循环冷却水系统化学清洗预膜技术的应用

张伟星，杨文林，邢利群

（内蒙古亿利化学工业有限公司，内蒙古鄂尔多斯014300）

循环冷却水系统化学清洗预膜技术的应用

张伟星，杨文林，邢利群

（内蒙古亿利化学工业有限公司，内蒙古鄂尔多斯014300）

介绍了内蒙古亿利化学工业有限公司循环冷却水系统化学清洗预膜时的粘泥剥离、清洗、预膜等过程及其效果评价。

循环冷却水；化学清洗；预膜

1 循环冷却水系统简介

内蒙古亿利化学工业有限公司是由亿利资源集团、上海华谊（集团）公司和神华集团神东电力公司共同出资新建的大型化工企业。公司循环冷却水系统向PVC、烧碱等分厂的工艺设备等提供满足要求的冷却水。循环冷却水系统的有效容积为15 722m3，循环水量约为33 000m3/h，经8台循环水泵分供于全厂的换热设备。其中循环供水系统分为2套，（一线）一套供水管网系统设Q=5 500m3/h，H=55m的循环水泵5台（四用一备），主要用户是PVC冷冻、烧碱装置、空压站、VCM装置等，循环水量为22 726~ 27 198m3/h，来自循环水站，接管管径DN 2 000mm；（二线）另一套供水管网系统设Q=5 500m3/h，H=63m的循环水泵3台（两用一备），主要用户是PVC装置、乙炔装置、制氮等，循环水量为8 735~10 780m3/h，来自循环水站，接管管径DN 1 400mm。循环回水管为一套，循环回水量为31 461~37 978m3/h，用户使用后经收集回到循环水站，循环水站的接管管径为DN2 400mm。

2 清洗预膜前冷却水系统运行状况

清洗预膜前水质数据情况见表1。

表1 清洗预膜前水质数据分析

日常运行加药方式见表2。

按表2加药方式完成加药后，用75%浓硫酸调节pH值（手工加药）到8.0~8.5，然后用次氯酸钠作为氧化杀菌剂（手工加药），控制余氯质量分数为0.3~0.7mg/L。

表2 日常运行加药方式

3 清洗预膜的必要性及过程

循环冷却水系统于2006年5月投入运行，2006年7月进行了一次清洗预膜，通过2年多的运行，发现部分管道及换热设备有结垢、腐蚀及污堵现象发生，分析其原因有以下几点。（1）由于补水水质不稳定，发生含盐量、浊度、铁等指标频繁升高现象，影响循环水水质。（2）循环水系统在清洗预膜时有一些管道、设备不在线，清洗预膜不彻底。（3）后期技改、维修的管道、设备没有进行清洗预膜。（4）由于天气及周围环境等原因有杂质混入敞开式冷却塔的循环水中。

循环冷却水系统的化学清洗及预膜是冷却水处理的关键步骤与核心内容。由于该公司工业用水采用硬度较高的黄河水，增加了水处理方案的实施难度，搞好冷却水系统的化学清洗预膜，对保持安、稳、长、满、优生产，具有十分重要的作用。

