組合藥劑在硫酸裝置循環(huán)水系統(tǒng)的應(yīng)用

黃文勇

（云南磷化集團(tuán)有限公司，云南 晉寧 650600）

0 引言

云南磷化集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱公司）80萬(wàn)t/a 硫黃制硫酸裝置循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)循環(huán)水量4 000 m3/h，實(shí)際循環(huán)水量2 500 ～3 000 m3/h。該裝置循環(huán)水系統(tǒng)主要將循環(huán)水供給干吸工序、低溫位工序、透平機(jī)組、開(kāi)車風(fēng)機(jī)、中壓發(fā)電機(jī)組、低壓發(fā)電機(jī)組、尾吸脫硫工序。因該裝置循環(huán)水系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的工序、設(shè)備、接觸介質(zhì)較多，重點(diǎn)涉及油系統(tǒng)油溫調(diào)控、動(dòng)力設(shè)備軸承溫度控制、硫酸溫度控制，直接關(guān)系到裝置“安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)”運(yùn)行，故自2014 年化工投料試車以來(lái)，公司一直采用加入藥劑的方式調(diào)控水質(zhì)，通過(guò)降低設(shè)備腐蝕和結(jié)垢提升設(shè)備運(yùn)行率。

加入緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑、滅藻劑等可以有效穩(wěn)定水質(zhì)、降低設(shè)備腐蝕和結(jié)垢，從而延長(zhǎng)設(shè)備壽命、節(jié)能降耗［1］。從減排、緩蝕阻垢、穩(wěn)定水質(zhì)、降低成本出發(fā)，公司和云南紹勛科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱紹勛科技）建立了合作關(guān)系，共同對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的水質(zhì)進(jìn)行管控。

1 主要儀器和藥劑

儀器：濁度快速測(cè)定儀；pH 計(jì)；電導(dǎo)儀；溫度計(jì)；721分光光度計(jì)；光電分析天平；原子吸收分光光度計(jì)；0.9 m3米頓羅計(jì)量加藥裝置；防酸工作服；電源控制系統(tǒng)；取樣器等。

藥劑：緩蝕阻垢劑；非氧化性殺菌劑；銅緩蝕劑。

2 項(xiàng)目實(shí)施目的

1） 控制藻類滋生 項(xiàng)目冷卻塔系統(tǒng)吸水池為露天設(shè)置，在陽(yáng)光直射條件下滋生大量藻類。加之補(bǔ)水取水源為滇池水，原本就攜帶大量成核藍(lán)藻，補(bǔ)充至系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)藻類瘋長(zhǎng)。交替投加非氧化性殺菌劑有利于控制藻類滋生，提高換熱效率和防止點(diǎn)蝕［2］。

2） 保護(hù)銅制設(shè)備 系統(tǒng)風(fēng)機(jī)冷卻換熱設(shè)備為銅制設(shè)備，必須投加銅緩蝕劑，保護(hù)設(shè)備［3］。

3） 提高濃縮倍率 在保障阻垢性能的前提下，提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù)，有利于企業(yè)減少新鮮水用量，降低排污量，同時(shí)高濃縮倍率有利于設(shè)備緩蝕。

4） 減少藥劑投加量 減少藥劑投加量，有利于企業(yè)再生水利用和保護(hù)環(huán)境。

5） 降本增效 引進(jìn)更加適宜冷卻循環(huán)水的控制技術(shù)，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)降本增效。

3 項(xiàng)目的制定

根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中面臨的一般問(wèn)題，由于Ca2+、 HCO3-、SO42-、Mg2+、SiO32-等離子，以及懸浮物、有機(jī)物、油脂等物質(zhì)在水中的溶解度受溫度、流速、pH 等因素影響［4］，在高溫和低流速地方沉積，引發(fā)結(jié)垢和沉積問(wèn)題。水中含有微生物（可分為細(xì)菌、真菌及藻類），微生物生存能力強(qiáng)，散布在自然界各角落，而冷卻水的溫度、pH 均適合微生物繁衍，若不加控制微生物不斷繁殖，會(huì)在換熱器管內(nèi)產(chǎn)生黏泥污垢，引發(fā)微生物問(wèn)題。以上問(wèn)題會(huì)引起傳熱效率降低、非計(jì)劃性停車、設(shè)備使用壽命縮短、設(shè)備腐蝕堵塞、管線壓差增大、清洗費(fèi)用增加等后果。

根據(jù)以上分析，統(tǒng)計(jì)了2017—2020 年循環(huán)水補(bǔ)水指標(biāo)，見(jiàn)表1。

表1 循環(huán)水補(bǔ)水指標(biāo)

從表1可以看出，2017—2020年循環(huán)水補(bǔ)水水質(zhì)較為穩(wěn)定，在循環(huán)水藥劑廠家發(fā)生變更時(shí)，可以不考慮循環(huán)水補(bǔ)水水質(zhì)的影響。

