煤氣凈循環(huán)水系統的腐蝕結垢問(wèn)題及措施

●48有色冶金節能口環(huán)保與綜合利用煤氣凈循環(huán)水系統的腐蝕結垢問(wèn)題及措施鄭關(guān)平(中金嶺南韶關(guān)冶煉廠(chǎng)，廣東韶關(guān)512024)[摘要]介紹了煤氣凈循環(huán)水系統目前較為嚴重的腐蝕和結垢情況,分析了腐蝕結垢原因,通過(guò)添加緩蝕阻鈣劑、加大供水量和加強管理,取得了初步效果。[關(guān)鍵詞]煤氣凈循環(huán)水系統; 腐蝕;結垢;緩蝕阻垢劑[中團分類(lèi)號] TQ520.8[文獻標識碼] B[文章編號] 1008 -5122(2013)04 -0048 -04Corrosion and Scaling of Coal Gas Purification CirculatingWater System and Its SolutionsZHENG Guan-pingAbstract: The serious corrosion and scaling of coal gas purifcation circulating water system at present wereintroduced, and the causes for corrosion and scaling were analyzed. The preliminary effects were realized byadding corosion inhibitor and decalcifying agent，increasing water supply and improving management.Key words: coal gas purification circulating water system ; corrosion; scaling; corrosion inhibitor and de-calceifying agent直流式改造而來(lái),并無(wú)設置旁慮裝置,而是連續向獨0前言循環(huán)系統排濃縮水以改善凈循環(huán)系統水質(zhì)。系統冷發(fā)生爐煤氣是燒結機、鼓風(fēng)爐熔鉛爐及精餾塔卻的主要部位是煤氣爐爐頂水夾套和出口管水夾等的重要熱源,煤氣爐的安全穩定運行對生產(chǎn)組織套,并且是爐底水封和水力逆止閥兩安全裝置的水至關(guān)重要。隨著(zhù)國家對工業(yè)生產(chǎn)廢水排放標準日益源,這些部位的材質(zhì)均為20"碳鋼,爐頂水夾套水溫提高,韶關(guān)冶煉廠(chǎng)已實(shí)現廢水零排放,各生產(chǎn)用水實(shí)為70~90C ,爐出口管水溫為40~50 C,爐頂水夾行梯度用水制度,發(fā)生爐冷卻水系統于2011年7月.套底板和爐出口管水夾套內管是容易腐蝕的部件，由直流式改為敞開(kāi)式閉路循環(huán)冷卻系統。隨著(zhù)這一爐底水封和水力逆止閥若腐蝕穿孔失效將帶來(lái)較大冷卻水方式的改變,煤氣凈循環(huán)水系統出現了較為安全隱患。系統現狀如表1所示。嚴重的腐蝕和結垢問(wèn)題,這已經(jīng)影響到煤氣的穩定表1凈循環(huán)水系統現狀供應與煤氣爐的安全運行,因此有必要對此進(jìn)行分析探討并找出解決措施。煤氣凈循環(huán)水系統參數循環(huán)泵流量/m'.h-' .2001凈循環(huán)水 系統介紹循環(huán)泵數量/臺-用一備煤氣凈循環(huán)水系統由9臺煤氣爐的小循環(huán)組運行時(shí)間/月1:保有水量/m’40成,目前根據工廠(chǎng)需求只開(kāi)了6臺,預計2013年將冷卻塔進(jìn)出水溫差(平均值)/C20左右.要按照7開(kāi)2備的模式運行,系統系2011年7月由補充水水質(zhì)管網(wǎng)水有無(wú)旁濾器中國煤化工無(wú)[收稿日期] 2013-04 -06換熱器主要楊.MYHCNMH G=1.67E0*碳鋼[作者簡(jiǎn)介]鄭關(guān)平(1975-),男,湖南岳陽(yáng)人,大學(xué)本系統目前現物科,工程師,長(cháng)期從事煤氣生產(chǎn)管理工作。