張紀(jì)民 劉立軍 張海英

(安陽鋼鐵股份有限公司)

焦化廠循環(huán)水系統(tǒng)運行異常分析及處理方法

張紀(jì)民 劉立軍 張海英

(安陽鋼鐵股份有限公司)

焦化廠循環(huán)水系統(tǒng)出現(xiàn)水質(zhì)惡化、設(shè)備冷卻效果差的現(xiàn)象，導(dǎo)致煤氣輸送困難、化產(chǎn)品收率降低。通過開發(fā)新型藥劑、建立藥劑模擬評定體系、改變循環(huán)水工藝控制方法等手段，保證了循環(huán)水系統(tǒng)穩(wěn)定運行，提高了化產(chǎn)品收率及煤氣品質(zhì)。

循環(huán)水 異常 藥劑評價體系 穩(wěn)定運行

0 引言

安鋼焦化廠是生產(chǎn)焦炭、焦?fàn)t煤氣、化產(chǎn)品的化工企業(yè)， 8座焦?fàn)t設(shè)計年產(chǎn)焦炭370萬 t、三套凈化煤氣裝置設(shè)計處理煤氣量24萬 m3/h、焦油深加工能力為15萬 t/a。煤氣和化產(chǎn)品過程冷卻采用循環(huán)水，循環(huán)水共有四套系統(tǒng)，其中兩套循環(huán)水系統(tǒng)、一套低溫水系統(tǒng)及一套制冷機組循環(huán)水系統(tǒng)。循環(huán)水為開式冷卻方式，低溫水夏季為閉式循環(huán)方式，非夏季為開式冷卻方式。

1 存在問題

2015年焦化廠循環(huán)水系統(tǒng)和低溫水系統(tǒng)出現(xiàn)水中含油、電導(dǎo)率急速升高、水中微生物滋長快等現(xiàn)象，因水質(zhì)惡化變差，導(dǎo)致煤氣和化產(chǎn)品冷卻效果變差。因高溫煤氣輸送困難，焦?fàn)t煤氣被迫放散高達700 m3/h，為降低煤氣溫度被迫增加60 m3/h工業(yè)新水對循環(huán)水進行降溫置換，造成水資源和煤氣的嚴(yán)重浪費。

2 問題分析

2.1 查找泄漏源

從水中含油及電導(dǎo)率急速升高判斷，循環(huán)水和低溫水用戶的冷卻設(shè)備出現(xiàn)泄漏。因低溫水和循環(huán)水系統(tǒng)共有三十多臺冷卻設(shè)備，其中初冷器有7臺。首先需要查找泄漏設(shè)備，快速切斷泄漏源，再采取后序控制措施,從而阻止循環(huán)水深度惡化。

1)冷卻器泄漏點查找。分別對低溫水系統(tǒng)冷卻器、循環(huán)水系統(tǒng)冷卻器的水側(cè)裝置出口和介質(zhì)出口同時取樣化驗，對PH值、濁度、堿度、氯離子、含磷、含鐵、COD等指標(biāo)進行分析，經(jīng)過排查，找出了低溫水系統(tǒng)泄漏的1臺貧液冷卻器和循環(huán)水系統(tǒng)泄漏的2臺貧油冷卻器。

2)初冷器泄漏點查找。關(guān)閉初冷器循環(huán)水出口閥門后，利用U型液位計對橫管初冷器進行分段試壓，查出三組循環(huán)水管程漏點。同時打開初冷器對軟垢、硬垢進行取樣化驗。

2.2 循環(huán)水系統(tǒng)水樣、垢樣化驗

對循環(huán)水、低溫水系統(tǒng)的水池水樣、水池掛片進行化驗，得到的數(shù)據(jù)分別見表1～表4。

現(xiàn)場采集初冷器管內(nèi)、封頭處共3個沉積物樣本，沉積物1#(初冷器1層垢樣)外觀為棕褐色，手感略重；2#(初冷器7層垢樣)外觀為紅棕色，手感略輕；3#(封頭垢樣)，外觀為紅棕褐色略帶金屬光澤。垢樣的化學(xué)成分分別見表5。

表1 低溫水水樣化驗數(shù)據(jù)

