焦化厂循环水系统运行异常分析及处理方法

张纪民 刘立军 张海英

(安阳钢铁股份有限公司)

焦化厂循环水系统运行异常分析及处理方法

张纪民 刘立军 张海英

(安阳钢铁股份有限公司)

焦化厂循环水系统出现水质恶化、设备冷却效果差的现象，导致煤气输送困难、化产品收率降低。通过开发新型药剂、建立药剂模拟评定体系、改变循环水工艺控制方法等手段，保证了循环水系统稳定运行，提高了化产品收率及煤气品质。

循环水 异常 药剂评价体系 稳定运行

0 引言

安钢焦化厂是生产焦炭、焦炉煤气、化产品的化工企业， 8座焦炉设计年产焦炭370万 t、三套净化煤气装置设计处理煤气量24万 m3/h、焦油深加工能力为15万 t/a。煤气和化产品过程冷却采用循环水，循环水共有四套系统，其中两套循环水系统、一套低温水系统及一套制冷机组循环水系统。循环水为开式冷却方式，低温水夏季为闭式循环方式，非夏季为开式冷却方式。

1 存在问题

2015年焦化厂循环水系统和低温水系统出现水中含油、电导率急速升高、水中微生物滋长快等现象，因水质恶化变差，导致煤气和化产品冷却效果变差。因高温煤气输送困难，焦炉煤气被迫放散高达700 m3/h，为降低煤气温度被迫增加60 m3/h工业新水对循环水进行降温置换，造成水资源和煤气的严重浪费。

2 问题分析

2.1 查找泄漏源

从水中含油及电导率急速升高判断，循环水和低温水用户的冷却设备出现泄漏。因低温水和循环水系统共有三十多台冷却设备，其中初冷器有7台。首先需要查找泄漏设备，快速切断泄漏源，再采取后序控制措施,从而阻止循环水深度恶化。

1)冷却器泄漏点查找。分别对低温水系统冷却器、循环水系统冷却器的水侧装置出口和介质出口同时取样化验，对PH值、浊度、碱度、氯离子、含磷、含铁、COD等指标进行分析，经过排查，找出了低温水系统泄漏的1台贫液冷却器和循环水系统泄漏的2台贫油冷却器。

2)初冷器泄漏点查找。关闭初冷器循环水出口阀门后，利用U型液位计对横管初冷器进行分段试压，查出三组循环水管程漏点。同时打开初冷器对软垢、硬垢进行取样化验。

2.2 循环水系统水样、垢样化验

对循环水、低温水系统的水池水样、水池挂片进行化验，得到的数据分别见表1～表4。

现场采集初冷器管内、封头处共3个沉积物样本，沉积物1#(初冷器1层垢样)外观为棕褐色，手感略重；2#(初冷器7层垢样)外观为红棕色，手感略轻；3#(封头垢样)，外观为红棕褐色略带金属光泽。垢样的化学成分分别见表5。

表1 低温水水样化验数据

表2 低温水水池挂片实验数据

表3 循环水水样化验数据

表4 循环水水池挂片实验数据

2.3 水系统化验数据分析

2.3.1 药剂缓释阻垢效果差，导致冷却器和初冷器泄漏

GB50050-2007对循环水设备腐蚀速率的要求为：碳钢腐蚀速率<0.075 mm/a，铜、不锈钢腐蚀速率<0.005 mm/a。循环水水质控制指标见表6。

表6 循环水水质控制指标

水系统化验数据显示硬度、电导率、浊度、COD、含油等均超出控制标准；从低温水、循环水挂片实验看，低温水系统、循环水系统挂片的碳钢、黄铜、不锈钢腐蚀率已超过上限，腐蚀较严重；垢样数据显示Fe2O3高达26%～46%，剖开存在泄漏点的初冷器横管发现为点状腐蚀。从水样、垢样化验数据和管道漏点外观分析，水系统缓释阻垢效果较差，导致设备出现点蚀泄漏，泄漏的碱液进入水系统造成电化学腐蚀，泄漏的油进入水系统后又加剧了垢下腐蚀和微生物腐蚀。多重腐蚀叠加造成循环系统水质恶化。

2.3.2 低温水系统没有旁滤机，煤泥、生物粘泥累积加剧了循环水系统腐蚀

通过垢样分析可以得出，煤泥含量高达10%～40%。认为低温水系统紧邻配煤车间粉碎机和烧结原料矿料场，环境空气中煤粉、灰尘含量高，在开式冷却的环境下进入循环水中。因低温水系统没有旁滤机，大量的杂质、粉尘聚积，加速了水系统微生物繁殖，造成粉尘等粘泥附着在冷却器和初冷器管束，导致阻垢剂不能进入到冷却器金属表面，加快了垢下腐蚀速度。