为做好冷却水化学清洗预膜，利用停车检修时间请通用电气公司对循环冷却水系统进行彻底的清洗预膜。

本次洗清预膜所投加药剂明细见表3。

表3 清洗预膜投加药剂明细表

4 粘泥剥离、化学清洗

4.1 粘泥剥离

若在日常运行中没有定期投加NX1100和BD1501，则需要在停机前一二周内进行粘泥剥离。

若日常运行中定期投加NX1100和BD1501，可将这次粘泥与清洗预膜同时进行，在化学清洗时放在MS6201前即可。

粘泥剥离过程药剂投加量见表4。

4.2 化学清洗

化学清洗是在系统中添加化学药剂，如络合剂、分散剂及杀菌剂来去除新系统在安装过程中产生的铁锈和油脂以及泥沙等，提供干净的金属表面，使预膜时能迅速建立保护膜。

表4 粘泥剥离过程药剂投加明细表

化学清洗药剂投加量见表5。

表5 化学清洗过程药剂投加明细

化学清洗前的准备工作如下。

（1）事先通过人工机械方法清理干净系统内杂物。

（2）换热设备调试吹扫完毕后，闭合整个循环水系统。

（3）首先用水彻底冲洗系统并检查泄漏，如有泄漏的地方，需维修解决。

（4）冲洗置换后，水排出口的浊度降至＜20NTU，铁的质量浓度＜3mg/L时，表示水冲洗结束。

（5）清洗预膜处理所需的药剂运送到投加位置。

（6）旁滤器停止运行，回水不上塔运行。系统内如有较精密的在线仪表、仪器，在清洗过程中，可在不影响生产的情况下隔离出系统。

（7）对集水池进行补水。不必完全充满，在系统中只须足够的水供循环泵抽吸即可，按设计的速度开始循环，水的最小流速度不得低于1.5m/s。

（8）清洗前，监测循环水的pH值、电导率、钙硬度、浊度、总铁、总碱度各1次。

化学清洗工作如下。

（1）在系统水流湍急处，投加阻垢分散剂PY5200（100×10-6），投加AZ8104和NX1100。

（2）大剂量地投加氧化性杀菌剂氯气，直到系统余氯质量分数达到0.4×10-6~0.7×10-6。维持余氯质量浓度为0.4~0.7mg/L维持2~4 h，然后维持清洗期间的余氯质量浓度为0.2~0.5mg/L。

（3）当余氯质量浓度达到0.5mg/L时，在系统水流湍急处，投加BD1501（30×10-6）。此间可能会有大量泡沫，可以适当投加消泡剂AF1440。

（4）投加阻垢分散剂PY5200（100×10-6），投加AZ8104和NX1100。

（5）加硫酸将循环水的pH值降至7.0左右。

（6）逐步投加络合剂MS6201（500×10-6）。

（7）加硫酸迅速将循环水的pH值调至5.5~6.5。

（8）挂入监测用的碳钢、铜和不锈钢挂片。

（9）循环清洗48 h左右。清洗期间，每2 h监测循环水的pH值1次；每4 h监测循环水的电导率、浊度、总铁各1次；每8 h分析循环水的钙硬度和总碱度各1次。清洗期间，严格控制系统中pH值在要求范围内，监测系统中浊度、电导率、铁离子等的变化趋势。当系统中的浊度和（或）铁的含量趋于稳定，表示系统清洗洗结束。

（10）清洗结束后，应将循环水全部排空，排空时间不应超过12 h，同时对循环水系统内的杂质进行清理，系统排空后至再充满水，运转时间不应超过6 h。若以上条件不满足，请采用大排大补的方式进行水置换。从开始置换到降至浊度＜20 NTU，Fe的质量分数＜3×10-6的时间不应超过36 h。

粘泥剥离及化学清洗过程分析分别见图1、图2、图3和图4。

从以上各图可以看出，在粘泥剥离及化学清洗过程中，pH值一直控制在3.5～6.5，药剂浓度总磷质量浓度也控制为≥18mg/L，过程控制良好。同时也可以看到，清洗初期总铁和浊度上升很快，说明铁锈和沉积物正在大量被清洗出来，后期逐渐趋于稳定，而药剂含量趋于稳定，到10月8日6时，清洗结束，开始进行排污。