自然濃縮,不加藥處理.2013年8月第4期煤氣凈循環(huán)水系統的腐蝕結垢問(wèn)題及措施鄭關(guān)平●49●表2系統水質(zhì)分析2系統存在的主要問(wèn)題分析項目單位補水系統循環(huán)水2.1腐蝕和結垢pH7. 377. 97凈循環(huán)水系統自2011年7月改為循環(huán)冷卻系電導率μs/cm1 6465 385統后已出現較為嚴重的腐蝕和結垢問(wèn)題,這已影響總賊度mg/L5126到煤氣的穩定供應與煤氣爐的安全運行?？傆捕?02642011年7月以來(lái)煤氣爐因凈循環(huán)水系統腐蝕濁度NTU38127嚴重被迫提前停爐檢修,3" .6"、7"、8"爐爐頂水夾套氯離子mg/14233與爐身水夾套隔板腐蝕穿孔，爐身水夾套蒸汽進(jìn)人總鐵0. 655. 40爐頂水套形成沖擊,爐面有輕微顫動(dòng)并發(fā)出沉悶響懸浮物11814324濃縮倍數1.321.67聲,爐身水夾套軟化水進(jìn)人凈循環(huán)水系統出現溢流，因存在安全環(huán)保隱患作停爐檢修處理。3'、9°爐爐(1)補水水質(zhì)較差,懸浮物含量較高,容易在系頂水夾套中的探火孔錐體腐蝕穿孔,凈循環(huán)水滲漏統管道內沉積淤泥及軟泥。到煤氣爐內造成局部爐溫過(guò)低,使煤氣中氧含量升(2)補水總硬度的濃縮倍數1.32小于系統濃高超標煤氣質(zhì)量下降,因煤氣質(zhì)量下降和爆炸風(fēng)險縮倍數1.67,系統有鈣硬沉積在管道。較高被迫停爐檢修。供水管路及爐出口管腐蝕穿孔(3)系統的電導率和獨度較高,系統會(huì )有沖刷點(diǎn)較多,有白色微黃粉末狀物質(zhì)附著(zhù)在管道外壁上，腐蝕,氯離子會(huì )在高溫的垢下加速腐蝕。需要經(jīng)常搶修處理,影響系統穩定供水。通過(guò)對比凈循環(huán)水系統用水方式改變前后的腐在煤氣凈循環(huán)水系統出現這些比較嚴重的腐蝕蝕情況,發(fā)現目前腐蝕情況有明顯加快的趨勢。情況后,在檢修工作中進(jìn)行了詳細檢查,發(fā)現有如下3原因分析問(wèn)題:(1)爐頂水夾套底板上附著(zhù)- 層厚約30 -40(1)爐頂水夾套內腐蝕物及懸浮物沉積形成的mm沉積物,外表呈鐵銹色內里呈褐色,清理干凈后軟泥沉積在水夾套底部,形成沉積物腐蝕(]。在沉發(fā)現底板有大量深淺不一的腐蝕坑,嚴重者直徑約積物下面形成縫隙區,在這些縫隙區內的溶液中由10 mm、深約2~3 mm;爐出口管水夾套也存在類(lèi)似于沉積物的阻隔作用,氧要得到補充非常困難,而在的情況?？p隙外的金屬表面上的溶液,氧的供應很充分,因而(2)爐頂水夾套與爐身水夾套隔板焊縫部位開(kāi)縫腺外是富氧區一-陰極，而縫腺內則是貧氧裂,寬約3~5 mm、長(cháng)約100 mm;爐頂水夾套與爐身區一陽(yáng)極,縫隙區形成的氧濃差電池造成的腐蝕水夾套隔板腐蝕穿孔，直徑約20mm;加煤機喇叭口部位發(fā)生在縫隙之內,也即是在沉積物下面。由于與爐頂水夾套底板焊縫處開(kāi)裂,長(cháng)約100mm,寬約2水夾套外徑達到3.5 m,以及支撐水夾套面板的需~3 mm;探火孔錐體一般在爐頂水夾套水線(xiàn)附近腐要,在水套內設置了4塊加強筋板,增加了水流阻蝕穿孔,呈長(cháng)約40~50mm、寬約20~30mm不規則力,有利于腐蝕物等的沉積,加快了底板腐蝕;水夾孔狀。套底板受爐內流動(dòng)高溫煤氣(470 ~550 C)傳熱和(3)地下池池壁上附著(zhù)一層黑色水垢,約2~3爐高溫料層(約1000C)傳熱影響,此處溫度較高，mm厚,凈循環(huán)水呈黃褐色，地下水池和爐頂水夾套.高溫和水的汽化將加快底板腐蝕。上部漂浮著(zhù)一層黃褐色泡沫。(2)探火孔錐體腐蝕穿孔的原因主要是由于在..2 系統水質(zhì)差不同深度的水中溶解氧濃度不同造成氧濃度梯度產(chǎn)根據《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規范》“2和生生氧濃差電池。產(chǎn)實(shí)際要求,分別從煤氣凈循環(huán)水系統中取了循環(huán)(3)爐出"r 中國煤化工K線(xiàn)腐蝕,下冷卻水和系統補水的水樣化驗分析,以了解目前凈部則是沉積物MHCNMHG更嚴重。