空冷塔低溫結垢原因分析及處理

李文學，李東彬

（湖南漣源鋼鐵有限公司能源中心，湖南婁底 417009）

空冷塔低溫結垢原因分析及處理

李文學，李東彬

（湖南漣源鋼鐵有限公司能源中心，湖南婁底 417009）

分析了制氧機空氣預冷系統低溫結垢的原因，通過在低溫水泵入口直接加阻垢緩蝕劑，解決了制氧空冷塔低溫結垢的問題。

制氧；循環冷卻水系統；預冷系統；空冷塔；低溫結垢

前言

漣鋼能源中心制氧車間1#30000制氧機組配套的空氣預冷系統，于2009年投運，其作用是洗滌空氣中的灰塵及空氣中能溶于水中的NO2、SO2、Cl2、HF等對分子篩有毒害作用的物質，同時降低進分子篩的空氣溫度，為分子篩的吸附提供有利條件。自2014年6月開始出現空冷塔上部因低溫結垢進水量逐漸下降，筆者主要介紹低溫結垢的原因分析和處理過程。

1 空冷塔主要技術參數

空冷塔型號：UF—160000/5.2型，其主要技術參數見表1。

2 空氣預冷系統流程

空氣流程：壓縮機→空冷塔底部→與常溫水泵來水換熱→上升到空冷塔上段→與低溫水泵來水換熱→進入分子篩吸附系統。

低溫水循環流程：循環水供水管→水冷塔上部→與下部上升氮氣污氮氣換熱→水冷塔下部→低溫水泵→冰機蒸發器管程→空冷塔頂部噴頭→空冷塔底部→循環水回水管。

常溫水循環流程：循環水供水管→常溫水泵→空冷塔中部→與透平壓縮機送入空冷塔下部的含濕熱空氣（≤105℃）做逆流換熱→空冷塔底部→循環水回水管。

表1 空冷塔主要技術參數

圖1 空氣預冷系統圖

3 低溫結垢現象

制氧車間循環水系統采用藥劑總包方式，承包單位為漣鋼福利廠，2014年6月份該機組第一次發生低溫水流量逐漸降低現象，拆下空冷塔頂部低溫水噴頭管道，發現管道內部一層2～3 mm厚的結晶物，管道上的噴孔已被結晶物堵塞約50%，經化學清洗后恢復。當時分析認為福利廠藥劑配方不能在10℃時阻止低溫結垢。2015年福利廠采用納爾科提供的緩蝕阻垢藥劑（緩蝕阻垢劑139和專用低溫阻垢劑7385），2015年全年運行穩定，未出現低溫結垢現象。2016年6月又開始出現低溫結垢，主要表現為調節低溫水泵流量的電磁流量閥（V1145）開度增大，增大到100%后流量開始減少。對空冷塔中的垢物分析主要成分為碳酸鈣。低溫結垢具體情況如表2。水質月平均值見表3。

表2 2016年低溫結垢情況、處理過程及效果

表3 2016年下半年凈環水水質月平均值和補水平均水質

圖2 臨時加藥裝置

4 原因分析

能源中心制氧車間有2臺相同型號的制氧機，只有1#30000制氧機組的空氣預冷系統出現低溫結垢，但2#30000制氧機組從未出現過低溫結垢。經對比2臺機組運行參數，發現主要是1#30000機組的分子篩系統問題，導致分子篩的進氣溫度必須要控制在10～13℃運行，如超過13℃運行一段時間后分子篩吸附末期二氧化碳含量會升高，影響空分正常運行。所以必須要開冰機降溫控制低溫水在10～12℃才能保證出口空氣溫度。在低溫環境鹽類的溶解度降低達到飽和會結晶析出，附著在管道表面積聚。而末端的噴頭管道鉆徑僅3～4 mm，最容易發生結垢堵塞。

另外冰機蒸發器中水走管程與氟利昂走殼程換熱，進出蒸發器的水溫會有6℃左右的溫降，溫降過程水中鹽類也會附著在管壁上，導致換熱系數增加，溫差增大，氟利昂不斷提供低溫，導致管壁更易產生結晶堵塞，水流量降低。

為做好節能降耗工作，我們通過減少補水適當提高了系統電導率在1100-1200us/cm，而緩蝕阻垢藥劑的濃度與之前相同，導致在低溫情況下造成鹽類結晶加劇，緩蝕阻垢劑濃度不能有效抑制結晶，從而引發了堵塞。2#30000機組由于低溫水的水溫一般在15℃左右，電導率也控制在1000us/cm內,藥劑濃度與1#30000機組相同，在運行過程中未發生結垢問題。

