兖矿煤化工程公司鲁化东厂区循环水处理方案的选择与应用

张波

[摘 要]对循环水水质影响较大的主要因素包括药剂的有效性及水质中的浓缩倍数和pH值。它们间接地影响了循环水的总溶解固体量、钙硬和碱度等数值，并影响到水的饱和pH值、饱和指数和稳定指数，决定了循环水腐蚀或结垢的倾向，通过分析目前鲁南化工东厂区循环水装置的补水水质情况及相关工艺参数，选用合适的水处理方案，决定着最终水处理的能耗降低及水质达标。

[关键词]药剂；选择原则；方案应用；效益

中圖分类号：TU71 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）25-0117-01

1、敞开式循环冷却水系统产生的问题

冷却水在循环系统中不断循环使用，由于水的温度升高，水流速的变化，水的蒸发，各种无机离子和有机物质的浓缩，冷却塔和冷水池在室外受到阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的进入，以及设备结构和材料等多种因素的综合作用，会产生比直流系统更为严重的沉积物的附着，设备腐蚀和微生物的大量滋生，以及由此形成的黏泥污垢堵塞管道等问题，它们会威胁和破坏企业长周期地安全生产，甚至造成经济损失。因此在使用敞开式循环冷却水系统时，必须要选择一种经济实用的循环水冷却水处理方案，使上述问题得到解决和完善。一个完善的冷却水系统处理方案，非但可以节省能源的耗费，并且可以提高产能及产品品质，节约生产生产资源和自然资源，非常重要。

2、现场情况

2.1 系统简介

兖矿鲁南化工东厂区的循环水系统共有四套，分别供合成氨、甲醇、尿素、热电等工艺系统的冷却使用，保证生产工段的正常运行。水系统设机械通风冷却塔，循环水泵及管线，并设配套的水质稳定加药装置和监测换热器、旁滤器等。系统运行过程中，循环回水靠余压进入冷却塔进行冷却，使水温降至工艺需求，冷却后的循环水重力流入吸水池，再由循环水泵加压后送至各个装置。

2.2 系统水处理挑战描述

除了化工生产常见的各种结垢、腐蚀和微生物问题外，鲁南化工还面对着环保排放的压力。国家和企业对外排水的控制越来越严格，而传统水处理方案中的“磷”会成为合格排放的瓶颈。要求方案中的的阻垢剂分散剂和缓蚀剂，不得含任何磷元素，不会给循环水增加磷，从而消除“磷”对排放的限制。

3、正常运行水处理方案

3.1 水处理方案的选择制定

3.1.1 循环水系统药剂处理方案的设计原则：

首先，根据循环水的系统参数，系统材质，工况运行条件，补水水质条件，公司对循环水水质指标的要求，环保要求，水费等参数，采用公司的专有计算软件，对循环冷却水系统在不同浓缩倍数和pH的情况下，进行全面分析，为设计水处理技术方案提供依据。

水处理方案的选择制定：补充水的硬度，碱度等相对较低，水质具有较强的腐蚀趋势。在提高浓缩倍数后，循环冷却水处理又变成了防止结垢，尤其是防止高温区结垢。而且浓缩倍数提高后，系统停留时间增长，需要选用耐氧化、抗分解的药剂；同时加强对系统内微生物的控制。

3.1.2 循环水系统加药量的确定原则

我们根据水处理方案选择药剂和加药量的导则，结合水质分析和鲁化循环水系统的具体情况，确定各化学品的加药量。

设计公式：蒸发量=循环量*温差*蒸发系数*1.8/1000

排污量=蒸发量/（浓缩倍数-1）

补水量=蒸发量+排污量

公司在药剂的选用上已完全做到了标准化和量化，在水处理方案的选择方面有详细的药剂选择和加药量的导则，根据此导则，结合水质分析和此系统的具体情况，选择AEC方案作为该系统的水处理方案。并以导则为依据，确定各产品的加药量。

3.2 水处理方案药剂

3.2.1 缓蚀阻垢剂

使用缓蚀阻垢剂AEC3199。AEC3199含有专利的高效聚合物分散剂STP，是专门针对敞开式循环水系统的阻垢、分散而设计的产品。

该方案的特点如下：

a、STP具有优秀的抗卤素氧化分解和稳定性，使其在水中的停留时间可大大延长，真正实现高浓缩倍数长周期安全运行；同时与卤素良好的配伍性，可让低价高效的卤素杀生剂充分发挥作用。而传统的有机瞵方案，在投加氧化性杀菌剂和系统很长停留时间的条件下，会有一定程度的分解而影响其阻垢效果。

b、专利的STP分散剂，对磷酸钙、铁锈、悬浮物具有很好的分散作用，对锌盐有很好的稳定作用，以及优良的耐卤素/水解稳定性。

c、某些换热器的流速过低，并且局部可能会有到70℃的高温。在低流速的状况下，水中的一些悬浮物等杂质会很容易在系统内沉积下来。而沉积以后往往会带来一系列的问题，如结垢、腐蚀等问题。STP能在高温下还能保持药剂性能的稳定，并且在低流速的情况下，对磷酸钙、铁锈、悬浮物还是具有非常好好的分散作用。

d、药剂里含铜缓蚀剂，有效保护铜材设备防止腐蚀。正常补水时，AEC3199加药浓度为按排污量计约40-50ppm。

3.2.2 腐蚀控制剂

腐蚀抑制通常以无机磷酸盐作为阳极及阴极保护，形成坚韧之r-Fe2O3钝化保护膜，避免铁金属游离失去电子，有效抑制铁材质腐蚀。选用MS6208来控制系统中碳钢和不锈钢的腐蚀。此药剂含有锌盐。在循环水系统中，低浓度锌盐是一种良好的阴极缓蚀剂，它对碳钢及不锈钢的缓蚀会起到一个较好的作用。正常补水时，MS6208加药浓度为按排污量计约6-10ppm。

3.2.3 微生物控制剂

由于循环水系统为敞开式，与空气接触非常多，并且系统的温度比较适宜，是一个非常容易滋生细菌微生物的地方，所以系统要强调微生物的控制。

本方案采用连续投加漂白水为主，根据循环量使用1.5-2ppm，配合冲击式投加非氧化性杀菌剂NX1100的方案。如果使用其他的如强氯精类杀菌剂，则保持水中余氯在0.1～0.5，最高不要高于1ppm。

NX1100采用冲击性投加，根据系统的保有水量，投加浓度为50ppm，投加频率视微生物控制情况而定（一般情况下一年投加的次数约为8次）。

本方案采用ORP在线监测余氯水平，来监测控制氧化性杀菌剂的加入量，控制系统中的余氯在0.1～0.5的范围内。

为促进杀菌剂杀菌效果，同时对系统内粘泥进行剥离，投加非氧化性杀菌剂时协同使用生物分散剂BD1508。BD1508是一种新型低泡生物表面活性剂，它可以渗透到换热器的表面，促进生物膜的分散，促进杀菌剂渗透到换热器的表面，杀灭各类菌藻，保持换热器表面的干净，使接近温度保持在较低的水平。按系统容积计30ppm。每年预计8次。

4、方案经济效益分析

同期对比：2015年10、11、12及2016年1月份共补水约480301吨；2016年10、11、12及2017年1月份共补水约380899吨；循二四个月节水：99402吨；全年：99402*3（季度）=298206吨；水价按3元/吨，约节约88万元。