李文學(xué)，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(jié)垢原因分析及處理

李文學(xué)，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(jī)空氣預(yù)冷系統(tǒng)低溫結(jié)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(jié)垢的問題。

制氧；循環(huán)冷卻水系統(tǒng)；預(yù)冷系統(tǒng)；空冷塔；低溫結(jié)垢

前言

漣鋼能源中心制氧車間1#30000制氧機(jī)組配套的空氣預(yù)冷系統(tǒng)，于2009年投運(yùn)，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(zhì)，同時降低進(jìn)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(xiàn)空冷塔上部因低溫結(jié)垢進(jìn)水量逐漸下降，筆者主要介紹低溫結(jié)垢的原因分析和處理過程。

1 空冷塔主要技術(shù)參數(shù)

空冷塔型號：UF—160000/5.2型，其主要技術(shù)參數(shù)見表1。

2 空氣預(yù)冷系統(tǒng)流程

空氣流程：壓縮機(jī)→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(jìn)入分子篩吸附系統(tǒng)。

低溫水循環(huán)流程：循環(huán)水供水管→水冷塔上部→與下部上升氮?dú)馕鄣獨(dú)鈸Q熱→水冷塔下部→低溫水泵→冰機(jī)蒸發(fā)器管程→空冷塔頂部噴頭→空冷塔底部→循環(huán)水回水管。

常溫水循環(huán)流程：循環(huán)水供水管→常溫水泵→空冷塔中部→與透平壓縮機(jī)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(huán)水回水管。

表1 空冷塔主要技術(shù)參數(shù)

圖1 空氣預(yù)冷系統(tǒng)圖

3 低溫結(jié)垢現(xiàn)象

制氧車間循環(huán)水系統(tǒng)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(jī)組第一次發(fā)生低溫水流量逐漸降低現(xiàn)象，拆下空冷塔頂部低溫水噴頭管道，發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)部一層2～3 mm厚的結(jié)晶物，管道上的噴孔已被結(jié)晶物堵塞約50%，經(jīng)化學(xué)清洗后恢復(fù)。當(dāng)時分析認(rèn)為福利廠藥劑配方不能在10℃時阻止低溫結(jié)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(yùn)行穩(wěn)定，未出現(xiàn)低溫結(jié)垢現(xiàn)象。2016年6月又開始出現(xiàn)低溫結(jié)垢，主要表現(xiàn)為調(diào)節(jié)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(jié)垢具體情況如表2。水質(zhì)月平均值見表3。

表2 2016年低溫結(jié)垢情況、處理過程及效果

表3 2016年下半年凈環(huán)水水質(zhì)月平均值和補(bǔ)水平均水質(zhì)

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(jī)，只有1#30000制氧機(jī)組的空氣預(yù)冷系統(tǒng)出現(xiàn)低溫結(jié)垢，但2#30000制氧機(jī)組從未出現(xiàn)過低溫結(jié)垢。經(jīng)對比2臺機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，發(fā)現(xiàn)主要是1#30000機(jī)組的分子篩系統(tǒng)問題，導(dǎo)致分子篩的進(jìn)氣溫度必須要控制在10～13℃運(yùn)行，如超過13℃運(yùn)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(yùn)行。所以必須要開冰機(jī)降溫控制低溫水在10～12℃才能保證出口空氣溫度。在低溫環(huán)境鹽類的溶解度降低達(dá)到飽和會結(jié)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(fā)生結(jié)垢堵塞。

另外冰機(jī)蒸發(fā)器中水走管程與氟利昂走殼程換熱，進(jìn)出蒸發(fā)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(dǎo)致?lián)Q熱系數(shù)增加，溫差增大，氟利昂不斷提供低溫，導(dǎo)致管壁更易產(chǎn)生結(jié)晶堵塞，水流量降低。

為做好節(jié)能降耗工作，我們通過減少補(bǔ)水適當(dāng)提高了系統(tǒng)電導(dǎo)率在1100-1200us/cm，而緩蝕阻垢藥劑的濃度與之前相同，導(dǎo)致在低溫情況下造成鹽類結(jié)晶加劇，緩蝕阻垢劑濃度不能有效抑制結(jié)晶，從而引發(fā)了堵塞。2#30000機(jī)組由于低溫水的水溫一般在15℃左右，電導(dǎo)率也控制在1000us/cm內(nèi),藥劑濃度與1#30000機(jī)組相同，在運(yùn)行過程中未發(fā)生結(jié)垢問題。

