电解铝厂残极冷却水系统细则

电解铝厂残极冷却水系统细则一、系统设计总体要求残极冷却水系统设计需满足电解铝生产对残极冷却的工艺需求，同时符合GB29741-2025《铝电解安全生产规范》和GB50850-2013《铝电解厂工艺设计规范》的要求。系统应实现残极从电解槽取出后的快速降温，将残极温度从900℃以上降至200℃以下，同时确保循环水利用率不低于95%，单位产品新水消耗量控制在2m³/t·Al以内。设计需考虑电解车间高温、多粉尘、强腐蚀的环境特点，采用模块化架构，分为原水处理模块、循环冷却模块、废水处理模块及智能控制模块，各模块应具备独立运行及联动调节能力。系统设计压力应满足最不利点供水压力≥0.4MPa，循环水流量根据残极产量动态调整，单条生产线设计流量宜为500-800m³/h。管道及设备布置需遵循“人流与物流分离”原则，与电解槽、残极转运轨道的安全距离不小于3m，且设置明显的安全警示标志（符合GB2894规定）。此外，系统应具备应对突发停电、设备故障的应急供水能力，应急储水量需满足30分钟满负荷运行需求。二、水质处理工艺标准（一）进水水质控制原水需经过预处理达到以下指标：悬浮物≤5mg/L，氟化物≤1.0mg/L，pH值7.0-8.5，硬度（以CaCO₃计）≤100mg/L。预处理工艺采用“混凝沉淀+过滤+活性炭吸附”组合流程：混凝沉淀：投加聚合氯化铝（PAC）作为混凝剂，投加量20-30mg/L，搅拌速度150-200r/min，反应时间15-20分钟，去除水中胶体及悬浮颗粒；过滤：采用石英砂-无烟煤双层滤料过滤器，滤速8-10m/h，反冲洗周期24小时，确保出水悬浮物≤2mg/L；活性炭吸附：选用柱状活性炭，填充高度1.5-2.0m，空床接触时间15分钟，去除有机物及残留氟化物。（二）循环水水质维护循环冷却水在运行过程中需控制以下参数：浓缩倍数3.0-4.0，通过补水和排污调节；腐蚀速率：碳钢≤0.075mm/a，不锈钢≤0.005mm/a；微生物总数≤1×10⁵CFU/mL，定期投加非氧化性杀菌剂（如异噻唑啉酮），投加浓度50-100mg/L，每周1-2次；每月检测一次水质全分析，包括pH、电导率、硬度、碱度、氯离子等指标，超标时启动旁滤处理（旁滤水量为循环水量的5%-8%）。（三）废水处理与回用系统排水经处理后回用至循环水系统，处理工艺采用“气浮+中和+过滤”：气浮处理：采用溶气气浮机，释放器压力0.3-0.4MPa，去除水中乳化油及悬浮颗粒，油类去除率≥90%；中和调节：投加NaOH溶液将pH值调至7.5-8.0，同时投加CaCl₂去除氟化物，反应生成CaF₂沉淀（反应时间30分钟）；深度过滤：采用精密过滤器（滤芯孔径5μm），确保回用水悬浮物≤1mg/L，氟化物≤0.5mg/L。三、管道布置与安装规范（一）管道选型与敷设材质选择：循环水主管道采用Q235B碳钢无缝钢管，内壁做环氧树脂防腐处理（厚度≥0.3mm）；支管及靠近残极区域的管道采用304不锈钢管（壁厚≥2.5mm），防止高温腐蚀；阀门选用蝶阀或球阀，材质为球墨铸铁（DN≥300）或不锈钢（DN＜300），密封面采用丁腈橡胶。敷设要求：管道坡度0.002-0.005，低点设置排水阀，高点设置排气阀；架空管道支架间距：碳钢管道≤6m，不锈钢管道≤4m，支架采用“Z”型钢结构，与管道之间加防腐垫；地沟敷设时需设置混凝土垫层（厚度≥100mm），管道周围填充细砂，地沟宽度≥800mm，设置排水沟及集水坑。（二）管道连接与防护直径≥200mm的管道采用焊接连接，焊接坡口角度60°-70°，焊后进行水压试验（试验压力1.5倍工作压力，保压30分钟无泄漏）；直径＜200mm的管道采用法兰连接，垫片选用耐油橡胶垫（温度≤120℃）或金属缠绕垫（温度＞120℃）；管道外壁涂刷防锈漆两道（干膜厚度≥80μm），再涂蓝色面漆（循环水系统标识色），并标注流向箭头及管径。四、设备选型技术参数（一）核心设备选型循环水泵：选用卧式离心泵，流量500-800m³/h，扬程50-60m，效率≥85%，电机功率110-160kW，采用机械密封，轴承温度报警值≤80℃；备用泵数量按“一用一备”配置，自动切换时间＜10秒。