3 控制措施

3.1 建立药剂模拟评定体系，开发新型优化的水处理剂配方

循环水处理药剂在使用前，仅进行理化指标的检验，而未进行摸拟评定，不能准确反映药剂缓蚀阻垢性能，缓蚀阻垢作用效果不理想。请专家到现场调研，研制开发出了新型水处理药剂配方,使用前进行了模拟评定，从配比方案中选取合适的药剂。配方兼具几方面作用：

1)有效抑制盐类沉积危害。根据R·S·I判定标准，RSI<3.7的水质结垢趋向严重。要抑制盐类沉积，选取阻垢分散性能很好的药剂，利用药剂间的协同效应，并采用水处理工艺控制和药剂控制有机结合，在总硬度和总碱度较高的情况下，一可以起到较好的阻垢作用，二可以起到较好的分散作用使水中成垢物质在缓流处能保持稳定，有效地抑制盐类沉积危害。

2)兼顾药剂对金属的缓蚀作用。任何系统中盐类沉积和金属腐蚀都不能单独发生，盐类沉积物下的垢下腐蚀以及腐蚀产物沉积于设备中是一个矛盾的共同体。因而在抑制盐类沉积的同时，也要兼顾药剂对金属的缓蚀作用，特别是不锈钢、铜的电偶腐蚀。在配方中加入一定量的高效缓蚀剂，能有效地抑制金属的腐蚀。根据腐蚀形成的原因，选用能够阻止溶解氧去极化反应的药剂来控制腐蚀发生；同时加入对阴离子Cl-、SO42-等腐蚀有特效的缓蚀剂来完成腐蚀控制。

3)菌藻及微生物的抑制。控制菌藻及微生物的生长方法：加入强力杀菌灭藻剂。为防止菌藻产生抗药性，采用氧化性和非氧化性杀菌灭藻剂交替使用的方法。

3.2 填补设备短板，降低悬浮物含量

采用先进的纤维转盘旁滤技术，降低低温水悬浮物含量，减少粘泥滋生。因低温水与制冷机组循环水系统相邻，两套水系统开停时间互补。改造低温水管道引入制冷机组循环水旁滤机，实现低温水与制冷机组循环水交替使用纤维转盘滤布旁滤机，清除煤泥、悬浮物，改善了低温水水质。

4 改造效果

通过建立药剂评价系统、调整缓释阻垢药剂配方、加强循环水排污管理、增加纤维转盘滤布机等控制手段，水系统腐蚀速率明显下降，杜绝了水系统设备泄漏现象、低温水浊度明显降低。改造后，循环水、低温水水质合格率达98%以上，煤气和化产过程冷却效果提升，煤气发生量提高了2.044 m3/t，化产品收率增加0.02%，生产稳定运行。优化后的水质化验数据分别见表7、表8。

表7 循环水、低温水水质化验指标

表8 循环水、低温水挂片实验数据

5 结语

焦化厂循环水系统循环量大、换热介质和换热设备多， 生产运行中要实时监控水质化验数据和换热设备运行状况，出现水质变化时，要及时查找原因快速处理。 循环水换热器查漏分析时可以多种方法联合使用确定漏点。可以通过定期排查换热器进出口常规项目的水质指标，同时根据焦化产品特点增加COD、氨氮、含油等指标化验，建立循环水换热器水质数据库，寻找换热器不同介质泄漏的规律和特点，建立一种快速查漏方法，并建立对应的循环水药剂处理配方，有效减轻换热器泄漏后水质的恶化程度，快速改善循环水水质。

[1] 何建平，朱占升.炼焦化学产品回收与加工[M].北京：化学工业出版社，2016:34-39.

[2] 祁鲁梁，李本高.冷却水处理技术问答[M].北京：中国石化出版社，2003:138-145.

[3] GB50050-2007《工业循环冷却水处理设计规范》[S].

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ANALYSIS AND TREATMENT ON ABNORMAL OPRATION OF CIRCULATING WATER SYSTEM IN COKING PLANT

Zhang Jimin Liu Lijun Zhang Haiying

(Anyang Iron and Steel Stock Co., Ltd)

The deterioration of water quality and the poor cooling effect of the equipment in the circulating water system of coking plant appeared, resulting in gas transportation difficulties, product yield decreased. The development of new pharmaceutical agents, establishing the simulation evaluation system, changing the water circulation process control and other means are carried out to ensure the stable operation of circulating water system, improve product yield and quality of the gas.

circulation water abnormal drug evaluation system stable operation

民，教授级高工，河南.安阳(455004)，安阳钢铁股份有限公司办公室；

2017—3—20