循环水系统冷态运行出现的问题及其处理

（安徽淮化集团有限公司，淮南232038）张学坤

　　摘　要：循环水开车过程中，由于工艺流程没有完全打通，循环水系统没有热负荷或热负荷很低，在清洗预膜结束后，即投加正常运行时的缓蚀阻垢剂，发现循环水腐蚀速率较大。为较好地控制腐蚀速率，对不带热负荷的运行配方进行调整，在投加缓蚀阻垢剂的基础上增投缓蚀增效剂。现场监测碳钢挂片腐蚀速率在0.035－0.078mm／a，达到较好的缓蚀效果。
　　关键词：循环冷却水；控制；缓蚀剂；阻垢剂
　　中图分类号：TU991.27
　　文献标识码：B
　　文献编号：1009－2455（2000）01-0009-02

Problems in the Cold-State Operation of Recirculating Water System and Handling Thereof
ZHANG Xue-kun

　　Abstract: During the start-up of the recirculating water system, higher corrosion rate of recirculating water was noticed after the washing of precoating, i.e, the corrosion inhibitor in normal operation, due to the fact that the entire process flow had not been completely made through and there was no heat load or heat load was very low. To realize a better control of corrosion rate, the operation without heat load was adjusted and more corrosion inhibitor synergist was added in addition to corrosion and scale inhibitor. The corrosion rate on the silicon steel test piece monitored on the site was 0.035-0.078mm/a, which means a rather good corrosion inhibition result was achieved.
　　Keywords: recirculating cooling water; corrosion and scale inhibitor

1 系统概况

　　安徽淮化集团有限公司“1830”工程合成空分循环水系统是我公司第一套按工业循环冷却水处理设计规范设计的敞开式循环水系统。为保证冷却设备稳定高效运行，采用复合碱性配方进行水质处理。
　　该循环水系统循环水量：18000－20000t／h，系统容积：约6000m3,补充水量：425t/h，水进出塔温度：进塔42℃，出塔32℃，浓缩倍数：3.0，分别供合成空分两个界区。

2 存在问题

　　系统在原始开车时，对空分循环水系统进行了水冲洗、化学清洗和预膜，然后转入正常运行。在按工艺指标投加缓蚀阻垢剂淮化1#时，在不到10d的时间内，我们发现已预膜的监测挂片产生较大面积的锈蚀点，挂片上的膜受到破坏，挂片的平均腐蚀速率达到0.114mm／a，循环水中的铁离子浓度呈上升趋势，最高达到2.57mg／L。

3 原因分析

　　为找出造成腐蚀的原因，保证今后循环水系统正常运行，我们对产牛腐蚀的条件进行了系统分析。
3.1 水质
　　循环水的补充水是取自淮河，经热电分厂供水车间混凝过滤后，作为生产用补充水，再经过补充水 过滤器进人凉水塔。在冷态运行期间属于低硬和中硬水，水质状况见表1。

表1 系统补充水水质 项目 pH 总碱度（mg.L^-1) 总硬度/（mg.L^-1) 钙/（mg.L^-1) 氯离子/（mg.L^-1) 硫酸根/（mg.L^-1) 总溶固/（mg.L^-1) 补充水 7.07 37.5 61.2 53.4 14.5 55.6 133 浓缩1.5倍 7.32 56.4 92.1 80.3 25.0 83.4 198 浓缩3.0倍 8.35 112.6 184.2 160.4 48.8 166.8 400 注：总硬度、总碱度、Ca2+以CaCO3计

　　对上述水质进行饱和指数和稳定指数计算，结果见表2。

表2 补充水水质计算数据 项目 饱和指数 趋势 稳定指数 趋势 补充水 -1.13 腐蚀 9.43 严重腐蚀 浓缩1.5倍 -0.52 腐蚀 8.28 严重腐蚀 浓缩3.0倍 1.05 结垢　　 6.25 轻微腐蚀

　　计算数据说明在冷态运行阶段以控制腐蚀速度为主，这就要求在投加缓蚀阻垢剂淮化l#的同时增投缓蚀增效剂，控制腐蚀速度。
3.2 冷态运行
　　循环水系统从预膜置换结束，转入化工试车，直到生产装置逐步提高生产负荷，浓缩倍数达到正常值之前，这一阶段称为冷态运行阶段。由于热负荷低，冷却水浓缩很慢，pH偏低，碱度及钙硬度都很低，此阶段的水质主要以腐蚀为主。该循环水系统分合成氨、空分两个界区，空分装置提前开车，合成氨装置开车要滞后较长一段时间，而空分装置的热负荷难以使循环水很快浓缩，其浓缩倍数很低，系统仍处于冷态运行的工况。
3.3 水稳剂
　　循环水系统水稳剂配方是复合碱性配方，其主要成份为有机膦酸盐、膦羧酸和锌盐等，投加浓度较低c低浓度的有机磷酸盐为主的碱性水稳剂配方，以阻垢作用为主，其缓蚀效果较差，在实际应用中，常采用增投聚磷酸盐和锌盐的方法来提高缓蚀效果。

