摘要：針對某鋼鐵廠環(huán)境、用水及水質(zhì)特點，分析循環(huán)冷卻水中濁度對粘泥沉積的影響，以及對系統(tǒng)產(chǎn)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、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)復雜、用戶多、水量大、循環(huán)水介質(zhì)種類多等特點。各循環(huán)冷卻水系統(tǒng)就像主工藝生產(chǎn)的生命線，對于正常的生產(chǎn)和設備的維護起著至關重要的作用。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，沉積物也會引起垢下腐蝕。因此控制冷卻水系統(tǒng)中沉積物的工作對保證循環(huán)水系統(tǒng)的正常運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)在運行的過程中，會有各種物質(zhì)沉積在換熱設備的表面。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)物和生物沉積物構成。通常把后三種統(tǒng)稱為污垢。

　　2.1水垢

　　水垢一般由無機鹽組成，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 ℃烘干的不可過濾殘渣，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物和水藻類等。下面根據(jù)鋼廠2個系統(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)沒有設計旁濾器，投產(chǎn)期間未按要求進行水沖洗，導致半個月內(nèi)冷卻水濁度在100NTU以上運行，這類物質(zhì)沉積在水流慢的部位，如熱風閥下部。檢修期間，發(fā)現(xiàn)熱風閥有大量沉積物，經(jīng)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(chǎn)物。

　　污泥垢樣分析結果：

　　原因分析：

　　設計方面：該系統(tǒng)未設計安裝旁濾器。高爐凈環(huán)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的設備，高爐的處理環(huán)境存在的粉塵量很大，污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。

　　操作運行方面：循環(huán)水運行初期先運行，沒有采用水處理藥劑進行防護，由于開始時的濁度很高，有時達到150NTU，很多天在50NTU以上，并且沒有及時排水置換，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，嚴重時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(jiān)測，發(fā)現(xiàn)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

　　系統(tǒng)二：軋鋼系統(tǒng)

　　某鋼廠軋鋼凈環(huán)系統(tǒng)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,不是沉淀在管道表面,說明不是腐蝕產(chǎn)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,在流速緩慢處沉淀下來。

　　(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(tài)的粘泥含有微量的鈣鎂屬于正常范圍,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, 應排除人為控制不當導致的沉積. 從以往的數(shù)據(jù)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，長達2周的時間存在補充水含有大量泥沙帶入系統(tǒng)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)：

　　泥沙沉積是一個緩慢的過程，從我們對現(xiàn)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(wěn)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(xiàn)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(fā)現(xiàn)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，只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(huán)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(huán)水濁度升高

　　4、粘泥沉積對循環(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，補充水濁度過高，細微泥沙、膠狀物質(zhì)等帶入冷卻水系統(tǒng)，或者菌藻殺滅不及時，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(tǒng)中，這些因素都會加劇污垢的形成。當這樣的水質(zhì)流經(jīng)換熱器表面時，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，與水垢一樣都會影響換熱效率。

　　當防腐不當時，換熱管表面常有銹鎦附著，其外殼堅硬，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，這對于產(chǎn)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面活性劑以促進改善清洗剝離效果.

　　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工作,三分藥劑，七分管理，遇到水質(zhì)異常情況應及時采取措施。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(tǒng)內(nèi)，影響換熱效果(一般懸浮物導熱系數(shù)不超過1.16W/(m.K)，而鋼材的導熱系數(shù)46.4-52.2 W/(m.K))甚至造成換熱設備和系統(tǒng)管道堵塞等，粘泥沉積也會引起垢下腐蝕。因此做好循環(huán)冷卻水的濁度監(jiān)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(xiàn)狀與展望，工業(yè)水處理， (1997)。

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

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

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