燒結球團鏈篦機循環水水質處理工藝改造

王 麗

(銅冠冶化分公司，安徽 銅陵 244000)

1 引言

銅陵有色循環經濟工業園球團項目主工藝為鏈篦機—回轉窯—環冷機工藝，生產規模為日產球團3636t，年產120萬t，其配套冷卻水系統根據壓力不同分為普壓循環水系統和低壓循環水系統。其中普壓循環水系統主要供給鏈篦機、鏈篦機水冷梁等主要工藝設備冷卻用水，其供水質量和供水量直接影響設備能否正常運轉，因此必須對冷卻水進行除垢、防垢和殺菌滅藻處理。原設計中保證循環水水質的措施是在循環水泵出口設置一臺SBJL4—350—1.6一體化離子棒水處理器對供水進行處理。一體化離子棒水處理器的工作原理［1］，是通過高壓靜電場的作用，增大水分子的偶極矩，溶解在水中的Ca2+、Mg2+和CO32-等離子被水偶極子包圍，減少了彼此間的有效碰撞，并且由于接收離子棒提供的電子，水中的Ca2+、Mg2+離子不能自由運動，阻止了其在管道壁上形成水垢，達到防垢的目的，經靜電處理后，水中將產生活性氧，可在污垢系統的金屬表面產生一層氧化膜防止腐蝕，在結垢系統中能破壞分子間的電子結合力，改變晶體結垢，促使硬垢疏松，使已經產生的水垢逐漸剝蝕、脫落，達到除垢的目的，另外活性氧能破壞生物細胞的離子通道，改變細菌和藻類生存的生物場，影響細菌生理代謝，從而起到殺菌滅藻的作用。離子棒水處理屬于物理方法范疇，在距離設備一定范圍內可有效起到緩蝕阻垢、殺菌滅藻作用。該循環水處理系統在投產運行半年左右時間后，發現鏈篦機高溫段冷卻管道出現結垢，回水水溫高，高溫度回水可達到60～70℃，超出設計值的43℃，造成設備得不到有效的冷卻，經過分析考慮除了結垢導致管道傳熱系數大幅度降低外，該冷卻水系統管道復雜，支管多，管道阻力大，也使得系統水量減小，造成冷卻水冷卻能力不足，為此對鏈篦機冷卻水回水管道進行了改造和并且增加化學水處理的措施，徹底解決了這一問題，現將該冷卻系統的改造內容進行簡單的介紹以供大家參考。

2 管道系統布置

原設計的管道系統，冷卻水使用水套進水進入設備，冷卻回水進水箱后依靠重力回到總回水管路，共36根DN40的冷卻回水支管回到一根D219總管上，并在每根支管上設截止閥，如圖一，以便檢修和更換視鏡。經過實際運行后，發現閥后水壓很小，不會倒流至回水閥門，檢修和更換視鏡時，只需進水閥關閉即可，為此將全部支管上的截止閥取消，降低系統的管道總阻力，將支管分成三組，分別接入回水總管，如圖二。經過改造后管道系統的阻力減小，水流量增加［2］，對回水水溫的降低起到了明顯的改善。

圖1 原設計中冷卻水回水管道系統圖

圖2 改造后冷卻水回水管道系統圖

3 清洗管道系統［3］

由于循環水系統已經出現結垢現象，為我們對決定對循環水管道系統進行清洗，以除去已經出現的結垢，在不需停車的情況下，按照循環水系統工藝參數(見表1)根據系統保有水量向水池添加H—102螯合劑820kg，和H—17A清洗劑1650kg，這是一類全有機多組分復合清洗劑，對鈣、鎂、鐵離子等具有優異的螯合能力，同時與這些金屬離子形成高度穩定的可溶性絡合物，分散溶解在循環水中，達到清洗之目的。

表1 循環水工藝參數

由于清洗方案的實施對整個系統能否徹底除去結垢，并且保證管道和冷卻設備不受損壞至關重要，因此我們對系統進行了清洗試驗，并確認了詳細的清洗程序:

清洗投加時間:24～36h

加藥量:按照系統保有水量V(m3)，一次性投加H—102螯合劑825kg，和H—17A清洗劑1650kg

pH控制:5～6

循環水流速:大于1.0m/s，以利于藥劑反應。

檢測指標:總鐵量、濁度及pH

清洗操作終點:當系統總鐵量、硬度、濁度不再上升時，停止清洗，采用大排大補方式進行置換。

觀察清洗后的腐蝕結垢試片，表面垢層已經清洗干凈，新試片經清洗后，表面光潔，發生的腐蝕為均勻腐蝕，腐蝕速度平均為0.06mm/a，小于6g/m2·h［4］，未對系統產生負面影響，清洗效果良好。

清洗完成后立即對系統進行了預膜處理，根據系統保有水量投加H—11A預膜劑和H—11B預膜增效劑，使經過化學清洗后處于活化狀態的系統設備管道表面形成一層均勻的薄而致密的保護膜。具體步驟如下:

(1)向系統投加H—11A預膜劑1150kg和H—11B預膜增效劑500kg。

(2)預膜期間pH控制在5.5～6.5。

(3)48h后預膜結束，加大補水量和排水量迅速對循環水進行大置換，盡快降低循環水中藥劑濃度。至濁度小于10mg/L，總磷小于2mg/L，轉入正常運行。

觀察預膜后的試片，表面有灰色色暈，將Nacl和CuSO4混合液滴于經預膜處理及未經預膜的試片上，同時測定兩片上出現紅點的時間差為28s，說明預膜效果良好。

4 增加化學水處理［5］

為保持循環水質穩定，在系統清洗完成后，我們增加了化學水處理藥劑H—599緩蝕阻垢劑和H—692H-603殺菌滅藻劑，對循環水進行處理，處理后的水質表2。

表2 水質情況

5 水處理費用對比

表3 水處理費用對比

6 現狀

經過清洗預膜并增加化學藥劑處理，將管道系統改造后，冷卻回水水溫下降至正常出水溫度(43℃)，結垢問題也得到了解決，為維持循環水系統正常運行進行的水質穩定處理，即持續向系統添加緩蝕阻垢劑和殺菌劑，減少系統的腐蝕、結垢及微生物的污染危害，使循環水系統運行至今未出現明顯的結垢現象，循環水經過冷卻塔后冷卻可降至33℃左右，再供給鏈篦機的管道和設備，使其能夠得到有效冷卻。

7 結語

一體化離子棒水處理器具有占地小，一次性投資運行費用低的特點，但在高溫工藝系統中的應用效果有待進一步考量和驗證，加藥的處理方法運行費用較高，且需要專人操作，但可確保達到緩蝕阻垢的預期效果，減少系統維修維護，保障生產正常進行，仍是較為適合的循環水處理方式。

［1］李建民，駱俊霞.離子棒在循環水系統的應用［J］.冶金動力，1999(05):67-68.

［2］張華.管道截面突變處的局部阻力系數［J］.山西水利科技，1994(02):18-20.

［3］婁革，孫繼盛，丁利.循環水系統不停車化學清洗、預膜技術的應用［J］.工業用水與廢水，2002(S1):17-40.

［4］余存燁.工業設備化學清洗中的腐蝕與控制［J］.腐蝕與控制，2002(10):454-457.

［5］羅定元，沈鴻灃.淺談循環冷卻水系統的化學法水質穩定處理［J］.2003(08):36-39.

［6］李本高，葉飛寧，陸婉珍.不同水質的循環冷卻水處理方案［J］.石油煉制與化工，1996(10):45-48.