陽衛國
衡陽鋼鐵集團公司，湖南 衡陽 421001 摘要：衡陽鋼管廠高壓鍋爐管工程由于不重視循環冷卻水的處理，使設備腐蝕嚴重。后采用有機膦酸鹽（HEDP）、丙烯酸-磺酸鹽共聚物、鋅、苯駢三氮唑作為循環冷卻水處理的緩蝕阻垢劑，采用新潔爾滅、異噻唑啉酮作為殺菌劑，在濃縮倍數為3的條件下，系統中碳鋼的腐蝕速率為0.035 mm/a，微生物為2.1×102個/mＬ。
關鍵詞：軋鋼；循環冷卻水；水處理；水質穩定；
中圖分類號：TU991.27
文獻標識碼：B
文章編號：1009－2455（2000）06－0018－02 前言 衡陽鋼管廠高壓鍋爐管工程，設計規模為年產管徑25～114 mm、壁厚2.5～12 mm的熱軋無縫鋼管16.5×104ｔ。主要設備三大主機為：穿孔機，連軋機，張堿機，由德國德馬克公司提供。
投運初期，生產不正常，加上補充水的水質較好，系統全為新設備，故未對水處理給予足夠的重視。但是在1999年底全廠大修時，將設備打開后發現問題嚴重。一是腐蝕，從設備表面看，多處呈均勻腐蝕。經測定點蝕深度最大處為1.2 mm，水中鐵離子含量高達2.4 mg/L，碳鋼腐蝕速率為0.45 mm/a，遠大于國家標準的0.125 mm/a。二是微生物及藻類繁殖，目視可見冷卻塔填料、積水池壁的青苔及藻類。分析表明：水中異養菌總數達5.5×106個/mＬ。細菌引起的粘泥大量沉積在換熱設備中，堵塞水管冷卻塔填料及換熱設備。如12臺電機設備，30臺換熱器，加熱爐4座，運行不到一年時間因腐蝕不得不更換。因此，必須進行循環水的加藥處理。 1 循環冷卻水系統概況 1.1 系統的組成
詳見工藝流程圖1、圖2。
1.2 工藝參數
該項目總用水量為2320 m3/h，其中凈環水系統為1307 m3/h，設計水的循環率為94.8％，濃縮倍數為2.5，采用兩座600 m3/h、溫差△ｔ為10℃（進水42℃，出水32℃）的冷卻塔，補充水量120 m3/h，水質見表1。濁環系統為1013 m3/h，循環率為92％，濃縮倍數為2.0，采用一座1000 m3/h的冷卻塔，其補充水為凈環系統的排放水，約為50 m3/h。兩個系統中的主要材質都為a3鋼、黃銅。 表1 補充水水質| 項目 | 參數 | | 總硬度/（mmol·L-1） | 2.5 | | 濁度/（mg·L-1） | 2～5 | | pH值 | 6～8 | | 硫酸鹽/（mg·L-1） | 25 | | 氯化物/（mg·L-1） | 6 | | 堿度/（mg·L-1） | 100 | | 溶解氧/（mg·L-1） | 8～10 | | 好氧量/（mg·L-1） | 1.5～2.0 | | 總溶固/（mg·L-1） | 140 | 2 水處理的方案 2.1 藥劑篩選
根據Langelier和Ryzner指數法對水質進行分析得出，補充新水屬腐蝕型水質，當濃縮倍數為3倍時，呈輕度結垢傾向。夏季，微生物的繁殖嚴重，藻類和青苔在系統四壁到處可見。
根據衡陽地區的水質特點及我廠循環水系統運行所出現的問題，我們著重進行了緩蝕及殺滅微生物方面的藥劑評定和篩選。在進行的“旋轉掛片”腐蝕試驗中，著重考察了有機膦酸鹽、聚羧酸鹽、磺酸類共聚物、無機磷系、鋅鹽、鉬酸鹽等藥劑以及相互間的協同效應。凈環水的濃縮倍數K取2.5倍，濁環水控制懸浮物SS＜100 mg/L，油含量20 mg/L。水穩配方側重考察緩蝕效果，以表1所示的補充水水質，配成濃縮倍數為3倍的水質進行試驗。旋轉掛片試驗結果見表2。 表2 旋轉掛片試驗結果| 配方 | 腐蝕速率/碳鋼(mm/a-1) | 阻垢率/% | | 凈環水 | 濁環水 | 凈環水 | 濁環水 | | 空白試驗 | 0.82 | 0.75 | | | | 1# | 0.106 | 0.113 | 92.5 | 92.3 | | 2# | 0.112 | 0.098 | 90.1 | 90.8 | | 3# | 0.079 | 0.104 | 93.14 | 91.5 | | 4# | 0.083 | 0.108 | 88.3 | 87.5 | | 5# | 0.046 | 0.039 | 97.4 | 96.2 | | 6# | 0.068 | 0.073 | 93.4 | 94.0 | | 7# | 0.093 | 0.089 | 90.3 | 91.0 | | 8# | 0.102 | 0.095 | 86.4 | 82.5 | | 9# | 0.032 | 0.041 | 98.2 | 96.4 | | 10# | 0.066 | 0.068 | 90.1 | 90.5 | | 注：水穩定劑的用量均為30mg/L。 | 由表2中可見，所選的9#配方的效果最佳，該配方的主要成份為：有機膦酸鹽HEDP，丙烯酸-磺酸鹽共聚物［1］，鋅及銅緩蝕劑苯駢三氮唑。