循環(huán)水系統的運行狀況,見(jiàn)表2。(4)存在應力閥蝕開(kāi)裂,機積物相水垢使水夾由表2分析可知:套換熱不均形成熱應力檢修時(shí)的焊接應力以及腐50.有色冶金節能口環(huán)保與綜合利用.蝕的共同作用引起焊縫開(kāi)裂。出時(shí),循環(huán)冷卻水的總堿度JDm應與補充水的總堿(5)凈循環(huán)水系統水溫較高(70 ~90 C),腐蝕度JD#成線(xiàn)性關(guān)系,即JD麗=kJD#(k為濃縮倍速率也相對較快。在開(kāi)放系統中,開(kāi)始時(shí)腐蝕率隨數)。ken與h,同步增長(cháng),0A=ka- -kmp=0。由于水溫升高而變大,水溫每升高10 C,鋼鐵的腐蝕率冷卻水在濃縮過(guò)程中,水中CO2不斷逸出,pH不斷約增加30%,到80C時(shí)達到最大。這是由于水溫上升,導致水中的重碳酸鹽的平衡破壞,CaCO3晶體升高時(shí),氧擴散系數增大使溶解氧更容易達到陽(yáng)極從溶液中析出,即出現沉淀析出現象,此時(shí)sA不再表面而發(fā)生去極化作用;溶液電導率增加,腐蝕電流為0,-般以OA =0.2為實(shí)驗精度,認為此時(shí)結垢已增大;水的粘度降低有利于陽(yáng)極和陰極的去極化作經(jīng)形成,對應的濃縮倍數k(即ker-)稱(chēng)為極限濃縮用3]。倍數,對應的濃度稱(chēng)為極限碳酸鹽濃度。加人阻垢(6)由于梯度用水要求,補水水質(zhì)較差和排污劑后,評定得到的極濃縮倍數越大,阻垢性能越好。量較少使得系統水質(zhì)較差,電導率、總硬度、懸浮物、表4掛片試驗氯離子的含量較高。緩蝕阻垢劑/ mg.Ll004解決措施碳鋼掛片腐蝕速率/ mm.a~0. 0510. 0320.019根據系統水質(zhì)和腐蝕結垢情況可知,本系統的(2)實(shí)驗水質(zhì)(表5)解決措施應以防止垢下腐蝕為主,結垢為輔,具體措表5極限碳酸鹽硬度試驗水質(zhì)單位:mg/L施如下:Ca2+總堿Mg2+(1)加大供水量,提高水流流速,有利于降低系(以CaCO,計) (以CaCO,計) (以CaCO,計)c1- SO2統水溫、減少懸浮物和腐蝕物沉積,從而減緩腐蝕。124. 9090. 86150. 04400.78 132. 30雖然加大供水量將增加能耗,但同時(shí)考慮到水量增加后在工藝上有利于降低煤氣溫度,減少煤氣中的(3)終點(diǎn)判斷含水量,整體而言加大供水量是有利的。OA=(Cl:/CI# - JDw/JD#)≥0.2(2)加強管理，在做好煤氣濁循環(huán)水系統和凈式中:Cl元循環(huán)冷卻水中的含量, mg/L;循環(huán)水系統水量平衡的前提下適度加大凈循環(huán)水系CI#一補充水中的含量,mg/L;統向濁循環(huán)水系統的排污量(每天30m'左右),以JD麗一-循環(huán)冷卻水中的總堿度,mg/L;.改善凈循環(huán)水質(zhì)。JD#一 補充水中的總堿度,mg/L。(3)最為根本的就是要通過(guò)加藥處理來(lái)改善凈(4)試驗結果(表6)循環(huán)水系統的水質(zhì),實(shí)現緩蝕阻垢的目的。表6極限碳酸鹽硬度試驗4.1緩蝕阻垢劑試驗藥劑名稱(chēng)劑量/mg.L-' 總堿/mg*L-'OA緩蝕阻垢劑的腐蝕試驗一-旋轉 掛片法[°!40305. 743. 4950. 13(1)試驗水質(zhì)(表3)緩蝕阻鈣劑5o303. 563. 4910. 15表3掛片試驗水質(zhì)50300. 663.4890.18"HH(以CaCO,計) (以 CaCO,計) (以 CaCO,計)4.3用碳酸鈣沉積法測定緩蝕阻垢劑性能[5]7.10350.7144.51134. 40(1)測試條件(表7)表7阻垢性能測定的試驗條件(2)掛片:黃銅、碳鋼,面積28 mm2(3)溫度:40 CH,Ca2*HCO, .時(shí)間/溫度/濃度(4)時(shí)間:96 h(以CaCO,計) (以CaCO,計) h(5)試驗結果(表4)8.0中國煤化工場(chǎng)40.50.804.2緩蝕 阻垢劑的極限碳酸鹽硬度試驗1.H. CNMH G(1)試驗原理(2)阻垢任能測定(衣0)冷卻水在循環(huán)過(guò)程中不斷濃縮,在沒(méi)有沉淀析由以上實(shí)驗可知,此緩蝕阻垢劑緩蝕和阻鈣性.2013年8月第4期煤氣凈循環(huán)水系統的腐蝕結垢問(wèn)題及措施--鄭關(guān)平51●能較好,應能解決凈循環(huán)水系統腐蝕和結垢的問(wèn)題。