空冷塔冷冻水喷淋装置及填料结垢分析与控制

《空冷塔冷冻水喷淋装置及填料结垢分析与控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、空冷塔冷冻水喷淋装置及填料结垢分析与控制赵云春(武钢集团昆明钢铁股份有限公司红河钢铁有限公司动力能源厂，云南省红河州蒙自市雨过铺镇661199)摘要：介绍了武昆股份两套空分设备空冷塔喷淋装置和填料结垢现象，分析了成垢原因，阐述相应的处理措施，同时提出了防范控制措施。关键词：空冷塔；喷淋装置；填料；结垢；分析；防范控制前言结垢是空分设备氮水预冷系统、低温循环水系统中水质控制的主要问题之一。结垢可以发生在系统的任何部位，特别是氮水预冷系统中空冷塔低温水喷淋装置或填料(鲍尔环)结垢造成偏流，水分将被带入分子筛吸附器，造

2、成带水事故，给空分设备带来严重危害。水垢的形成会降低介质间的传热效果。水垢的沉积会引起设备和管道的局部腐蚀，减少水流的截面积，增大水流阻力和输入能量。通过行之有效的控制来阻止和抑制水垢形成，特别是低温水水垢的沉积，以保证空分设备安全、稳定、高效、长周期运行。下面介绍武钢集团昆明钢铁股份有限公司(以下简称：武昆股份)两套空分设备氮水预冷系统空冷塔喷淋装置及填料成垢原因与抑制经验。1空冷塔喷淋装置、填料结垢现象及处理武昆股份红钢公司20000m3／h空分设备和武昆股份安宁公司45000m3／h空分设备由杭氧制造，分别

3、于2009年3月20日和2012年5月20日正式投入运行，产品氧、氮、氩均达标运行，工况良好。2011年4月，武昆股份红钢公司20000m3／h空分设备正常大修，打开空冷塔发现喷淋装置、填料、冷冻水泵过滤网有大量结垢。为了确定垢样的主要成分，采用了酸溶磷钒钼酸比色、灼烧减量原子吸收光谱等分析方法对垢样进行分析，垢样外观呈白色结晶状，结果见表1。·17l·表1垢样分析结果污泥因子结垢因子腐蚀因子有机物酸不溶性物碳酸钙氧化镁碳酸盐五氧化二磷三氧化二铁0．1l3．4770．343．2512．789．830．22经过垢样

4、分析确认，喷淋装置上部填料面沉积物的主要成分是碳酸钙、碳酸盐。2成垢原因分析2．1冷却水系统中的水垢形成原因在循环冷却水系统中，水垢是由过饱和污水溶性组分形成。水中溶解有各种盐类，如碳酸氢盐、碳酸盐、硫酸盐、氯化物、硅酸盐等，其中以溶解的碳酸氢盐(如Ca(HCO，)：、Mg(HCO，)：)最不稳定，极容易分解成碳酸盐。因此，当冷却水中溶解的碳酸盐较多时，水流通过换热器表面，特别是温度较高的表面就会受热分解，其反应如下：^Ca(HC03)2二■cac03Jr+H20+c02t当循环水通过冷却塔，溶解在水中的二氧化碳

5、会逸出，水的pH值升高，此时碳酸氢盐在碱性条件下也会发生如下反应：ca(HC03)2+20H一--*CaC03J，+2H20+co；一如水中溶有适量的磷酸盐与钙离子时，也将产生磷酸钙的沉淀：2PO]一+3Ca2+-*Ca3(P04)2J上述一系列反应的最终产物碳酸钙(CaCO，)和磷酸钙(Ca，(PO。)：)等均属于难溶性盐，它们的溶解度比碳酸氢钙(Ca(HCO，)：)要小得多；同时，它们的溶解度与一般的盐类还不同，其溶解度不是随着温度的升高而加大，而是随温度的升高而降低。因此，在换热器传热表面上，特别是在空冷塔

6、上段冷冻水区域，这些难溶性盐很容易达到过饱和状态而从水中结晶析出。尤其当水流速度小或传热面较粗糙时，这些结晶沉淀物就会沉积在传热表面上形成了通常所称的水垢。由于这些水垢结晶致密，比较坚硬，又称之为硬垢。常见的垢成分为：碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙、镁盐、硅酸盐。2．2高分子化合物经过对垢样中酸不溶物的生物降解和灼烧量分析，判断不溶物为有机化合物。同时对循环使用的缓蚀阻垢剂与杀菌灭藻剂在使用浓度下彼此相容性进行试验，发现有黏性物质吸附·172．在玻璃容器表面。通过试验进一步确认不溶物为高分子化合物。导致这种结果的原因是：

7、循环水系统同时使用的缓蚀阻垢剂与杀菌灭藻剂配伍性不好，两种药剂相互作用而产生的高分子缔结物黏附在换热器表面。3处理措施2012年2月，武昆股份红钢公司20000m3／h空分设备由于大修工期紧，又远离昆钢本部，为确保机组按时投人运行，综合上述分析，并结合当时情况，根据所使用的缓蚀阻垢剂与杀菌灭藻剂的性能，利用启动前活化分子筛的过程采取以下措施：①改变氮水预冷系统纯化水的操作工艺流程；②结合补水水质指标，运行过程中适度地控制循环水池排污，减少循环水池补水量；③调整缓蚀阻垢剂与杀菌灭藻剂的添加速度与剂量，保证循环水中缓

8、蚀阻垢剂物质在换热器表面析出的机会。经过半个月后的运行检查，低温泵过滤器结垢全部清除，水冷系统运行稳定，到2015年3月停车再次检查确认干净。2015年5月1日，武昆股份安宁公司45000m3／h空分设备运行中，分子筛吸附器切换时，操作人员发现进分子筛吸附器前排污导流阀开始有大量水排出后呈雾状排出，持续不断，严重危及系统安全稳定性。如不及时处理将造成分子筛带水事故，空分设