表2 低溫水水池掛片實驗數(shù)據(jù)

表3 循環(huán)水水樣化驗數(shù)據(jù)

表4 循環(huán)水水池掛片實驗數(shù)據(jù)

2.3 水系統(tǒng)化驗數(shù)據(jù)分析

2.3.1 藥劑緩釋阻垢效果差，導(dǎo)致冷卻器和初冷器泄漏

GB50050-2007對循環(huán)水設(shè)備腐蝕速率的要求為：碳鋼腐蝕速率<0.075 mm/a，銅、不銹鋼腐蝕速率<0.005 mm/a。循環(huán)水水質(zhì)控制指標(biāo)見表6。

表6 循環(huán)水水質(zhì)控制指標(biāo)

水系統(tǒng)化驗數(shù)據(jù)顯示硬度、電導(dǎo)率、濁度、COD、含油等均超出控制標(biāo)準(zhǔn)；從低溫水、循環(huán)水掛片實驗看，低溫水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)掛片的碳鋼、黃銅、不銹鋼腐蝕率已超過上限，腐蝕較嚴(yán)重；垢樣數(shù)據(jù)顯示Fe2O3高達26%～46%，剖開存在泄漏點的初冷器橫管發(fā)現(xiàn)為點狀腐蝕。從水樣、垢樣化驗數(shù)據(jù)和管道漏點外觀分析，水系統(tǒng)緩釋阻垢效果較差，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)點蝕泄漏，泄漏的堿液進入水系統(tǒng)造成電化學(xué)腐蝕，泄漏的油進入水系統(tǒng)后又加劇了垢下腐蝕和微生物腐蝕。多重腐蝕疊加造成循環(huán)系統(tǒng)水質(zhì)惡化。

2.3.2 低溫水系統(tǒng)沒有旁濾機，煤泥、生物粘泥累積加劇了循環(huán)水系統(tǒng)腐蝕

通過垢樣分析可以得出，煤泥含量高達10%～40%。認為低溫水系統(tǒng)緊鄰配煤車間粉碎機和燒結(jié)原料礦料場，環(huán)境空氣中煤粉、灰塵含量高，在開式冷卻的環(huán)境下進入循環(huán)水中。因低溫水系統(tǒng)沒有旁濾機，大量的雜質(zhì)、粉塵聚積，加速了水系統(tǒng)微生物繁殖，造成粉塵等粘泥附著在冷卻器和初冷器管束，導(dǎo)致阻垢劑不能進入到冷卻器金屬表面，加快了垢下腐蝕速度。

3 控制措施

3.1 建立藥劑模擬評定體系，開發(fā)新型優(yōu)化的水處理劑配方

循環(huán)水處理藥劑在使用前，僅進行理化指標(biāo)的檢驗，而未進行摸擬評定，不能準(zhǔn)確反映藥劑緩蝕阻垢性能，緩蝕阻垢作用效果不理想。請專家到現(xiàn)場調(diào)研，研制開發(fā)出了新型水處理藥劑配方,使用前進行了模擬評定，從配比方案中選取合適的藥劑。配方兼具幾方面作用：

1)有效抑制鹽類沉積危害。根據(jù)R·S·I判定標(biāo)準(zhǔn)，RSI<3.7的水質(zhì)結(jié)垢趨向嚴(yán)重。要抑制鹽類沉積，選取阻垢分散性能很好的藥劑，利用藥劑間的協(xié)同效應(yīng)，并采用水處理工藝控制和藥劑控制有機結(jié)合，在總硬度和總堿度較高的情況下，一可以起到較好的阻垢作用，二可以起到較好的分散作用使水中成垢物質(zhì)在緩流處能保持穩(wěn)定，有效地抑制鹽類沉積危害。

2)兼顧藥劑對金屬的緩蝕作用。任何系統(tǒng)中鹽類沉積和金屬腐蝕都不能單獨發(fā)生，鹽類沉積物下的垢下腐蝕以及腐蝕產(chǎn)物沉積于設(shè)備中是一個矛盾的共同體。因而在抑制鹽類沉積的同時，也要兼顧藥劑對金屬的緩蝕作用，特別是不銹鋼、銅的電偶腐蝕。在配方中加入一定量的高效緩蝕劑，能有效地抑制金屬的腐蝕。根據(jù)腐蝕形成的原因，選用能夠阻止溶解氧去極化反應(yīng)的藥劑來控制腐蝕發(fā)生；同時加入對陰離子Cl-、SO42-等腐蝕有特效的緩蝕劑來完成腐蝕控制。

