渭河化肥厂大型循环冷却水处理

1、精品文档渭河化肥厂大型循环冷却水处理渭河化肥厂是 90 年代从国外引进的以煤为原料、年产30104合成氨， 52104尿素的大型化肥厂。众所周知，循环水是化工企业的“血液”，循环水系统的平衡与否直接关系着全厂的安全 、稳定、长周期、 满负荷生产。优良的方案与管理可以大大降低换热器的腐蚀和结垢， 延长设备的使用寿命。 渭河化肥厂循环水系统在目前国内大化肥装置中单套系统处理能力最大， 相当于其它大化肥循环水量两倍之多。另外，由于工艺线路长， 换热器多，换热器材质多样化，加之水质变化大， 造成处理技术与水质管理的复杂性。 该系统自 1995年 9 月 16 日开车至 1998 年 7 月 20 日大

2、修停车，历经 2 年 10 个月的长周期运行，取得了良好的应用效果和经济效益， 管平均腐蚀率小于0.041 mm/a。1 循环水系统特点1.1循环水系统组成33，经渭化循环水系统有效容积为 15000m，循环水量为 40760m/h33，分3 台循环水泵 (2 大 1 小，大泵 16000m/h ，小泵 70009000m/h)供于全厂的换热设备，其流量分配见表1。表 1 循环水系统流量分配m3.h -1用户合成空分发电机尿素动力空压站最大流11319138601500780016550。1欢迎下载精品文档量正常流10290126007050735015058量1.2系统特点水质变化大循环水系

3、统的补水原设计为尤河水（地表水）和白杨水（地下水）按 1:1 比例混合。水质情况见表2。表 2 尤河水和白杨水及两者1：1 混合水质电导碱度率/硬度 /2+2+Cl-2-SiOCaMgSO42项pH/（mg. /(mg./(mg.L/(mg.L/(mg./(mg.目值（mg.Ls.cm-L-1 )L-1 )-1)-1)L-1 )L-1 )1)-1)尤河：白8.1114.213.4235.2548.7513.3657.6874.717.91杨12020（1：1）白7.1730.363.50 268.863.1122.8298.37109.912.63。2欢迎下载精品文档杨 817007水尤8.4

4、97.3140.0河140.0034.394.1216.5939.442.984230水注：本文中的碱度、硬度、钙硬均以CaCO3计。由于近年来地表水水源充足，自1995 年 9 月以来，循环水系统的补水一直用尤河（尤河水为弱腐蚀性水，原水IR 值为 7.19 ），该水源水质又随季节而变，其水质变化数据见表3。表 3 尤河丰水季和枯水季平均水质电导pH率/碱度 /硬度 /钙硬-/(mg.2-/(mgSiO2/(mg项目（ （mg.L （mg. /(mg.ClSO4值L-1).L -1).L -1)s.cm-1)L-1 )L-1 )1)19968.408.9136.45163.1116.611.

5、4960.095.77.12695319968.364.0100.19116.751.4211.8243.222.10.6198519978.411.3137.63 160.0116.611.0160.116.02。3欢迎下载精品文档.12268219978.397.7120.9102.6271.9011.1745.502.23.61600有效容积大，流程长3系统有效容积 15000m，且为一单独系统，这就增加了系统适应配方的难度。流程长主要是因为该工艺在开车过程中循环水要历经动力高锅、空分、气化、合成氨、尿素等系统，前系统已进入正常热态而后系统还处于冷态（正常开车时间为一周），这就加大了开停

6、车过程中水质处理的困难。换热器类型数量多，材质多样化循环水系统主要换热器共有82 台，其中水走壳程的17 台，还有3 台板式换热器。材质有碳钢、黄铜、不锈钢，且钢材占有相当大的比例。这些特点决定了渭化循环冷却水水质稳定处理的复杂性。2 国外药剂应用阶段2.1国外药剂 S-1050 的组成及特点KURITAS-1050是日本栗田公司开发研制的适用于高硬、高碱、高 pH值、高含盐量的全有机配方，主要成份是水溶性磺酸共聚物，有机膦酸盐，铜缓蚀剂及一些助剂为主的复合缓蚀阻垢剂。 其中水溶性共聚物的同一分子链上含有弱酸基团 (-COOH等) ，强酸基团 (-SO3H)和非离子基团 (-COOR)等。因此

