定劑后，不再投加殺菌劑，能夠?qū)⒓?xì)菌數(shù)控制在合格范圍內(nèi)。選用新型固體水質(zhì)穩(wěn)定劑后，對(duì)系統(tǒng)濃縮倍數(shù)進(jìn)行合理控制，能夠大幅度減少補(bǔ)水消耗及廢水排放，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。

（2）試驗(yàn)過(guò)程中，設(shè)備表面出現(xiàn)的結(jié)垢物對(duì)換熱效率的影響約在6.3%，最高在8.3%左右，基本未對(duì)冷卻設(shè)備效率造成較大影響。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)看，新型固體水質(zhì)穩(wěn)定劑對(duì)碳鋼腐蝕速率的控制方面顯得效果不足，還需要提高并在使用時(shí)加強(qiáng)關(guān)注。

（3）采用新型固體水質(zhì)穩(wěn)定劑后，蒸發(fā)空冷器銅管外部附垢量增加較多，雖從溫度檢測(cè)數(shù)據(jù)看未對(duì)設(shè)備換熱能力造成明顯影響，但仍對(duì)系統(tǒng)設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成一定隱患，還需要加強(qiáng)藥劑對(duì)附垢的去除、控制能力。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]李德光.我國(guó)跨行政區(qū)流域水污染治理的影響因素研究 [D].湖南大學(xué),2016.

[2]王耀杰.城市中水在鋼鐵企業(yè)中的應(yīng)用與分析 [J].冶金動(dòng)力,2016(s1):149－151.

[3]童遠(yuǎn)翔.提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)的具體措施分析[J].工業(yè),2016(8):00189－00189.