根據(jù)表1數(shù)據(jù)、排水量、循環(huán)水量等參數(shù)、指標(biāo)，采用紹勛科技的堿性水處理配方，將循環(huán)水pH 控制在8.5～9.0、濃縮倍數(shù)5 倍以上，達(dá)到減排、緩蝕阻垢目的［5］；同時(shí)為防止微生物大量繁殖和耐藥，采用高效、廣譜的非氧化性殺菌劑SXKJ-401 和SXKJ-712 交替投加，制定了循環(huán)水系統(tǒng)組合藥劑加入方案［6］（見(jiàn)表2）。

表2 循環(huán)水組合藥劑加入方案

4 項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程

由于循環(huán)水系統(tǒng)瞬時(shí)加藥量較小，緩蝕阻垢劑采用往復(fù)式活塞計(jì)量泵連續(xù)加入，非氧化性殺菌劑則采用每周人工投入方式實(shí)施。在運(yùn)行9 個(gè)月時(shí)，統(tǒng)計(jì)使用紹勛科技藥劑前后循環(huán)水水質(zhì)指標(biāo)，并對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析，具體見(jiàn)表3。

表3 循環(huán)水水質(zhì)指標(biāo)

表3 統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)均為運(yùn)行周期的累計(jì)平均數(shù)據(jù)。從表3 可以看出，在濃縮倍率上升2.246，環(huán)比上升59.57%時(shí)，ρ（PO43-）下降了2.747 mg/L，環(huán)比下降39.34%，說(shuō)明所使用的藥劑為低磷藥劑，循環(huán)水蒸發(fā)、置換時(shí)帶出的磷相對(duì)減少，從而對(duì)水資源保護(hù)有一定的輔助作用；噸硫酸循環(huán)水消耗量下降0.051 t［7］。和循環(huán)水系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的油系統(tǒng)油溫調(diào)控、動(dòng)力設(shè)備軸承溫度控制、硫酸溫度控制所涉及的靜設(shè)備運(yùn)行正常，各項(xiàng)工藝指標(biāo)、參數(shù)均正常，滿足工藝技術(shù)規(guī)程要求。

自開(kāi)始使用紹勛科技研發(fā)的藥劑，裝置已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行300余天，目前裝置運(yùn)行穩(wěn)定，循環(huán)水系統(tǒng)未發(fā)現(xiàn)異常。

5 項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和效果分析

以開(kāi)始使用紹勛科技藥劑時(shí)間為分割點(diǎn)，前、后兩個(gè)廠家對(duì)循環(huán)水處理的服務(wù)內(nèi)容一致，藥劑結(jié)算方式一致。故在計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益時(shí)，主要從循環(huán)水消耗量、耗電量進(jìn)行核算。

5.1 循環(huán)水消耗量

2020 年1—4 月運(yùn)行時(shí)間為2 880 h，生產(chǎn)硫酸293 037 t，且根據(jù)表3 可知，噸硫酸排水量下降0.051 m3。工藝水單價(jià)為3.058 元/t，每小時(shí)節(jié)約工藝水5.189 m3，故可以得出，每小時(shí)節(jié)約費(fèi)用15.87元；1—4月節(jié)約費(fèi)用45 701.5元，每年按運(yùn)行8 000 h計(jì)算，預(yù)計(jì)節(jié)約費(fèi)用12.7萬(wàn)元。

5.2 耗電量

以開(kāi)始使用紹勛科技藥劑時(shí)間為分割點(diǎn)，前、后兩個(gè)廠家使用的循環(huán)水泵未發(fā)生改變，主要是在計(jì)量泵的數(shù)量上發(fā)生改變，使用紹勛科技藥劑后計(jì)量泵比之前少使用1臺(tái)，功率為0.5 kW，因計(jì)量泵較小無(wú)代表性，故按80%負(fù)荷計(jì)算，電價(jià)以0.386元/（kW·h）計(jì)，從而得出1—4月節(jié)約用電產(chǎn)生的效益為：0.5×0.8×2 880×0.386元=447.67元。

從以上計(jì)算可知，主要產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益在排水量減少上，電耗節(jié)約較少。根據(jù)以上數(shù)據(jù)得出運(yùn)行2 880 h 獲得的凈經(jīng)濟(jì)效益為：（45 701.5+444.67）元= 46 146.17元。

5.3 運(yùn)行效果

冷卻循環(huán)水系統(tǒng)自2020 年4—5 月檢修后，采用了新的藥劑配方和控制方法，運(yùn)行至2021年5月設(shè)備在高濃縮倍數(shù)下運(yùn)行未滋生藻類，也未發(fā)現(xiàn)結(jié)垢，銅質(zhì)設(shè)備和不銹鋼換熱器均未發(fā)現(xiàn)腐蝕傾向。

6 結(jié)語(yǔ)

采用組合藥劑配方，即非氧化性殺菌劑交替使用（對(duì)藻類有較好的抑制作用），以緩蝕劑、阻垢劑和分散劑復(fù)配緩蝕阻垢劑（比分開(kāi)投加效果更佳，且操作方便），對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)，具有穩(wěn)定性和保障性。高濃縮倍率下，既有效地減緩了設(shè)備的腐蝕和結(jié)垢傾向，又節(jié)約了新鮮水使用量，減少了系統(tǒng)排污量，為企業(yè)帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。