靳文禮，吳友濱
陜西省渭河化肥廠　陜西　渭南　714000

　　摘要：渭河化肥廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是國內大化肥裝置單套處理能力最大的，原設計采用進口水質穩(wěn)定劑。采用國產水質穩(wěn)定劑替代進口藥劑，對個別殼程換熱器采用氮氣吹掃，對熱負荷較高的換熱設備加裝電子除垢儀，使循環(huán)水系統(tǒng)主要控制指標的合格率達到100％。
　　關鍵詞：循環(huán)冷卻水；水處理；水質穩(wěn)定劑
　　中圖分類號： TU991.27
　　文獻標識碼：B
　　文章編號： 1009-2455(2000)05-0017-03

　　渭河化肥廠是90年代從國外引進的以煤為原料、年產30×10⁴ｔ合成氨，52×10⁴ｔ尿素的大型化肥廠。眾所周知，循環(huán)水是化工企業(yè)的“血液”，循環(huán)水系統(tǒng)的平衡與否直接關系著全廠的安全 、穩(wěn)定、長周期、滿負荷生產。優(yōu)良的方案與管理可以大大降低換熱器的腐蝕和結垢，延長設備的使用壽命。渭河化肥廠循環(huán)水系統(tǒng)在目前國內大化肥裝置中單套系統(tǒng)處理能力最大，相當于其它大化肥循環(huán)水量兩倍之多。另外，由于工藝線路長，換熱器多，換熱器材質多樣化，加之水質變化大，造成處理技術與水質管理的復雜性。該系統(tǒng)自1995年9月16日開車至1998年7月20日大修停車，歷經2年10個月的長周期運行，取得了良好的應用效果和經濟效益，管平均腐蝕率小于0.041 mm/a。

1　循環(huán)水系統(tǒng)特點

1.1　循環(huán)水系統(tǒng)組成
　　渭化循環(huán)水系統(tǒng)有效容積為15000m³，循環(huán)水量為40760m³/h，經3臺循環(huán)水泵(2大1小，大泵16000m³/h，小泵7000～9000m³/h)，分供于全廠的換熱設備，其流量分配見表1。

1.2　系統(tǒng)特點
1.2.1　水質變化大
　　循環(huán)水系統(tǒng)的補水原設計為尤河水（地表水）和白楊水（地下水）按1:1比例混合。水質情況見表2。

　　由于近年來地表水水源充足，自1995年9月以來，循環(huán)水系統(tǒng)的補水一直用尤河（尤河水為弱腐蝕性水，原水IR值為7.19），該水源水質又隨季節(jié)而變，其水質變化數(shù)據(jù)見表3。

1.2.2　有效容積大，流程長
　　系統(tǒng)有效容積15000m³，且為一單獨系統(tǒng)，這就增加了系統(tǒng)適應配方的難度。流程長主要是因為該工藝在開車過程中循環(huán)水要歷經動力高鍋、空分、氣化、合成氨、尿素等系統(tǒng)，前系統(tǒng)已進入正常熱態(tài)而后系統(tǒng)還處于冷態(tài)（正常開車時間為一周），這就加大了開停車過程中水質處理的困難。
1.2.3　換熱器類型數(shù)量多，材質多樣化
　　循環(huán)水系統(tǒng)主要換熱器共有82臺，其中水走殼程的17臺，還有3臺板式換熱器。材質有碳鋼、黃銅、不銹鋼，且鋼材占有相當大的比例。這些特點決定了渭化循環(huán)冷卻水水質穩(wěn)定處理的復雜性。

2　國外藥劑應用階段

2.1　國外藥劑S-1050的組成及特點
　　KURITAS-1050是日本栗田公司開發(fā)研制的適用于高硬、高堿、高pH值、高含鹽量的全有機配方，主要成份是水溶性磺酸共聚物，有機膦酸鹽，銅緩蝕劑及一些助劑為主的復合緩蝕阻垢劑。其中水溶性共聚物的同一分子鏈上含有弱酸基團(-COOH等)，強酸基團(-SO3H)和非離子基團(-COOR)等。因此，對不同的粒子、離子、晶體等產生不同的吸附和分散作用，控制其生長速度，分散微晶，阻止CaCO₃、Ca₃(PO₄)₂、Zn(OH)₂等成垢。
2.2　應用效果
　　循環(huán)水系統(tǒng)的原始開車時間為1995年9月16日，根據(jù)處理方案依次完成了系統(tǒng)的化學清洗和化學預膜后轉入正常運行，在這一階段系統(tǒng)采用了日本栗田公司提供的水處理方案與藥劑，至1996年3月11日運行6個月，其運行控制方案和監(jiān)測結果見表4。

　　在每一個階段運行控制中，主要指標合格率均在93％以上。在國外藥劑應用階段，監(jiān)測掛片與試管的腐蝕率、粘附速率均達到中石化規(guī)定的優(yōu)良級。
2.3　運行費用
　　自1995年9月19日循環(huán)水系統(tǒng)轉入維護運行，至1996年3月11日藥劑國產化，其間共耗藥劑KURITA S-1050 33.6 t(每噸KURITA S-1050合人民幣約4.8萬元)，殺菌劑KURITA F-4900 5.2 t(每噸合人民幣約5.6萬元)，共耗費用約190.4萬元。