5 预膜

10月9日上午，开始清理塔下集水池，并于当晚开始补水，13日，经水质分析，符合预膜条件，当日下午开始加药预膜。

（1）预膜前，分析循环水的pH值、电导率、浊度、总铁、钙硬度、总碱度、正磷各1次。

（2）旁滤器开始运行，根据系统热负荷大小，调整系统回水部分上塔运行。

（3）在系统水流湍急处，冲击时投加分散剂PY5200（100×10-6）、AZ8104（30×10-6），同时加入消泡剂。

（4）加酸调整循环水pH值至7.0~8.0，然后，投加缓蚀剂MS6209（80×10-6）。

（5）大剂量投加氯气，使余氯质量浓度达到0.3~0.5mg/L，并维持2h，然后停止投加氧化性杀菌剂。

（6）加硫酸控制循环水的pH值为6.8~7.2，控制预膜时正磷质量浓度为30~40mg/L。

（7）挂入监测用的碳钢，不锈钢和铜挂片。

（8）每4 h，监测循环水pH值、电导率、钙硬度、浊度、总铁、总碱度、正磷各1次。

（9）预膜期间，如有正磷质量分数较低（低于25×10-6），可以补加少量MS6209。

（10）预膜时间长短与系统的热负荷有较大关系，如系统基本无热负荷，可预膜72~96 h。如系统有一定热负荷，可以预膜约48 h。

（11）预膜结束后，如果系统长期无热负荷，可以不必大量排污，直接转入冷态过渡运行阶段，无需进行基础投加。

预膜过程中水质分析情况见图5、图6。

由图5、图6可见，预膜期间，pH值始终在方案要求的范围内，且前半段基本维持为7.0~8.0，后期控制为6.8~7.2。此外通过后续补加缓蚀剂MS6209，把正磷质量分数始终控制为10×10-6以上，有力地保证了预膜效果。在预膜过程中，分析化验室监测正磷质量分数的变化，即采用0.22μm的膜来过滤水样，检测过滤前后的正磷质量分数，若两者结果相差较大，就表示药剂和钙等杂质结合为大颗粒分子，无法通过滤膜，循环水系统有沉积风险。每天实际检测数据表明，过滤正磷质量分数的差值≤2×10-6，完全符合要求。

6 效果评价

6.1 清洗效果评价

监测挂片情况见表6。

在化学清洗过程中，通过监测挂片的情况及腐蚀率来看，铜挂片腐蚀率≤0.5 g/（m2·h），碳钢挂片腐蚀率≤3 g/（m2·h），不锈钢挂片腐蚀率≤0.5 g/（m2·h），完全符合国家标准。

表6 清洗后监测挂片情况

10月8日下午，通过拆除VCM分厂循环水管道可看出，清洗效果非常明显，管道表面的锈镏、粘泥都已消失。

6.2 预膜效果评价

预膜效果评估标准是挂入碳钢、不锈钢及铜合金挂片观察预膜效果。预膜后的碳钢挂片，用硫酸铜溶液做滴液试验，变色时间应大于10 s。

选用化验室配置的5%硫酸铜+15%氯化钠溶液，由化验室完成该滴定试验。

此次的预膜方案与国内的预膜方案有所区别，没有投加很高浓度的缓蚀剂而形成很厚的保护膜。在预膜时只形成较薄的一层保护膜，而更注重预膜后的系统缓蚀保护。

通过观察预膜放入前与滴定时的挂片，最终预膜挂片变色时间平均为25.09 s，肉眼能清晰分辨出挂片上彩色有膜层，预膜挂片硫酸铜点滴实验时间大于10 s，符合国家标准。

7 预膜实际效果

10月16日下午，通过拆除VCM分厂循环水管道，查看预膜效果非常明显，在管道表面形成了一层均匀、致密的具有明显缓蚀作用的沉积膜。

8 小结

在循环冷却水系统日常运行过程中，需注意以下几个方面。

（1）严格控制工艺控制指标，将浓缩倍数调整在合适的范围之内。

（2）加强水质检测，注意每天水质数据的变化，及时发现问题，调整加药。

（3）建立数据档案，包括每天的水质检测数据、药剂消耗量、主要换热器进出口温差等数据，并定期进行分析，及时改进。

（4）采用在线仪表精确控制加药，比如目前流行的在线分析药剂技术。

（5）应尽量采用质量好的设备，提升监测、加药装置的可靠性，减少过量加酸或加酸不足等事故。

（6）每年宜进行一次循环冷却水系统清洗预膜。

Application of chem icalcleaning prefilm ing technology in circulation coolingwater system

ZHANGWei-xing,YANGWen-lin,XING Li-qun
(InnerMongolia YiliChemical Industry Co.,Ltd.,Ordos014300,China)

The procedure of stripping,cleaning and prefilming of gumbo of chemical cleaning prefilming in circulating cooling water system and its effects in Inner Mongolia Yili Chemical Industry Co.,Ltd.,were introduced.

circulation coolingwater;chemical cleaning;prefilming

book=18,ebook=153

TQ085+.4

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1009－1785(2010)08－0018-04

2010-04-09