顯下降,其它指標也有所改善。從實(shí)際運行情況來(lái)2012年10月底在凈循環(huán)水系統開(kāi)始按照60mg/L看,爐頂水套、探火孔等沒(méi)有出現穿孔及焊縫開(kāi)裂的濃度投加藥劑,加藥后水質(zhì)分析如表9所示。情況,說(shuō)明系統水質(zhì)得到改善,治理腐蝕和結垢取得表8阻垢性能測定試驗單位:mg/L了初步成效。藥劑名稱(chēng)劑量Ca2*總賊pH率/%5結束語(yǔ)120. 00.44.84 8.1通過(guò)投加緩蝕阻鈣劑來(lái)改善水質(zhì)并加強工藝控40122. 4530.26 8.30 93.78制和日常管理,可以有效改善凈循環(huán)水系統的水質(zhì),緩蝕阻垢劑50123. 3540.31 8.28 94. 56減緩腐蝕和控制結垢情況。30136. 7844.98 8.27 95.12[參考文獻]表9投加緩蝕阻垢劑后系統水質(zhì)[1] CB50050- -2007 工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規范[S].電導率/濁度總臧總硬2]金熙等.工業(yè)水處理技術(shù)問(wèn)答及常用數據[M].北京:.分析時(shí)間pl總鐵μus.cm~' NTU度度離子化學(xué)工業(yè)出版社,1997:274-349.2012-11-23 7.97 5385 127 1264 5.233[3] 李本高，等.現代工業(yè)水處理技術(shù)與應用[M].北京:2012-11-29 6.95 3229 66 12202 3.65中國石化出版社,2004:35 -112.2012-12-14 8.15 5172 144 208 278 8.3 209[4] GB/T18175- -2000水處理劑緩蝕性能的測定旋轉掛片法[S].2013-10-247.96 3098 94 140 170 8.2 335[5] GB/T16632- -2008 水處理劑阻垢性能的測定碳酸鈣2013-10-27 9.20 76029 26230沉積法[S].2013-20-25 8.82 989 26.3 138 190 4.672013-20-28 7.98 861 34 126 238 3.8 218對比投加藥劑前后電導率、濁度等指標均有明(上接第21頁(yè))投人變小,而且在降低熱損失方面的效果非常明顯。以第-一個(gè)方案為基準,其他各個(gè)方案與其相比通過(guò)對爐底的深人研究,其結果對以后的陽(yáng)極焙燒較所得數據如上表所示。從表中可以看出方案2焙爐爐底結構設計具有一定 的指導意義,有助于在今燒爐爐底砌體及熱損失總成本差數百分比隨著(zhù)使用后的工程設計中逐步完善陽(yáng)極焙燒爐的爐底結構。年限的增加變化不大，比較平穩;方案3、方案4、方案7和方案8焙燒爐爐底砌體及熱損失總成本差數百分比隨著(zhù)使用年限的增加而逐漸增大。而方案5[1]楊世銘,陶文銓. 傳熱學(xué)(第三版)[M].北京:高等教和方案6焙燒爐爐底砌體及熱損失總成本節約的效育出版社,1998 ,12: 423.果都非常明顯。[2鋼鐵廠(chǎng)工業(yè)爐設計參考資料[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1979,5: 79 -83.4結論[3] 梅熾等. 有色冶金爐設計手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2001 ,2: 254 - 267.通過(guò)對8種不同底部結構的造價(jià)、蓄熱以及散[4]梅熾等. 有色冶金爐設計手冊[M].北京:冶金工業(yè)熱損失的比較分析,認為文中第5方案是陽(yáng)極焙燒出版社,2001 ,2: 98 -99.爐爐底的砌筑結構的最佳方案,不但其前期一次性中國煤化工MHCNMH G.