【濁度儀】鋼廠(chǎng)循環(huán)冷卻水的濁度對系統的影響

來(lái)源：http://thesierramadre.com/ 作者：余氯檢測儀 時(shí)間：2018-12-25

　　摘要：針對某鋼鐵廠(chǎng)環(huán)境、用水及水質(zhì)特點(diǎn)，分析循環(huán)冷卻水中濁度對粘泥沉積的影響，以及對系統產(chǎn)生的影響，由此提出幾點(diǎn)改進(jìn)措施。

　　1、引言

　　鋼鐵廠(chǎng)是用水大戶(hù)，煉鐵、煉鋼、連鑄、熱軋、制氧、冷軋等單元均有循環(huán)冷卻水系統。循環(huán)冷卻水系統具有系統復雜、用戶(hù)多、水量大、循環(huán)水介質(zhì)種類(lèi)多等特點(diǎn)。各循環(huán)冷卻水系統就像主工藝生產(chǎn)的生命線(xiàn)，對于正常的生產(chǎn)和設備的維護起著(zhù)至關(guān)重要的作用。由于鋼鐵廠(chǎng)灰塵多，殺菌難度大和系統沒(méi)有旁濾器等原因導致沉積物增多，影響換熱效果甚至造成系統堵塞，沉積物也會(huì )引起垢下腐蝕。因此控制冷卻水系統中沉積物的工作對保證循環(huán)水系統的正常運行具有十分重要的意義。

　　2、循環(huán)水系統沉積物的分類(lèi)

　　循環(huán)冷卻水系統在運行的過(guò)程中，會(huì )有各種物質(zhì)沉積在換熱設備的表面。這些物質(zhì)統稱(chēng)為沉積物。他們主要由水垢、淤泥、腐蝕產(chǎn)物和生物沉積物構成。通常把后三種統稱(chēng)為污垢。

　　2.1水垢

　　水垢一般由無(wú)機鹽組成，通常換熱器表面上形成的水垢以碳酸鈣為主。

　　2.2污垢

　　污垢一般由顆粒較小的泥沙、塵土、不溶性鹽類(lèi)的泥狀物、膠狀氫氧化物、雜物碎片、腐蝕產(chǎn)物、油污、特別是菌藻的尸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 ℃烘干的不可過(guò)濾殘渣，通俗的說(shuō)就是懸浮在水中但不溶于水的固體顆粒，粒徑一般大于0.1μm，主要是泥土和砂石的微粒以及有機物和水藻類(lèi)等。下面根據鋼廠(chǎng)2個(gè)系統的情況說(shuō)明其影響。

　　系統一、高爐系統

　　某鋼鐵廠(chǎng)高爐系統投產(chǎn)初期，環(huán)境灰塵大，系統沒(méi)有設計旁濾器，投產(chǎn)期間未按要求進(jìn)行水沖洗，導致半個(gè)月內冷卻水濁度在100NTU以上運行，這類(lèi)物質(zhì)沉積在水流慢的部位，如熱風(fēng)閥下部。檢修期間，發(fā)現熱風(fēng)閥有大量沉積物，經(jīng)過(guò)我公司實(shí)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(shuō)明主要成分為酸不溶物,同時(shí)含有氧化鐵顆粒、腐蝕產(chǎn)物。

　　污泥垢樣分析結果：

　　原因分析：

　　設計方面：該系統未設計安裝旁濾器。高爐凈環(huán)水處理是關(guān)鍵部位，負責水冷壁，熱風(fēng)閥等高溫部位的冷卻，正常應采用閉路軟水，或開(kāi)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(huán)境存在的粉塵量很大，污泥是一個(gè)日積月累的過(guò)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。

　　操作運行方面：循環(huán)水運行初期先運行，沒(méi)有采用水處理藥劑進(jìn)行防護，由于開(kāi)始時(shí)的濁度很高，有時(shí)達到150NTU，很多天在50NTU以上，并且沒(méi)有及時(shí)排水置換，系統中已經(jīng)形成的污垢在日常情況下很難再清除，并且影響傳熱效果，嚴重時(shí)導致腐蝕和結垢的發(fā)生。

循環(huán)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(huán)水濁度的監測，發(fā)現濁度高時(shí)要及時(shí)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(guò)在線(xiàn)局部定期通壓縮空氣吹除的方法,清洗關(guān)鍵部位。

