化學清洗作為循環水系統的一種前處理手段,在各個行業中都得到了廣泛的地應用,清洗是一項很重要的處理過程,它直接關系到水處理的預膜和今后的正常操作??梢钥隙?,如果循環水系統內存在著大量的泥沙、油污、浮銹等雜質,那么緩蝕劑的保護膜極難形成,或者使預膜效果急劇下降。造成的后果是:生產時水系統污染嚴重、濁度增大,腐蝕快且污垢嚴重。所以要使水處理工作充分發揮作用,對設備進行清洗和凈化是十分必要的。
目前,在我國進行的清洗工作中,利用各類酸進行清洗最為普遍,取得了令人矚目的成果。酸洗的有點是迅速徹底,清洗效果好;缺點是要在停產時進行。這一點對一些大型的鋼鐵、化工企業來說,困難較大。這就提出了一個問題,即要求對循環水系統進行不停車的化學清洗。下面就某一大型鋼廠的不停車清洗工作做一介紹。
一、現狀
不停車進行化學清洗是一種利用有機螯合劑、分散劑等化學藥劑,通過化學作用講管道和設備表面的浮銹、油污、污垢等清洗干凈的方法。經過這種清洗可使循環水系統的管道和設備的金屬表面處于活化狀態,有利于金屬保護膜的生成。
某一大型鋼鐵企業的水量情況表
循環水量 |
保有水量 |
冷熱水溫差 |
蒸發水量 |
排水量 |
補充水量 |
濃縮倍數 |
2500 m3/h |
2000 m3/h |
12℃ |
38.4 m3/h |
76.8 m3/h |
115.2 m3/h |
1.5 |
該廠使用的循環冷卻水是有回用水和地下井水混合而成,鈣硬度和堿度經常在240~330㎎/L和210~250㎎/L(均以CaCO3計)。在運行過程中,出現換熱效率嚴重下降,影響了工廠的正常生產。為此,決定對該循環水系統進行投加水質穩定劑處理,防止水系統的腐蝕的結垢。經過論證,認為在投加水質穩定劑之前必須對系統進行一次清洗。根據工廠的狀況不能停止生產,所在要求對該系統進行不停車清洗。該循環水水質分析如下:
總硬度 Caco3計(mg/l) |
鈣硬度 Caco3計(mg/l) |
膜硬度 Caco3計(mg/l) |
堿度 Caco3計(mg/l) |
總溶固 Caco3計(mg/l) |
ph |
水溫 ℃ |
SiO2 mg/l |
Cl- mg/l |
總鐵mg/l |
電導率 uΩ/L |
548.0 |
398.0 |
162.9 |
324.4 |
723.4 |
7.44 |
32 |
25.0 |
78.0 |
0.05 |
104 |
采用Langlier和Ryzner指數進行判斷。
Langlier:Is=PH-PHS
Ryzner:S=2Phs-ph
其中:phs=(9.3+A+B)-(C+D)
查表:A=0.18 B=1.8 C=2.2 D=2.5
PHS=(9.3+0.18+1.8)-(2.2+2.5)
Is=7.44-6.57
S=0.87>0,屬于結垢型水
S=2×6.57-7.44=5.7
3.7<S<6.0,屬結垢型水
通過水質分析和現場觀察,可以知道系統的循環水質手藝結垢型水質。
二、清洗劑的選擇
由于是不停車清洗,難以采用酸洗方法,因此選用清洗劑進行清洗。根據現場情況分析,該系統以結垢、粘泥為主,通過實踐選用下列物質作為清洗劑。
1、強力清洗劑WS-101,該產品不含腐蝕性的酸和堿。對金屬設備不會造成腐蝕,具有較好的滲透力和去污力,可以滲透到污垢的內部,使污垢脫落。
2、分散劑N-4。該產品由丙烯酸和丙烯酸酯共聚而得,對磷酸鈣、碳酸鈣、氧化鐵、污泥有特殊的阻垢分散作用,適用的PH范圍廣。
3、高效緩蝕阻垢劑PC-603,。該產品是一種含有多元醇磷酸脂(主要是六元醇磷酸酯)、聚磷酸鹽和磷酸鹽的復合化學成成份的水質穩定劑。對不銹鋼、碳鋼具有優良的緩蝕效果,對于銅、鉛也有一定的緩蝕作用,并具有一定的阻垢性能。
三、清洗過程及檢測結果
該系統循環水量較大,工作時有大量補充水,所以對該系統清洗要求速度快,預計時間在24~32小時。
1、一次性投入WS-101清洗劑400kg,保證系統中藥劑濃度為160mg
/L,運行2小時。
2、投入N-4分散劑250kg,保證系統內藥劑濃度無100mg/L,運行1小時。
3、投入PC-603緩蝕阻垢劑100kg,使系統內緩蝕劑濃度達到40mg/L。
4、如果補加水量,按上面濃度補加WS-101,N-4,PC-603。
清洗過程中,每隔2小時測定一次循環水濁度和總鐵,發現水質的濁度由3mg/L逐漸上升到10.9mg/L,不再變化;總鐵含量由0.018mg/L上升到0.019mg/L,不再變化。因此可以認為系統已清洗完全,時間為24小時?;瘜W清洗時的水質分析如下:
含量 |
項目 | |
濁度mg/L |
總鐵mg/L | |
最大 |
10.91 |
0.19 |
最小 |
0.0 |
0.018 |
平均 |
6.50 |
0.16 |
清洗結束,進行排污,同時補充水量,使水的濁度、總鐵的含量達到要求,進行預膜處理。
四、效果的意義
該工廠采用不停車清洗工藝,對該廠的循環水處理的工作起到了理想的效果。未采用清洗就投入水處理藥劑時,結垢問題從未得到真正的解決。此次清洗后,進行48小時的預膜,通過掛片實驗,預膜效果優良,轉入正常操作,經過半年多的運行結果表明,系統未發生結垢和腐蝕問題,促進了工業生產。
通過該實例介紹,可以知道不停車清洗具有十分重要的實用意義,首先不影響生產,也不受時間和其他條件限制。由于不用酸,因而它的適應性和應用領域廣泛,尤其對于大型企業最為實用,是一個值得繼續深入開展的工作。目前不停車清洗采用的清洗劑成本較高,有待于開發新型優質價廉的產品以滿足不停車清洗的要求。