3　國產化藥劑替代進口藥劑

3.1　SW-606組成及特點
　　由于進口藥劑KURITA S－1050、F－4900價格昂貴。我廠1992年開始著手進行國產化藥劑的研制工作。經過與陜西省石油化工研究院水處理研究所的共同攻關，開發(fā)出S－1050的替代品SW－606。經動態(tài)模擬試驗和工業(yè)性放大試驗（在陜西省化工總廠循環(huán)水量為1200 m3/h冷卻水系統(tǒng)進行試驗），證明SW－606與進口藥劑KURITA S－1050在性能上相當。這一研制成果為我廠大型冷卻水系統(tǒng)藥劑的國產化提供了理論依據(jù)。
　　國產化藥劑SW－606的主要成份為有機膦酸鹽，有機膦羧酸，水溶性磺酸共聚物阻垢分散劑，緩蝕劑等^[1]。各組份配伍性能好，協(xié)調增效作用強，前組份對后組份有很高的穩(wěn)定性?？赏ㄟ^適當調整緩蝕劑用量，使SW－606既可用于高硬、高堿、高含鹽量的結垢水，又可用于腐蝕型水質，增強了它的適用性。
3.2　應用效果
　　1996年3月11日，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)用國產藥劑SW－606替代進口藥劑S－1050，到1998年7月20運行時間達2年4個月。在此期間，根據(jù)補水水質、循環(huán)水水質、后系統(tǒng)熱負荷情況，適時地調整循環(huán)水的運行方案，取得了較好的應用效果。其運行方案、水質及監(jiān)測結果見表5。

　　通過表5可知渭河化肥廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的水質穩(wěn)定處理，國產藥劑SW－606替代KURITAS－1050 是比較成功的。主要控制指標合格率接近和達到了100％。
3.3　運行費用
　　藥劑國產化以來的２年４個月的運行過程中，共消耗SW－606藥劑194.8 t（凈液價1.7萬元／t），XF－990殺菌劑21.2 t（1.45萬元／t），ZS－601藥劑6.8 t（1.35萬元／t），NKC－650藥劑11.45t（1.4萬元／t），費用合計為387.11萬元，比進口藥劑KURITA S－1050、F－4900每年節(jié)約費用約242.25萬元，經濟效益顯著。

4　特殊問題處理

　　我廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)經過２年10個月的長周期運行，經歷了各種工況的考驗（特別是長時間冷態(tài)運行），取得了一些比較好的應用效果，這期間針對系統(tǒng)中存在的問題及時提出并制定措施，取得了滿意的成果。
　?、?回水旁路管Φ640 mm設計偏小，造成基礎處理過程溢塔問題。對此，根據(jù)計算增加4根Φ800 mm回水旁路管，滿足了回水流量的要求。
　?、?殼程換熱器存在嚴重垢下腐蝕。根據(jù)經驗在該換熱器進口處增加氮氣擾動管線和反向回流旁路，定期進行操作，防止由于低流速而產生的沉積、腐蝕，應用效果良好。
　?、?E－61、E－07在運行過程中結垢嚴重。E－61、E－07是空分系統(tǒng)兩臺冷換器（即氨／水冷卻器和空氣／水冷卻器），其中E－07用于冷卻和洗滌壓縮空氣，而E－61是用液氮來冷卻用于E－07的循環(huán)水，該股循環(huán)水在進入E－61之前又經過E－60污氮冷卻塔的蒸發(fā)和氣提，使該股循環(huán)水（100 m3／h，）在原高硬、高堿、高pH的基礎上進一步濃縮，再加E－61氨／水冷卻器低壁溫影響，在水側形成大量CaCO₃·５H2O^[2]結晶。對此，將用于該系統(tǒng)苛刻條件下的循環(huán)水改為一次水，同時在E－61入口加裝一臺靜電除垢儀。經過１年半的運行，E－61、E－07水側基本無沉積鹽析出，效果良好。
　?、?尿素U－EA401A/B高壓吸收冷卻器由于其特殊的工藝條件（該換熱器應用二次循環(huán)水，設計條件進水38℃，出水83.3℃、通常在90℃左右）。在高熱負荷條件下出現(xiàn)結垢問題。該換熱器入口端加裝一臺靜電除垢儀，經1年的實際運行，打開檢查效果良好。

參考文獻
　　[1]? 靳文禮，劉菊梅，齊永紅.國產化阻垢緩蝕劑SW-606的研究與應用[J].大氮肥，1999，(2)：100～102.
　　[2]? 王京．常用阻垢劑結構分析及其阻鈣垢機理研究[D].北京：石油化工科學研究院，1998．

作者簡介：
　　靳文禮(1968年-)，男，工程師。