3)菌藻及微生物的抑制?？刂凭寮拔⑸锏纳L方法：加入強力殺菌滅藻劑。為防止菌藻產(chǎn)生抗藥性，采用氧化性和非氧化性殺菌滅藻劑交替使用的方法。

3.2 填補設(shè)備短板，降低懸浮物含量

采用先進的纖維轉(zhuǎn)盤旁濾技術(shù)，降低低溫水懸浮物含量，減少粘泥滋生。因低溫水與制冷機組循環(huán)水系統(tǒng)相鄰，兩套水系統(tǒng)開停時間互補。改造低溫水管道引入制冷機組循環(huán)水旁濾機，實現(xiàn)低溫水與制冷機組循環(huán)水交替使用纖維轉(zhuǎn)盤濾布旁濾機，清除煤泥、懸浮物，改善了低溫水水質(zhì)。

4 改造效果

通過建立藥劑評價系統(tǒng)、調(diào)整緩釋阻垢藥劑配方、加強循環(huán)水排污管理、增加纖維轉(zhuǎn)盤濾布機等控制手段，水系統(tǒng)腐蝕速率明顯下降，杜絕了水系統(tǒng)設(shè)備泄漏現(xiàn)象、低溫水濁度明顯降低。改造后，循環(huán)水、低溫水水質(zhì)合格率達98%以上，煤氣和化產(chǎn)過程冷卻效果提升，煤氣發(fā)生量提高了2.044 m3/t，化產(chǎn)品收率增加0.02%，生產(chǎn)穩(wěn)定運行。優(yōu)化后的水質(zhì)化驗數(shù)據(jù)分別見表7、表8。

表7 循環(huán)水、低溫水水質(zhì)化驗指標(biāo)

表8 循環(huán)水、低溫水掛片實驗數(shù)據(jù)

5 結(jié)語

焦化廠循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)量大、換熱介質(zhì)和換熱設(shè)備多， 生產(chǎn)運行中要實時監(jiān)控水質(zhì)化驗數(shù)據(jù)和換熱設(shè)備運行狀況，出現(xiàn)水質(zhì)變化時，要及時查找原因快速處理。 循環(huán)水換熱器查漏分析時可以多種方法聯(lián)合使用確定漏點?？梢酝ㄟ^定期排查換熱器進出口常規(guī)項目的水質(zhì)指標(biāo)，同時根據(jù)焦化產(chǎn)品特點增加COD、氨氮、含油等指標(biāo)化驗，建立循環(huán)水換熱器水質(zhì)數(shù)據(jù)庫，尋找換熱器不同介質(zhì)泄漏的規(guī)律和特點，建立一種快速查漏方法，并建立對應(yīng)的循環(huán)水藥劑處理配方，有效減輕換熱器泄漏后水質(zhì)的惡化程度，快速改善循環(huán)水水質(zhì)。

[1] 何建平，朱占升.煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收與加工[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2016:34-39.

[2] 祁魯梁，李本高.冷卻水處理技術(shù)問答[M].北京：中國石化出版社，2003:138-145.

[3] GB50050-2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》[S].

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ANALYSIS AND TREATMENT ON ABNORMAL OPRATION OF CIRCULATING WATER SYSTEM IN COKING PLANT

Zhang Jimin Liu Lijun Zhang Haiying

(Anyang Iron and Steel Stock Co., Ltd)

The deterioration of water quality and the poor cooling effect of the equipment in the circulating water system of coking plant appeared, resulting in gas transportation difficulties, product yield decreased. The development of new pharmaceutical agents, establishing the simulation evaluation system, changing the water circulation process control and other means are carried out to ensure the stable operation of circulating water system, improve product yield and quality of the gas.

circulation water abnormal drug evaluation system stable operation

民，教授級高工，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵股份有限公司辦公室；

2017—3—20