7、，对不同的粒子、离子、晶体等产生。4欢迎下载精品文档不同的吸附和分散作用，控制其生长速度，分散微晶，阻止CaCO3、Ca3(PO4 ) 2、Zn(OH)2 等成垢。2.2应用效果循环水系统的原始开车时间为1995 年 9 月 16 日，根据处理方案依次完成了系统的化学清洗和化学预膜后转入正常运行，在这一阶段系统采用了日本栗田公司提供的水处理方案与药剂，至1996年 3月11 日运行 6 个月，其运行控制方案和监测结果见表4。表 4运行方案、水质及监测结果粘附试管速率 /循环水腐蚀（m.c率/.m）（mm.时间方案Ca2+M碱/浓缩结 级a-1 )（mg.L-1)倍数果 别平 最最平最最结 级结

8、 级均 高低均高低果别果别S1050:(NaPO) 161 2 10.31995.9.17-197 148很0. 很6:ZnSO4.7H2O8. . .0410.30.21.91好58 好=3.6:1:1.146221试片腐蚀率（20#）/（mm.a-1 )结 级果 别0.很01好23) 27 342 162 2 3 1 0.很 0. 很0.很6=3.6:18.0.2.01 好 85 好01 好。5欢迎下载精品文档461836在每一个阶段运行控制中，主要指标合格率均在93以上。在国外药剂应用阶段， 监测挂片与试管的腐蚀率、 粘附速率均达到中石化规定的优良级。2.3运行费用自 1995 年 9

9、月 19 日循环水系统转入维护运行，至1996年 3月11 日药剂国产化，其间共耗药剂 KURITAS-1050 33.6 t( 每吨 KURITA S-1050 合人民币约 4.8 万元 ) ，杀菌剂 KURITA F-4900 5.2 t( 每吨合人民币约 5.6 万元 ) ，共耗费用约 190.4 万元。3 国产化药剂替代进口药剂3.1SW-606组成及特点由于进口药剂 KURITA S1050、F4900 价格昂贵。我厂1992年开始着手进行国产化药剂的研制工作。经过与陕西省石油化工研究院水处理研究所的共同攻关，开发出S1050 的替代品 SW606。经动态模拟试验和工业性放大试验 （

10、在陕西省化工总厂循环水量为1200m3/h 冷却水系统进行试验），证明SW606 与进口药剂 KURITA S1050 在性能上相当。这一研制成果为我厂大型冷却水系统药剂的国产化提供了理论依据。国产化药剂 SW606 的主要成份为有机膦酸盐， 有机膦羧酸， 水溶性磺酸共聚物阻垢分散剂，缓蚀剂等1 。各组份配伍性能好，协调增效作用强，前组份对后组份有很高的稳定性。可通过适当调整缓蚀。6欢迎下载精品文档剂用量，使 SW606 既可用于高硬、高碱、高含盐量的结垢水，又可用于腐蚀型水质，增强了它的适用性。3.2应用效果1996 年 3 月 11 日，循环冷却水系统用国产药剂 SW606 替代进口药剂

11、S1050，到 1998 年 7 月 20 运行时间达 2 年 4 个月。在此期间，根据补水水质、循环水水质、后系统热负荷情况，适时地调整循环水的运行方案，取得了较好的应用效果。其运行方案、水质及监测结果见表 5。表 5运行方案、水质及监测结果粘附试片循环水试管速率 /腐蚀（m.c腐蚀率率/.m）（20#时间方案Ca2+M碱/浓缩倍（mm.结 级）/a-1 )（mm.（mg.L-1)数果 别a-1 )平最最平最最结级结级结级均高低均高低果别果别果别21996.5.13-SW-606+Zn 520620 360 3.4.0.0 很2.很0.097.5.17SO.7H O.81.7 .082.55

12、好好22 好5425。7欢迎下载精品文档21997.5.17-760942 452 4. 5.0.0 很 1.很0.0SW-606.好99.7.9.54.5 .28 24 052 好90好678通过表 5 可知渭河化肥厂循环冷却水系统的水质稳定处理，国产药剂 SW606 替代 KURITAS1050 是比较成功的。主要控制指标合格率接近和达到了100。3.3运行费用药剂国产化以来的年个月的运行过程中，共消耗 SW606 药剂 194.8 t （净液价 1.7 万元 t ）， XF990 杀菌剂 21.2 t （1.45万元 t ）， ZS601 药剂 6.8 t （1.35 万元 t ）， N