5 處理過程

在判斷主要是鹽類結晶堵塞冰機管道以及低溫水噴頭情況下，決定采取在線不停機局部加酸溶解方法。由于低溫水泵后有1.0 MPa的水壓，外部加藥沒有高壓泵將藥劑送入，最終選擇利用水泵的入口管存在一定負壓的特點，利用進水管上的排氣閥加藥，臨時設置一個小PVC加藥桶，底部出水管與水泵入口的排氣閥相連，在加藥桶內加滿水后加氨基磺酸將pH值控制在3左右，然后打開連通閥利用高度差和負壓吸入低溫水中，并檢測水泵出口的藥劑pH值情況，由于是向80 m3/h的循環水中加藥，因此酸進入水中會較快稀釋，效果不明顯，又擔心藥劑濃度過高會造成水與空氣換熱過程產生泡沫帶水問題，所以首先不敢將藥劑濃度設置過高，密切檢查出空冷塔的疏水閥是否帶水，確保空分安全。經過一天的嘗試未見有明顯效果，水流量較低，閥門開度仍全開。

第二天決定將藥劑濃度提高，將加藥桶的藥劑濃度pH提高到1后，再次打開水泵入口的排氣閥進行加藥，同時密切關注系統參數變化防止帶水，在連續加藥約30 min左右，操作人員反映低溫水流量已正常，閥門開度也恢復至正常，說明加入的酸已將結晶物溶解開，從而停止加藥觀察運行。但此堵塞現象并未徹底解決，在幾天內再次出現堵塞，流量調節閥門開度可在 1～2天時間逐漸由 30%升高到100%，而后流量開始緩慢下降，需要再加酸進行溶解。經分析水質數據，電導率控制偏高存在一定影響，將電導率逐漸降低至1000us/cm，同時為確保有效控制低溫結垢，在低溫水泵的吸入管加藥位置設置了一個加藥桶，專門在該點加入少量的緩蝕阻垢劑，從而增加低溫水的藥劑濃度，抑制結垢。經過整改后低溫水路運行基本正常，未再發生流量下降問題。2臺制氧機組運行參數對比見表4。

表4 2臺制氧機組運行參數對比

表4數據表明：低溫水溫度降低和電導率增大會明顯增大低溫結垢的幾率。

在2017年開始適當向循環水池加入少量的硫酸， 將水系統的堿度降到3.5～4.5 mmol/L，在藥劑濃度或水系統電導率波動的情況下也能很好地防止低溫結垢。

根據資料把低溫循環水系統同高溫包括常溫循環水系統分開能解決此問題，但考慮到把系統分開須增加投資費用和日常運行加藥和化驗工作。所以暫未考慮此方法。

6 結論

（1）制氧低溫循環水系統結垢是因為碳酸鹽在水中的溶解特點和水質穩定處理中阻垢劑濃度不符合水質特點引起。對已經結垢堵塞的情況可以采用在低溫水泵入口局部加酸將結晶物溶解，但長期加酸會造成系統腐蝕，并可能會造成空冷塔中水與空氣換熱過程產生泡沫帶水問題。

（2）通過對2臺制氧機運行參數對比，因分子篩問題降低低溫水溫度明顯增大低溫結垢的幾率，同時增加能耗。

（3）通過將原來直接加在循環水池的阻垢劑改加在低溫水泵進水管上，局部增加低溫水的藥劑濃度，并且將循環水電導率控制在小于1000us/cm，堿度降到3.5～4.5 mmol/L，能很好地控制低溫結垢。

[1]焦志增，金秀紅，郭鋒，王瀟，劉占國.制氧循環水系統低溫結垢研究及水處理技術應用[J].工業水處理，2011，4.

[2]謝斗斗，李軍榮，王永國.制氧機低溫結垢原因和對策探討[C].全國冶金供排水專業會議文集，2004.

Cause Analysis and Treatment of Low-Tem perature Scaling in Air Cooling Tower

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

The causes of low temperature scaling in the air cooling system of oxygen generator unit were analyzed.The problem of air cooling tower low-temperature scaling was solved by directly adding corrosion inhibitor into the low temperature water pump entrance.

oxygen generating;circulating cooling water system；pre-cooling system;air cooling tower;low-temperature scaling

TB66

B

1006-6764(2018)01-0027-03

2017－08－29

李文學（1973－），女，2006年畢業于湖南師范大學化學系，本科學歷，工程師，現從事鋼鐵廠水處理工作。