2010第四届焦化年会论文集 (89)

2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 361 煤气 初冷器 内 水垢 的 清除方法 李应超 （ 平煤天宏焦化公司 ） 【 摘 要 】 本文介绍平煤天宏焦化公司合理调节循环水的 ，并且在水质稳定剂中添加不同程度的分散 剂和有机酸后，经过半年多的运行，初冷器内的水垢基本被循环水溶解 ，为焦炉煤气的初步冷却提供了保障，也为同行冷却设备除垢提供了借鉴。 【 关键词 】 初冷器 水垢 分散剂 硫酸 我公司的 30的捣固型焦炉，年产焦炭 38万 t，煤气初冷采用两段横管间接冷却煤气的初冷工艺。温度为 85左右的煤气首先进入横管初冷器上段，被循环水间接冷却到 35 45；然后进入横管初冷器下段被 18左右的低温水进一步冷却到 25 28，冷却后的煤气外送净化处理。自2002年投产以来， 循环水冷却系统 所用的水质稳定剂一直为 991运行过程中，夏、秋季毎半月杀菌一次；冬、春季一月杀菌一次。 2008年 5月份在更换初冷器循环水入口阀门时，发现阀门内壁上均有一层不同程度的灰白色水垢存在，特别是在管道弯管处最多；监测循环水进、出口的温差（同时期）由一年前 10降至 7 8 ,可以看出换热能力明显下降。通常的酸洗除垢几乎不大可能，由于初冷器换热面 大（ 2000m） 和体积太大 ， 需要的循环酸洗液量也多，不但造成 酸洗除垢 费用高，而且清洗条件也不便。如果 更换新初冷器， 每台 费用在百万元以上 ，如何消除初冷器内的水垢、提高换热能力成为要解决的首要问题。 艺流程和运行控制参数 为了保证初冷器的良好传热效果和防止设备腐蚀，我公司结合补 给 水质的各项指标情况，并经过药剂的配方筛选，配制出 止水垢在循环水系统 管道和设备上沉积。具体的运行控制参数是： 9，硬度 500，碱度 400，浊度 10， 液） 20。夏季由于低温水短缺，造成循环水温度偏高，使 度及碱度指标均在上限运行，加上补充水硬度偏高（ 180 200 ），最终导致初冷器出现结垢现象。循环水系统流程见图 1. 图 1 循环水工艺流程图 酸盐水垢的形成 在煤气初冷系统中，循环 水 在初冷器内被煤气加热 温 度 升高 后 ， 再经过风冷塔降温时，会有部分循环水 被 蒸发 、 水中二氧化碳逸出 ，重碳酸盐的浓度随着蒸发浓缩而增高， 随着 水中二氧化碳逸出 而升高，当 环 水再次经过初冷器和煤气进行换热时，循环水在初冷器内会发生下列反应： +g( H)2 + 循环水在初冷器内被加热后，经过冷却塔向下喷淋降温时，溶解在水中的游离 逸出，促使上述反应向右进行，这些钙、镁离子的碳酸盐垢物会沉积在初冷器的换热表面上，形成致密的碳酸盐水垢。 物粘泥的形成 在补充水中，以及空气中均含有大量的微生物，对于敞开式循环水系统，因为 冷却水系统中藻类和细菌生长繁殖，特别是铁细菌和硫酸还原菌的生长繁殖产生 胶体物质， 加上 大气中尘埃落入，循环过程中悬冷却塔 杀菌剂 补充水 循环水池 缓蚀阻垢剂 循环水泵 硫酸 煤气初冷器 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 362 浮微粒不断积累，而 形 成 的 污垢 和碳酸钙一起附着在初冷器的换热面、风冷塔的填料上及循环水管道上，就成了粘泥混合垢。 别水质是否结垢的方法 在循环水冷却实际运行中，通常用雷兹纳（ 稳定指数来判断循环水是结垢或腐蚀趋势，雷兹纳稳定指数（ =2 ，可以通过查表或计算得出， 当 2 6时，说明水是碳酸钙的过饱和溶液，有结垢倾向； 6时，处于平衡状态，不结垢 也不腐蚀； 6时，有溶解碳酸钙和腐蚀倾向。 知道了雷兹纳（ 稳定指数后，循环水系统中的设备和管道，就可以有效预防和阻止水垢的生成和沉积。 通过上述分析，我们了解了用雷兹纳（ 稳定指数来判断循环水的结垢容垢及腐蚀的道理，适当降低 实测 临界 ，就会出现 6，初冷器和管道中的水垢被循环水所溶解。为了达到消除水垢的目的， 在循环冷却水处理中， 我们加入了浓硫酸，把 了阻止循环水对设备的腐蚀，同时我们在水质稳定 剂中还投加缓蚀剂、分散剂和有机酸，达到防腐、阻垢和溶垢 的双重目的 。 