13、KC650 药剂11.45t（1.4 万元 t ），费用合计为 387.11 万元，比进口药剂 KURITA S1050、F 4900 每年节约费用约 242.25 万元，经济效益显著。4 特殊问题处理我厂循环冷却水系统经过年 10 个月的长周期运行，经历了各种工况的考验（特别是长时间冷态运行），取得了一些比较好的应用效果，这期间针对系统中存在的问题及时提出并制定措施， 取得了满意的成果。 回水旁路管 640 mm设计偏小，造成基础处理过程溢塔问题。对此，根据计算增加 4 根 800 mm回水旁路管，满足了回水流量的要求。 壳程换热器存在严重垢下腐蚀。根据经验在该换热器进口处。8欢迎下载精品文

14、档增加氮气扰动管线和反向回流旁路， 定期进行操作， 防止由于低流速而产生的沉积、腐蚀，应用效果良好。 E 61、E07 在运行过程中结垢严重。 E61、E07 是空分系统两台冷换器（即氨水冷却器和空气水冷却器），其中E07用于冷却和洗涤压缩空气， 而 E61 是用液氮来冷却用于 E07 的循环水，该股循环水在进入 E61 之前又经过 E60 污氮冷却塔的蒸发和气提，使该股循环水（ 100 m3h，）在原高硬、高碱、高 pH 的基础上进一步浓缩， 再加 E61 氨水冷却器低壁温影响， 在水侧形成2大量 CaCO3 H2O 结晶。对此，将用于该系统苛刻条件下的循环水改为一次水，同时在 E61 入口

15、加装一台静电除垢仪。 经过年半的运行， E61、E07 水侧基本无沉积盐析出，效果良好。 尿素 UEA401A/B高压吸收冷却器由于其特殊的工艺条件（该换热器应用二次循环水，设计条件进水 38，出水 83.3 、通常在 90左右）。在高热负荷条件下出现结垢问题。该换热器入口端加装一台静电除垢仪，经 1 年的实际运行，打开检查效果良好。温度对混凝反应的影响经过混凝反应形成的矾花同诸多因素有关，其中水温是最重要的，它既影响化学反应，也影响水的粘度，所以也就影响了颗粒在水中的运动速度，影响矾花的形成和结大。混凝反应速率和沉降速度与水温也有密切关系1 ，其规律为反应速度和微粒沉降速度同水温成正比关系，

16、实验表明温度每升高摄氏十。9欢迎下载精品文档度，反应速率要增高倍到倍，而最佳混凝温度为10，在混凝反应中，温度增高有利于混凝反应的发生。此外2，水温对水解反应有明显的影响。1 仪器、试剂1.1 试剂华光硫酸铝（液体，含量5%），配制成 1%（重量百分比）1.2 仪器上海华水牌 DC-506型台式六联搅拌仪美国 HACH-2100N浊度仪日本 HA-120M天平上海浦东跃欣产6402- 电子继电器上海标水模型厂产6511- 电动搅拌机调速器镇江京口仪器厂产电接点玻璃水银温度计江苏金坛江南仪器厂产HH恒温水浴锅1.3 其它搅拌时的转速与搅拌时间设置：300r/min 1min，90r/min10m

17、in沉淀时间： 30min2 实验2.1 实验装置将两个 HH恒温水浴锅连接在一起，尽量保持底部在同一水平面。10欢迎下载精品文档上，两个水浴锅用虹吸管相通，以保持水面一致，将DC-506型六联搅拌仪放入两个水浴锅中， 在搅拌仪的两个脚上放两片大小合适的较硬的物体，以防止水浴锅被压塌。 只能使用六联搅拌仪中的五个搅拌棒。实验时将装好原水的杯子放到已设定温度的水浴锅中操作即可。2.2 实验结果本实验对宁波自来水总公司下属三个最大的水厂：江东水厂、南郊水厂、梅林水厂原水进行了温度实验，实验结果如下。江东水厂原水：表 1-1原水浊度： 20.9NTU表 1-2*剩余浊加入量温度度加入量温度剩余浊度（

18、ml）（ml）（NTU）（）（NTU）（）1.05.620.81.015.120.02.05.621.22.014.619.43.05.616.03.015.212.84.05.69.154.014.96.475.05.64.955.014.83.60。11欢迎下载精品文档表 1-3*剩余浊剩余浊表 1-4*温度（）度加入量温度度（ml）加入量（NTU）（）（NTU）（ml）1.019.919.91.025.616.92.019.419.22.025.716.93.020.111.53.025.610.14.019.75.624.025.24.005.020.22.345.025.42.02表

