【濁度儀】鋼廠循環冷卻水的濁度對係統的影響

來源:http://www.wsgwwz.com/ 作者:餘氯檢測儀 時間:2018-12-25

  摘要:針對某鋼鐵廠環境、用水及水質特點,分析循環冷卻水中濁度對粘泥沉積的影響,以及對係統產生的影響,由此提出幾點改進措施。

  1、引言

  鋼鐵廠是用水大戶,煉鐵、煉鋼、連鑄、熱軋、製氧、冷軋等單元均有循環冷卻水係統。循環冷卻水係統具有係統複雜、用戶多、水量大、循環水介質種類多等特點。各循環冷卻水係統就像主工藝生產的生命線,對於正常的生產和設備的維護起著至關重要的作用。由於鋼鐵廠灰塵多,殺菌難度大和係統沒有旁濾器等原因導致沉積物增多,影響換熱效果甚至造成係統堵塞,沉積物也會引起垢下腐蝕。因此控製冷卻水係統中沉積物的工作對保證循環水係統的正常運行具有十分重要的意義。

  2、循環水係統沉積物的分類

  循環冷卻水係統在運行的過程中,會有各種物質沉積在換熱設備的表麵。這些物質統稱為沉積物。他們主要由水垢、淤泥、腐蝕產物和生物沉積物構成。通常把後三種統稱為汙垢。

  2.1水垢

  水垢一般由無機鹽組成,通常換熱器表麵上形成的水垢以碳酸鈣為主。

  2.2汙垢

  汙垢一般由顆粒較小的泥沙、塵土、不溶性鹽類的泥狀物、膠狀氫氧化物、雜物碎片、腐蝕產物、油汙、特別是菌藻的屍體及其黏性分泌物等組成。

  3、懸浮物對粘泥沉積的影響

  懸浮物是指103-105 ℃烘幹的不可過濾殘渣,通俗的說就是懸浮在水中但不溶於水的固體顆粒,粒徑一般大於0.1μm,主要是泥土和砂石的微粒以及有機物和水藻類等。下麵根據鋼廠2個係統的情況說明其影響。

  係統一、高爐係統

  某鋼鐵廠高爐係統投產初期,環境灰塵大,係統沒有設計旁濾器,投產期間未按要求進行水衝洗,導致半個月內冷卻水濁度在100NTU以上運行,這類物質沉積在水流慢的部位,如熱風閥下部。檢修期間,發現熱風閥有大量沉積物,經過我公司實驗室分析:沉積因子(550℃ 灼燒減重+酸不溶物+氧化鋁)占了垢樣組份的55%,說明主要成分為酸不溶物,同時含有氧化鐵顆粒、腐蝕產物。

  汙泥垢樣分析結果:

  原因分析:

  設計方麵:該係統未設計安裝旁濾器。高爐淨環水處理是關鍵部位,負責水冷壁,熱風閥等高溫部位的冷卻,正常應采用閉路軟水,或開路設計,配備旁濾器。旁濾器是日常清除懸浮物必備的設備,高爐的處理環境存在的粉塵量很大,汙泥是一個日積月累的過程,所以要做好設備配套,旁濾器就起到日常分離懸浮物的作用。

  操作運行方麵:循環水運行初期先運行,沒有采用水處理藥劑進行防護,由於開始時的濁度很高,有時達到150NTU,很多天在50NTU以上,並且沒有及時排水置換,係統中已經形成的汙垢在日常情況下很難再清除,並且影響傳熱效果,嚴重時導致腐蝕和結垢的發生。

循環水濁度儀
循環水
濁度儀

  粘泥因存留在流速較低的部位,沉積就很難靠藥劑除去,建議如下:

  加強日常循環水濁度的監測,發現濁度高時要及時排水;

  水處理配方中增加分散劑成分;

  在負荷較低或檢修期間,通過在線局部定期通壓縮空氣吹除的方法,清洗關鍵部位。

  圖1:檢修打開的熱風閥

  係統二:軋鋼係統

  某鋼廠軋鋼淨環係統運行3年左右,檢修時打開某些管道底部有黃褐色粘泥,厚度在3-4cm左右,水衝洗不能清除,取樣分析如下:

  1)沉積物分析數據表

  2)結果分析

  以上垢樣分析結果表明:

  (1)三氧化二鐵(Fe2O3)占了整個垢樣的28.91%,因其和粘泥混合在一起,不是沉澱在管道表麵,說明不是腐蝕產物,而是來源與水中,應是空氣中的氧化鐵顆粒被冷卻塔吸入水中,在流速緩慢處沉澱下來。