4 处理方法

4.1 补膜
　　针对循环水系统的腐蚀速率较高，已预膜的换热设备可能受到破坏，我们对循环水系统进行补膜处理。将冷态运行的循环水进行置换，提高无机磷浓度，在自然pH状态下补膜96h。挂片成膜状况较好。补膜过程中，原已锈蚀挂片上的铁锈脱落。
4.2 缓蚀增效剂投加量的确定
　　针对冷态运行期间循环水水质以腐蚀为主，进行了冷态条件下水稳药剂投加量的探索试验，通过静态阻垢试验和旋转挂片腐蚀试验进行筛选。缓蚀增效剂以六偏磷酸钠和硫酸锌为主的无机磷酸盐缓蚀剂。
　　静态阻垢试验和旋转挂片腐蚀试验结果见表3。

表3 阻垢腐蚀试验结果 淮化1#/（mg.L^-1) 缓蚀增效剂/（mg.L^-1) 阻垢率/% 腐蚀率/（mm.a^-1) 40 15 95.3 0.061 　 25 95.0 0.052 　 35 94.3 0.036 　 15 96.1 0.043 60 25 96.5 0.039 　 35 95.2 0.032 空白 　 　 0.54

　　由表3可以看出，在冷态运行条件下，淮化1#在一定浓度范围内，阻垢率和腐蚀率随缓蚀增效剂投加量变化而变化，当淮化l#投加浓度为40-60mg／L，缓蚀增效剂投加浓度在15－35mg／L时，其CaCO₃阻垢率94.3％－96.5％，碳钢腐蚀率0.032－0.061mm／a，以上结果均符合GB5550－95《工业循环冷却水处理设计规范》中有关要求。
　　在装置无热负荷运行时，采用淮化1#40－50mg／L，缓蚀增效剂20－30mg／L；空分装置试车期间：淮化1#50－60mg/L，缓蚀增效剂15－20mg／L。随浓缩倍数提高，逐步降低缓蚀增效剂的投加量。

5 实际运行效果

　　在空分循环水系统补膜后，即转人冷态运行阶段。为保证水质处理获得较好效果，制订了水处理规程。以投加氯气杀菌为主，并定期投加非氧化性杀菌剂，控制菌藻的繁殖。对冷态运行期间增投缓蚀增效剂系统运行效果进行监测，循环冷却水系统不同部位挂片的监测数据见表4。

表4 挂片腐蚀率 腐蚀时间/d 30 30 30 30 30 腐蚀率/（mm.a^-1) 0.035 0.078 0.045 0.063 0.044

　　实际运行效果表明，碳钢挂片的腐蚀率为0.035－0.078mm／a，符合设计规范中的指标，获得了较好的缓蚀阻垢效果。冷态运行期间，浓缩倍数。小于1.5倍，循环水中的异养菌总数在0.82×10－6.6×10⁴个／mL，总铁含量0.62－0.85mg／L，符合循环水运行管理控制指标。

6 结语

6.1 必须按经过试验确定的处理配方制订方案，严格按方案进行操作。
6.2 由于冷态运行期间循环水浓缩倍数较低，温差较小，可以不上塔运行。同时要加强管理，防止跑冒滴漏，以节约补充水，减少药剂用量，提高浓缩倍数。
6.3 水处理是一项系统工程，管理工作至关重要。建立健全水质情况报表，积累资料，及时调整工艺参数，保证循环水系统安全稳定运行。

参考文献：

　　[1]徐寿昌 工业冷却水处理技术[M].北京：化学出版社，1985
　　[2]郑能靖、石油化工冷却水处理技术[M] .中国石油化化工总公司生产部，1989
　　[3]方庆发. 冷却水分析和试验方法[M].中国石油化工总公司生产部，1993
　　[4] GB50050－95，工业循环冷却水处理设计规范[S]北京：中国计划出版社，1995

　　作者简介： 张学坤（1964-），男，工程师，毕业于复旦大学，理学学士。