加分散剂 分散剂 在循环水中 能将粘在一起的泥团杂质等分散成微粒使之悬浮于水中 ， 随着水流流动而不沉积在传热表面上，减少污垢对传热的影响，同时部分悬浮物还可随水流排出循环水系统 ， 从而 达到阻垢容垢目的，我们 在循环水中加 入水解聚马来酸酐和丙烯酸共聚物作为分散剂，该分散剂有良好的热稳定性，和较高的增溶能力，几毫克 /升的分散剂可阻止几百毫克 /升的碳酸钙沉淀析出，我们按 15 毫克 /升在循环水中投加该分散剂，将系统中的碳酸盐钙垢有效地溶解到水中随排污 水排出。 节循环水的 我们 在循环水中加 入 硫酸， 有效 降低 了 循环水 水中的碱度 ，使下列平衡左移，重碳酸盐处于稳定状态 ，阻止了碳酸钙的沉淀结垢。 + 加酸法关键是控制好加酸量， 在操作少有不慎，加 酸量 就会 过多 低， 加速设备腐蚀。 其是对低 稍有不慎就会造成腐蚀设备的可能 。对于 制循环水 可中和 循环水的碱度，提高循环水对钙离子的容忍度，降低循环水的结垢倾向，为提高循环水浓缩倍数的运行创造了有利条件。 为防止加酸过 量 事故发生， 我们 在贮酸罐和冷却塔水 循环水 池之间增加一个缓冲罐，缓冲罐只存贮一天的加酸量，通过这个罐把酸 连续不断 加到系统中，即使 操作 控制系统失误 ，最多 也不会超过一天的加酸量， 最大限度 降低 了设备被腐蚀的可能性。 生物控制 在循环冷却水系统中，水温和 所处的 范围恰好适宜多种微生物生长 ，循环水又含有 微生物生长所需的营 养。 如 ： 有机物、碳酸盐、磷酸盐等，再加上冷却塔常年露置于室外，阳光充 分，因此 ， 为微生物的生长提供了良好的条件 ， 控制 微生物的生长， 一般采用如下方法 ： 循环冷却水系统中，投加杀 菌 剂是目前抑制微生物的常用方法。杀 菌 剂 在循环水中有 杀伤微生物的作用 ，有的杀 菌 剂可穿透细胞壁进入细胞质中，破坏维持生命的蛋白质基团；有些杀 菌 药剂则能抑制细菌中酶的反应，使酶的活性丧失，导致细胞迅速死亡，最终杀死微生物。 我公司所用的 菌剂，就是一种迅速 致细胞迅速死亡 的非氧化性杀菌剂，使用效果良好。 们通过改变防腐阻垢剂 配方减低磷含量，大大降低了循环水中的磷 含量。从营养源控制微生物的生长繁殖，减少了生物粘泥的产生，不但降低了浊度阻止了粘泥污垢的产生，而且减少了因浊度偏高造成的非正常排水，提高了循环水的浓缩倍数。 备腐蚀的方法 蚀 产生的 原因 金属在与水接触时，会形成许多微小的原电池，其中活泼的部位成为阳极，不活泼的部位成为阴极，以碳钢为例，在阳极区，铁氧化生成亚铁离子进入水中，水中溶解氧在阴极区接受从阳极区流过来的两个电子，还原为 2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 363 阳极区 2e 阴极区 24e 4水中亚铁离子和氢氧根生成 H)2沉淀，如果水中氧量充足，则 H)2进一步氧化生成黄色的铁锈 蚀控制： 循环水中的 个别时间操作控制不当， 饱和指数 会出现 ( 6现象 ， 设备容易产生腐蚀。为了避免循环水腐蚀设备， 我们 向 水质稳定剂 中投加 了 复合 型低磷 缓蚀剂， 缓蚀剂在循环水中与金属表面生成一层连续的、起隔离作用的吸附层，不但使金属腐蚀受到抑制，而且拉大了水质稳定区的范围，提高了循环水的浓缩倍数。另外，为了避免循环水的结垢和腐蚀，单靠在循环水中加阻垢剂还不够，我们在风冷塔中采用挂片实 验，随时观察水的腐蚀性和结垢情况，做到有问题早调整。 采用上述措施后，经过 5 个月的运行，进出口水温差基本又回复到原来的 10左右，由于降低了 但循环水的浓缩倍数得到了提高，而且再次打开初冷器进行检查，管壁上的水垢基本被循环水溶掉，管壁上也没有出现腐蚀现象。 会 效益分析 如果初冷器结垢后采用酸洗除垢，由于初冷器换热面积大、体积大，清洗特别困难，即使能清洗，费用也比较高，至少要在 10万元以上，更换一台新的初冷器价格在 70 万元左右。通过在循环水中投加添加分散剂、有机酸和调整 之后，初冷器内的水垢基本得到了清除。三台初冷器为公司共计节约清洗除垢费用在 20 万元以上 (5个月在循环水中投加分散剂、有机酸、硫酸总费用近十万元 )， 另外，循环水浓缩倍数的提高， 工业用水和污水排放量 也得到了 减少，缓解 了夏季 企业与企业、企业与居民之间对水资源的争夺矛盾 ，对 改善人居环境状况有 着 举足轻重的作用 ，同事也为同行企业除垢提供了借鉴 。 强循环水的 控制， 对阻止碳酸钙在初冷器的沉积和防止 对碳钢的腐蚀起着非常重要的作用，通过挂片实验 控制在 能防腐又能阻止碳酸钙沉积的双重效果。 求化验工每天对循环水的 度、碱度和浊度化验一