2.2 動態模擬實驗
動態模擬實驗采用9#配方，預膜選用無機磷及苯磺酸鹽和表面活性劑組成的復合配方，調pH值6.5～7.5，預膜36ｈ，試驗共進行20ｄ。實驗結果見表3。 表3 動態模擬試驗結果| 測定項目 | 碳鋼 | 不銹鋼 | | 試驗時間/h | 320 | 320 | | 試管長度/mm | 140 | 140 | | 試管腐蝕面積/cm2 | 40.2 | 35.2 | | 試管原重/g | 33.2977 | 29.3952 | | 試管試驗后重/g | 33.5190 | 29.5569 | | 污垢增重/g | 0.2685 | 0.1652 | | 試管去污后重/g | 33.2505 | 29.3911 | | 腐蝕失重/g | 0.0472 | 0.0035 | | 腐蝕率/(mm·a-1) | 0.035 | 0.0031 | | 試管試驗前后體積差 | 0.045 | 0.066 | | 平均垢厚/mm | 0.1254 | 0.0838 | | 污垢熱阻/(m2·K·W-1) | 2.88×10-4 | 2.88×10-4 | | 污垢沉積率/(mg·cm-2·m-1) | 13.4 | 9.39 | 由表3知，碳鋼試管的腐蝕速率和污垢熱阻均小于國家標準［2］。
2.3 殺菌劑的選擇
根據循環水中微生物、藻類較嚴重這一點，我們選用了兩種殺菌劑交替使用。一種是以剝離為主的非氧化型殺菌劑新潔爾滅，該藥劑不但具有很強的剝離作用，還有很好的殺菌能力，尤其對硫酸鹽還原菌。日常投加的殺菌劑是以抑制為主的非氧化型殺菌劑異噻唑啉酮。經試驗，該種殺菌劑的殺菌率可達99％以上。 3 現場應用 3.1 系統清洗與鈍化
首先對凈、濁循環水系統進行了不停車清洗。其次是對整個系統表面及管道、填料中的粘泥及藻類進行一次殺生剝離。所投清洗劑為檸檬酸加表面活性劑OP及緩蝕劑，控制pH值2～3，運行24 ｈ后置換排放，并進行鈍化處理。鈍化劑以NaNO2為主，調pH至9.5，24ｈ后置換排放。分析結果顯示：總共洗掉鐵銹（以FeO計）454 kg，粘泥及泥垢全部洗掉，大多數設備表面呈現金屬本色。
3.2 預膜及日常運行
系統清洗鈍化處理后，隨即投入預膜處理，在pH為7.0時加入1 000 mg/L的預膜劑（主要成分為三聚磷酸鈉、苯磺酸鈉和表面活性劑），運行48 ｈ，掛片表面呈暗亮色，說明預膜效果良好。然后轉換排放，使預膜劑含量降至100 mg/L后轉入正常投藥。
日常投藥采用加藥裝置，用計量泵進行。加量為30 mg/L。對濁環系統的加藥，采用凈環水的排污水作為濁環水的補充水，適當再補加約10 mg/L與凈環系統相同的藥劑。同時用碳鋼掛片進行監測，每天對水質及藥劑含量進行分析。投藥運行至今已有一年，整個軋鋼生產線的水處理指標正常，系統濃縮倍數達3倍。腐蝕控制在0.035 mm/a，微生物指標經測定為2.1×102個/mＬ。 4 存在問題 經過對循環水投藥運行后，解決了系統的腐蝕和微生物問題，但水中的油含量（＞20 mg/L）和作為軋管冷卻劑的石墨粉（≤200目），對設備的影響還是顯而易見的。下一步準備采用投加無機及有機高分子絮凝沉降劑，將此問題解決。使濁環系統的乳化油降至10 mg/L以下，去除石墨粉使循環水的處理更進一步。
參考文獻：
［1］? 路長青，等.?磺酸共聚物的合成及阻垢分散性能的研究［Ｊ］.?工業水處理，1995，15（3）：14～17.
［2］? ＧB 50050＿95，工業循環冷卻水處理設計規范［Ｓ］?
作者簡介：
陽衛國（1968－），男，大學本科，主任工程師，聯系電話：0734－8872138。 | 