冷却塔：采用逆流式机械通风冷却塔，冷却水量与循环水量匹配，进出水温差8-10℃，风机电机功率30-45kW，填料选用PVC斜波片，淋水密度10-15m³/(m²·h)。板式换热器：材质为316L不锈钢，换热面积200-300m²，设计压力1.0MPa，板片间距4-6mm，压降≤0.05MPa，用于残极冷却后的循环水降温。（二）辅助设备配置水质在线监测仪：实时监测pH、电导率、溶解氧、浊度，数据每5分钟上传至控制系统，超标时自动报警；加药装置：包括PAC、杀菌剂、阻垢剂加药系统，采用计量泵投加，精度±2%，具备自动/手动切换功能；过滤器：自清洗过滤器（滤网孔径80μm）安装于循环水回水管路，差压达到0.1MPa时自动反洗，反洗时间30-60秒。五、运行维护管理规程（一）日常巡检与记录每小时巡检：检查水泵出口压力（0.4-0.5MPa）、电机电流及温度（≤75℃）、冷却塔水位及风机运行状态；每日检测：循环水pH值（7.0-9.0）、浊度（≤5NTU）、进出口水温差；每周维护：清洗过滤器滤芯，检查管道连接处有无泄漏，补充润滑油（电机轴承润滑油位在1/2-2/3之间）。（二）定期检修计划月度检修：校准在线监测仪表，检查阀门开关灵活性，清理冷却塔填料表面积尘；季度检修：拆检水泵机械密封，测量叶轮磨损量（允许偏差≤2mm），检查换热器板片结垢情况并进行化学清洗（采用10%柠檬酸溶液，温度50-60℃，循环清洗2-3小时）；年度大修：更换老化管道（使用年限≥8年），对碳钢管道进行内壁防腐处理，校验安全阀及压力表（符合TSG51规定）。（三）故障应急处理水泵跳闸：立即启动备用泵，检查跳闸原因（过载、短路或机械故障），若为机械故障，关闭进出口阀门，拆卸泵体进行检修；管道泄漏：若泄漏量较小，采用带压堵漏技术临时处理；若泄漏严重，立即停泵并隔离故障段，排空管道后进行焊接修复；水质超标：当氟化物＞1.5mg/L时，增加CaCl₂投加量；悬浮物＞10mg/L时，启用旁滤系统并缩短反冲洗周期。六、安全规范与防护措施（一）人员操作安全操作人员需经过专业培训，熟悉设备性能及应急处理流程，特种作业人员（如焊工、电工）必须持证上岗；进入作业区域必须佩戴安全帽、防护眼镜、耐酸碱手套，接触循环水时穿防化服；检修作业前办理“作业许可票”，执行“挂牌上锁”程序，受限空间作业需配备强制通风设备及气体检测仪（氧含量≥19.5%）。（二）设备安全防护转动设备（如水泵、风机）设置防护罩，防护罩网孔尺寸≤5mm，与设备间距≥150mm；电气设备采用防爆型（如在爆炸危险区域，符合GB50058规定），接地电阻≤4Ω；系统设置紧急停车按钮，安装位置在操作平台及巡检通道，按钮高度1.2-1.5m，标识清晰。（三）环保排放要求废水排放需满足《铝工业污染物排放标准》（GB25465-2010），其中氟化物≤2.0mg/L，悬浮物≤30mg/L，pH值6-9；污泥处理采用板框压滤机脱水，泥饼含水率≤60%，交由有资质单位处置；定期对系统噪声进行监测，厂界噪声符合GB12348规定（昼间≤65dB，夜间≤55dB）。七、智能控制与优化系统采用“PLC+SCADA”二级控制架构：现场控制层：通过PLC（选用西门子S7-1500系列）实现对水泵、阀门、加药装置的逻辑控制，采集压力、流量、温度等实时数据；监控管理层：采用组态软件（如WinCC）搭建监控界面，显示系统运行参数、设备状态及报警信息，支持历史数据查询（存储周期≥1年）和趋势分析。控制策略包括：动态水量平衡：根据残极产量（通过称重传感器采集）自动调节水泵频率，实现流量与负荷匹配；水质闭环控制：当pH值或浊度超标时，自动调整酸碱投加量或启动过滤器反洗；能耗优化：通过分析历史运行数据，优化水泵、风机的运行组合，使单位产水能耗降低5%-8%。此外，系统应具备与电解车间DCS系统的数据通信功能，采用ModbusTCP/IP协议，实现生产数据的集中管理与协同控制。八、系统验收与评估（一）验收标准性能测试：连续运行72小时，系统出水温度≤40℃，残极冷却效率≥90%，循环水利用率≥95%；水质检测：连续3天取样分析，各项指标需符合设计要求，且波动范围