19、 1-5*表 1-6*加入量温度剩余浊度加入量温度剩余浊度（ml）（） （NTU）（ml）（） （NTU）1.030.419.01.034.817.72.030.716.72.035.116.23.030.68.503.035.111.3。12欢迎下载精品文档4.030.44.124.034.65.055.030.41.685.034.72.45* 该实验所用原水同表 1-1表 2-1原水浊度： 27.1NTU表 2-2*加入量温度剩余浊度加入量温度剩余浊度（ml）（）（NTU）（ ml）（） （NTU）5.09.53.755.016.23.066.09.52.206.015.92.007.0

20、9.51.617.016.01.248.09.51.368.016.11.119.09.51.159.016.20.85表 2-3*表 2-4*加入量温度剩余浊度加入量温度剩余浊度（ml）（）（NTU）（ml）（）（NTU）5.020.52.055.024.51.876.020.01.566.024.71.187.020.41.137.024.81.028.020.80.688.024.20.66。13欢迎下载精品文档9.021.50.629.024.10.60表 2-5* 表 2-6*加入量温度剩余浊度加入量温度剩余浊度（ml）（）（NTU）（ml）（）（NTU）5.030.51.745.0

21、35.01.806.030.51.066.035.11.197.030.10.867.035.11.098.030.60.638.035.00.779.030.20.469.035.00.75* 该实验所用原水同表南郊水厂原水表 3-1 原水浊度： 5.35NTU 表 3-2*加入量温度剩余浊度加入量温度剩余浊度（ml）（）（NTU）（ml）（）（NTU）1.011.24.671.015.64.712.011.24.062.015.03.933.011.21.803.015.50.98。14欢迎下载精品文档4.011.20.914.015.20.805.011.20.785.015.20.60

22、表 3-3* 表 3-4*加入量温度剩余浊度加入量温度剩余浊度（ml）（）（NTU）（ml）（）（NTU）1.021.44.541.024.95.122.021.53.762.025.13.883.021.50.643.024.90.594.021.50.394.025.10.355.021.50.355.025.10.33表 3-5*表 3-6*加入量温度剩余浊度加入量温度剩余浊度（ml）（）（NTU）（ml）（）（NTU）1.030.24.171.035.04.172.030.24.242.035.24.713.030.30.583.035.00.524.030.30.344.034.90

23、.35。15欢迎下载精品文档5.030.50.325.034.90.27* 该实验所用原水同表梅林水厂原水表 4-1 原水浊度： 12.3NTU 表 4-2#加入量 温度剩余浊度加入量温度剩余浊度（ml） （） （ NTU）（ml）（）（NTU）1.010.511.81.014.911.72.010.511.62.014.910.63.010.54.283.014.93.804.010.51.654.014.81.505.010.51.495.014.81.16表 4-3#表 4-4#加入量 温度剩余浊度加入量 温度剩余浊度（ml） （）（NTU）（ml） （）（NTU）1.021.711.1

24、1.025.610.72.021.49.702.025.59.25。16欢迎下载精品文档3.021.52.963.025.52.324.021.51.304.025.71.205.021.40.845.025.50.78表 4-5#表 4-6#加入量 温度剩余浊度加入量 温度剩余浊度（ml） （）（NTU）（ml） （）（NTU）1.030.015.31.035.113.92.031.29.092.034.610.13.030.62.053.035.13.454.030.81.104.034.91.445.031.00.545.034.90.97# 该实验所用原水同表 4-1 3 结果与讨论温度对混凝反应的影响是显而易见的，因为所有的物理化学反应都是能量吸放的过程， 温度大小对于反应进行的程度，甚至于反应的方向都有很大的影响。1 从表 1-1 到表 1-6 、 -1 到 3-6 、4-1 到 4-6 可得，对于江东水厂、南郊水厂、梅林水厂而言，当混凝剂的加入量较低（例如，加。17欢迎下载精品文档入量为 1ml）时，剩余浊度与温度的关系毫无规律可言，当温度上升时，相同混凝剂加入量的剩余浊度或大或小， 这说明在低的混凝剂加入量时，有比温度更重要的