　　圖1：檢修打開(kāi)的熱風(fēng)閥

　　系統二：軋鋼系統

　　某鋼廠(chǎng)軋鋼凈環(huán)系統運行3年左右，檢修時(shí)打開(kāi)某些管道底部有黃褐色粘泥，厚度在3-4cm左右，水沖洗不能清除，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(gè)垢樣的28.91%,因其和粘泥混合在一起,不是沉淀在管道表面,說(shuō)明不是腐蝕產(chǎn)物,而是來(lái)源與水中,應是空氣中的氧化鐵顆粒被冷卻塔吸入水中,在流速緩慢處沉淀下來(lái)。

　　(2)結垢因子(CaO+ MgO+ P2O5+950℃ 灼燒減重)占了整個(gè)垢樣組份的4.31%,占的比例很低,自然狀態(tài)的粘泥含有微量的鈣鎂屬于正常范圍,說(shuō)明基本沒(méi)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(shuō)明主要成分為酸不溶物,同時(shí)含有少量的微生物粘泥。酸不溶物一般認為是硅酸鹽等物質(zhì), 自然界中的泥沙和粘土均屬于此類(lèi)物質(zhì), 應該是水中的泥沙沉積在管道流速較低的部位,。

　　軋鋼廠(chǎng)循環(huán)水的水質(zhì)一直控制良好, 應排除人為控制不當導致的沉積. 從以往的數據看, 主要是因為2次補充水的水質(zhì)惡劣導致了粘泥的沉積：

　　在2008年8月22至9月5日由于夏季暴雨導致河水倒灌，長(cháng)達2周的時(shí)間存在補充水含有大量泥沙帶入系統的情況, 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(gè)分廠(chǎng)都打井并使用井水，但井水的水質(zhì)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(gè)緩慢的過(guò)程，從我們對現場(chǎng)的了解和沉積物分析的結果看，粘泥粘性很大，幾乎沒(méi)有流動(dòng)性，沉積的部位也很穩定，沖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，加強日常的濁度控制，如發(fā)現濁度偏高的情況應馬上采取置換，不能等待否則會(huì )有更多的粘泥沉積。

　　3，關(guān)注相關(guān)設備的熱交換效率，如發(fā)現換熱不良應及時(shí)進(jìn)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(xué)藥劑均不能清除，如關(guān)鍵部位存在問(wèn)題，只能通過(guò)物理方法進(jìn)行清除。

　　補充水濁度變化曲線(xiàn)

　　圖2：2007年2次補充水濁度嚴重超標

　　循環(huán)水濁度變化曲線(xiàn)

　　圖3：2008年9月暴雨導致河水倒灌導致循環(huán)水濁度升高

　　4、粘泥沉積對循環(huán)水系統的影響

　　4.1粘泥沉積的形成

　　循環(huán)水處理不當，補充水濁度過(guò)高，細微泥沙、膠狀物質(zhì)等帶入冷卻水系統，或者菌藻殺滅不及時(shí)，以及操作不慎腐蝕嚴重、腐蝕產(chǎn)物的形成，另外油污、工藝產(chǎn)物等泄露到冷卻水系統中，這些因素都會(huì )加劇污垢的形成。當這樣的水質(zhì)流經(jīng)換熱器表面時(shí)，容易形成污垢沉積物，特別是水走殼程，流速較慢的部位污垢沉積更多。

　　4.2粘泥沉積的危害

　　由于這種污垢體積大、質(zhì)地稀松，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。它們粘附在傳熱表面上，與水垢一樣都會(huì )影響換熱效率。

　　當防腐不當時(shí)，換熱管表面常有銹鎦附著(zhù)，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面，除了影響傳熱外，更嚴重的將助長(cháng)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，這對于產(chǎn)生生物粘泥堵塞的情況效果良好。

　　5.2化學(xué)方法

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

　　5.3加強循環(huán)水管理工作

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

　　6、結論

　　冷卻水中懸浮物多，沉積在系統內，影響換熱效果(一般懸浮物導熱系數不超過(guò)1.16W/(m.K)，而鋼材的導熱系數46.4-52.2 W/(m.K))甚至造成換熱設備和系統管道堵塞等，粘泥沉積也會(huì )引起垢下腐蝕。因此做好循環(huán)冷卻水的濁度監測和控制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(yè)的現狀與展望，工業(yè)水處理， (1997)。

　　[2]周本省，工業(yè)水處理技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社，(2002.5)。

　　[3]工業(yè)循環(huán)水處理設計規范GB50050-2007。

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