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閱讀：26發(fā)布時(shí)間：2026-8-21
摘要：針對(duì)某鋼鐵廠環(huán)境、用水及水質(zhì)特點(diǎn)，分析循環(huán)冷卻水中濁度對(duì)粘泥沉積的影響，以及對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，由此提出幾點(diǎn)改進(jìn)措施。
1、引言
鋼鐵廠是用水大戶，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(tǒng)。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)具有系統(tǒng)復(fù)雜、用戶多、水量大、循環(huán)水介質(zhì)種類多等特點(diǎn)。各循環(huán)冷卻水系統(tǒng)就像主工藝生產(chǎn)的生命線，對(duì)于正常的生產(chǎn)和設(shè)備的維護(hù)起著至關(guān)重要的作用。由于鋼鐵廠灰塵多，殺菌難度大和系統(tǒng)沒有旁濾器等原因?qū)е鲁练e物增多，影響換熱效果甚至造成系統(tǒng)堵塞，沉積物也會(huì)引起垢下腐蝕。因此控制冷卻水系統(tǒng)中沉積物的工作對(duì)保證循環(huán)水系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有十分重要的意義。
2、循環(huán)水系統(tǒng)沉積物的分類
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，會(huì)有各種物質(zhì)沉積在換熱設(shè)備的表面。這些物質(zhì)統(tǒng)稱為沉積物。他們主要由水垢、淤泥、腐蝕產(chǎn)物和生物沉積物構(gòu)成。通常把后三種統(tǒng)稱為污垢。
2.1水垢
水垢一般由無(wú)機(jī)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(duì)粘泥沉積的影響
懸浮物是指103-105 ℃烘干的不可過濾殘?jiān)?，通俗的說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(jī)物和水藻類等。下面根據(jù)鋼廠2個(gè)系統(tǒng)的情況說明其影響。
系統(tǒng)一、高爐系統(tǒng)
某鋼鐵廠高爐系統(tǒng)投產(chǎn)初期，環(huán)境灰塵大，系統(tǒng)沒有設(shè)計(jì)旁濾器，投產(chǎn)期間未按要求進(jìn)行水沖洗，導(dǎo)致半個(gè)月內(nèi)冷卻水濁度在100NTU以上運(yùn)行，這類物質(zhì)沉積在水流慢的部位，如熱風(fēng)閥下部。檢修期間，發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)閥有大量沉積物，經(jīng)過我公司實(shí)驗(yàn)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(shí)含有氧化鐵顆粒、腐蝕產(chǎn)物。
污泥垢樣分析結(jié)果：
原因分析：
設(shè)計(jì)方面：該系統(tǒng)未設(shè)計(jì)安裝旁濾器。高爐凈環(huán)水處理是關(guān)鍵部位，負(fù)責(zé)水冷壁，熱風(fēng)閥等高溫部位的冷卻，正常應(yīng)采用閉路軟水，或開路設(shè)計(jì)，配備旁濾器。旁濾器是日常清除懸浮物的設(shè)備，高爐的處理環(huán)境存在的粉塵量很大，污泥是一個(gè)日積月累的過程，所以要做好設(shè)備配套，旁濾器就起到日常分離懸浮物的作用。
操作運(yùn)行方面：循環(huán)水運(yùn)行初期先運(yùn)行，沒有采用水處理藥劑進(jìn)行防護(hù)，由于開始時(shí)的濁度很高，有時(shí)達(dá)到150NTU，很多天在50NTU以上，并且沒有及時(shí)排水置換，系統(tǒng)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(yán)重時(shí)導(dǎo)致腐蝕和結(jié)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(qiáng)日常循環(huán)水濁度的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)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(fù)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(guān)鍵部位。
圖1：檢修打開的熱風(fēng)閥
系統(tǒng)二：軋鋼系統(tǒng)
某鋼廠軋鋼凈環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行3年左右，檢修時(shí)打開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(shù)據(jù)表
2)結(jié)果分析
以上垢樣分析結(jié)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,說明不是腐蝕產(chǎn)物,而是來(lái)源與水中,應(yīng)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(jié)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,說明基本沒有結(jié)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(shí)含有少量的微生物粘泥。酸不溶物一般認(rèn)為是硅酸鹽等物質(zhì), 自然界中的泥沙和粘土均屬于此類物質(zhì), 應(yīng)該是水中的泥沙沉積在管道流速較低的部位,。
軋鋼廠循環(huán)水的水質(zhì)一直控制良好, 應(yīng)排除人為控制不當(dāng)導(dǎo)致的沉積. 從以往的數(shù)據(jù)看, 主要是因?yàn)?次補(bǔ)充水的水質(zhì)惡劣導(dǎo)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(dǎo)致河水倒灌，長(zhǎng)達(dá)2周的時(shí)間存在補(bǔ)充水含有大量泥沙帶入系統(tǒng)的情況, 這應(yīng)是管道沉積的主要原因。
在2007年6-9月份，因?yàn)橛盟o張，各個(gè)分廠都打井并使用井水，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(shù)據(jù)：
泥沙沉積是一個(gè)緩慢的過程，從我們對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的了解和沉積物分析的結(jié)果看，粘泥粘性很大，幾乎沒有流動(dòng)性，沉積的部位也很穩(wěn)定，沖洗的水流也不足以清除，針對(duì)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(yùn)行中逐漸減少粘泥的沉積量。
2，加強(qiáng)日常的濁度控制，如發(fā)現(xiàn)濁度偏高的情況應(yīng)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(shè)備的熱交換效率，如發(fā)現(xiàn)換熱不良應(yīng)及時(shí)進(jìn)行人工清洗。
4，因?yàn)檎衬嗟某煞执蟛糠譃樗岵蝗芪?，且粘度很大，化學(xué)藥劑均不能清除，如關(guān)鍵部位存在問題，只能通過物理方法進(jìn)行清除。
補(bǔ)充水濁度變化曲線
圖2：2007年2次補(bǔ)充水濁度嚴(yán)重超標(biāo)
循環(huán)水濁度變化曲線
圖3：2008年9月暴雨導(dǎo)致河水倒灌導(dǎo)致循環(huán)水濁度升高
4、粘泥沉積對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的影響
4.1粘泥沉積的形成
循環(huán)水處理不當(dāng)，補(bǔ)充水濁度過高，細(xì)微泥沙、膠狀物質(zhì)等帶入冷卻水系統(tǒng)，或者菌藻殺滅不及時(shí)，以及操作不慎腐蝕嚴(yán)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(tǒng)中，這些因素都會(huì)加劇污垢的形成。當(dāng)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(xì)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(dāng)防腐不當(dāng)時(shí)，換熱管表面常有銹鎦附著，其外殼堅(jiān)硬，但內(nèi)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(yán)重的將助長(zhǎng)某些細(xì)菌如鐵細(xì)菌的繁殖，最終導(dǎo)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(duì)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(qiáng)循環(huán)水管理工作
循環(huán)冷卻水的運(yùn)行管理是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的技術(shù)工作,三分藥劑，七分管理，遇到水質(zhì)異常情況應(yīng)及時(shí)采取措施。加強(qiáng)循環(huán)水管理工作，預(yù)防各種危害。
6、結(jié)論
冷卻水中懸浮物多，沉積在系統(tǒng)內(nèi)，影響換熱效果(一般懸浮物導(dǎo)熱系數(shù)不超過1.16W/(m.K)，而鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)46.4-52.2 W/(m.K))甚至造成換熱設(shè)備和系統(tǒng)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(jiān)測(cè)和控制對(duì)做好水處理工作大有益處。
參考文獻(xiàn)
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