5 處理過程

在判斷主要是鹽類結(jié)晶堵塞冰機(jī)管道以及低溫水噴頭情況下，決定采取在線不停機(jī)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(fù)壓的特點(diǎn)，利用進(jìn)水管上的排氣閥加藥，臨時設(shè)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(nèi)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(fù)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(huán)水中加藥，因此酸進(jìn)入水中會較快稀釋，效果不明顯，又擔(dān)心藥劑濃度過高會造成水與空氣換熱過程產(chǎn)生泡沫帶水問題，所以首先不敢將藥劑濃度設(shè)置過高，密切檢查出空冷塔的疏水閥是否帶水，確?？辗职踩?。經(jīng)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(jìn)行加藥，同時密切關(guān)注系統(tǒng)參數(shù)變化防止帶水，在連續(xù)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(fù)至正常，說明加入的酸已將結(jié)晶物溶解開，從而停止加藥觀察運(yùn)行。但此堵塞現(xiàn)象并未徹底解決，在幾天內(nèi)再次出現(xiàn)堵塞，流量調(diào)節(jié)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(jìn)行溶解。經(jīng)分析水質(zhì)數(shù)據(jù)，電導(dǎo)率控制偏高存在一定影響，將電導(dǎo)率逐漸降低至1000us/cm，同時為確保有效控制低溫結(jié)垢，在低溫水泵的吸入管加藥位置設(shè)置了一個加藥桶，專門在該點(diǎn)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(jié)垢。經(jīng)過整改后低溫水路運(yùn)行基本正常，未再發(fā)生流量下降問題。2臺制氧機(jī)組運(yùn)行參數(shù)對比見表4。

表4 2臺制氧機(jī)組運(yùn)行參數(shù)對比

表4數(shù)據(jù)表明：低溫水溫度降低和電導(dǎo)率增大會明顯增大低溫結(jié)垢的幾率。

在2017年開始適當(dāng)向循環(huán)水池加入少量的硫酸， 將水系統(tǒng)的堿度降到3.5～4.5 mmol/L，在藥劑濃度或水系統(tǒng)電導(dǎo)率波動的情況下也能很好地防止低溫結(jié)垢。

根據(jù)資料把低溫循環(huán)水系統(tǒng)同高溫包括常溫循環(huán)水系統(tǒng)分開能解決此問題，但考慮到把系統(tǒng)分開須增加投資費(fèi)用和日常運(yùn)行加藥和化驗(yàn)工作。所以暫未考慮此方法。

6 結(jié)論

（1）制氧低溫循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢是因?yàn)樘妓猁}在水中的溶解特點(diǎn)和水質(zhì)穩(wěn)定處理中阻垢劑濃度不符合水質(zhì)特點(diǎn)引起。對已經(jīng)結(jié)垢堵塞的情況可以采用在低溫水泵入口局部加酸將結(jié)晶物溶解，但長期加酸會造成系統(tǒng)腐蝕，并可能會造成空冷塔中水與空氣換熱過程產(chǎn)生泡沫帶水問題。

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

（3）通過將原來直接加在循環(huán)水池的阻垢劑改加在低溫水泵進(jìn)水管上，局部增加低溫水的藥劑濃度，并且將循環(huán)水電導(dǎo)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(jié)垢。

[1]焦志增，金秀紅，郭鋒，王瀟，劉占國.制氧循環(huán)水系統(tǒng)低溫結(jié)垢研究及水處理技術(shù)應(yīng)用[J].工業(yè)水處理，2011，4.

[2]謝斗斗，李軍榮，王永國.制氧機(jī)低溫結(jié)垢原因和對策探討[C].全國冶金供排水專業(yè)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(xué)（1973－），女，2006年畢業(yè)于湖南師范大學(xué)化學(xué)系，本科學(xué)歷，工程師，現(xiàn)從事鋼鐵廠水處理工作。