  (2)結垢因子(CaO+ MgO+ P2O5+950℃ 灼燒減重)占了整個垢樣組份的4.31%,占的比例很低,自然狀態的粘泥含有微量的鈣鎂屬於正常範圍,說明基本沒有結垢情況存在。

  (3)沉積因子(550℃ 灼燒減重+酸不溶物+氧化鋁)占了垢樣組份的71%,說明主要成分為酸不溶物,同時含有少量的微生物粘泥。酸不溶物一般認為是矽酸鹽等物質, 自然界中的泥沙和粘土均屬於此類物質, 應該是水中的泥沙沉積在管道流速較低的部位,。

  軋鋼廠循環水的水質一直控製良好, 應排除人為控製不當導致的沉積. 從以往的數據看, 主要是因為2次補充水的水質惡劣導致了粘泥的沉積:

  在2008年8月22至9月5日由於夏季暴雨導致河水倒灌,長達2周的時間存在補充水含有大量泥沙帶入係統的情況, 這應是管道沉積的主要原因。

  在2007年6-9月份,因為用水緊張,各個分廠都打井並使用井水,但井水的水質惡劣,含有的泥沙量較多,如2007年6月27日數據:

  泥沙沉積是一個緩慢的過程,從我們對現場的了解和沉積物分析的結果看,粘泥粘性很大,幾乎沒有流動性,沉積的部位也很穩定,衝洗的水流也不足以清除,針對這種情況,建議如下:

  1,水處理配方中增加分散劑的含量,盡量在日常運行中逐漸減少粘泥的沉積量。

  2,加強日常的濁度控製,如發現濁度偏高的情況應馬上采取置換,不能等待否則會有更多的粘泥沉積。

  3,關注相關設備的熱交換效率,如發現換熱不良應及時進行人工清洗。

  4,因為粘泥的成分大部分為酸不溶物,且粘度很大,化學藥劑均不能清除,如關鍵部位存在問題,隻能通過物理方法進行清除。

  補充水濁度變化曲線

  圖2:2007年2次補充水濁度嚴重超標

  循環水濁度變化曲線

  圖3:2008年9月暴雨導致河水倒灌導致循環水濁度升高

  4、粘泥沉積對循環水係統的影響

  4.1粘泥沉積的形成

  循環水處理不當,補充水濁度過高,細微泥沙、膠狀物質等帶入冷卻水係統,或者菌藻殺滅不及時,以及操作不慎腐蝕嚴重、腐蝕產物的形成,另外油汙、工藝產物等泄露到冷卻水係統中,這些因素都會加劇汙垢的形成。當這樣的水質流經換熱器表麵時,容易形成汙垢沉積物,特別是水走殼程,流速較慢的部位汙垢沉積更多。

  4.2粘泥沉積的危害

  由於這種汙垢體積大、質地稀鬆,容易引起垢下腐蝕,也是某些細菌如厭氧菌生存和繁殖的溫床。它們粘附在傳熱表麵上,與水垢一樣都會影響換熱效率。

  當防腐不當時,換熱管表麵常有鏽鎦附著,其外殼堅硬,但內部多孔且分布不均。它們常與水垢、微生物粘泥等一起沉積在換熱器的傳熱表麵,除了影響傳熱外,更嚴重的將助長某些細菌如鐵細菌的繁殖,最終導致管壁腐蝕穿孔而泄露。

  5、清除粘泥沉積的方法

  5.1物理方法

  采用高壓水射流噴洗,這對於產生生物粘泥堵塞的情況效果良好。

  5.2化學方法

  采用次氯酸鈉及季胺鹽類等殺菌劑清洗剝離微生物粘泥。配合使用滲透劑等表麵活性劑以促進改善清洗剝離效果.

  5.3加強循環水管理工作

  循環冷卻水的運行管理是一項綜合性很強的技術工作,三分藥劑,七分管理,遇到水質異常情況應及時采取措施。加強循環水管理工作,預防各種危害。

  6、結論

  冷卻水中懸浮物多,沉積在係統內,影響換熱效果(一般懸浮物導熱係數不超過1.16W/(m.K),而鋼材的導熱係數46.4-52.2 W/(m.K))甚至造成換熱設備和係統管道堵塞等,粘泥沉積也會引起垢下腐蝕。因此做好循環冷卻水的濁度監測和控製對做好水處理工作大有益處。

  參考文獻

  [1]項成林,淺淡水工業的現狀與展望,工業水處理, (1997)。

  [2]周本省,工業水處理技術,化學工業出版社,(2002.5)。

  [3]工業循環水處理設計規範GB50050-2007。

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