張樹萍（天津石化公司機(jī)械研究所，天津 300271）

　　摘　要：利用部分中水作為循環(huán)冷卻水的補充水，用靜態(tài)和動態(tài)方法篩選出了YJ-3028水穩(wěn)劑配方，研究和試用結(jié)果表明，利用該配方處理和入中水的循環(huán)冷卻水，完全可滿足生產(chǎn)設(shè)備需要。
　　關(guān)鍵詞：循環(huán)冷卻水；緩蝕；阻垢；粘泥抑制
　　中圖分類號：TU991.27；TU991.57
　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
　　文章編號：1009－2455（2002）02－0013－03

前言

　　天津石化公司生產(chǎn)用水取自120多公里外的寶坻區(qū)。公司20×104t聚酯裝置是華北地區(qū)最大的用水設(shè)備，由于遠(yuǎn)距離輸水成本高，而且水源地區(qū)嚴(yán)重缺水，所以我們對利用加入中水的混合水作生產(chǎn)補充用水進(jìn)行了試驗。中水是各生產(chǎn)廠的污水經(jīng)過生化處理，再經(jīng)深度處理后的回用水^[1]，按照目前天津石化公司中水的最大供應(yīng)量，將寶坻水和中水按1：亞比例進(jìn)行混合，通過對混和了中水的補充水（以下簡稱混合水）進(jìn)行多次緩蝕、阻垢及動態(tài)模擬實驗，篩選出了水處理配方，并在生產(chǎn)中進(jìn)行了初步試用，其結(jié)果均達(dá)到《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》要求。

１ 水質(zhì)類型

　　混合水的水質(zhì)分析見表1。

表1 混合水水質(zhì)分析 項目 總磷/（mg.L^-1) 總硬/（mg.L^-1) 總?cè)芄?（mg.L^-1) Ca^2+/（mg.L^-1) Cl^-/（mg.L^-1) CODcr/（mg.L^-1) 濁度/（mg.L^-1) pH 最大值 354.1 462.2 990.0 205.5 290.5 58.5 2.39 7.99 最小值 316.9 354.0 859.0 163.5 239.0 34.7 1.19 7.36 平均值 335.9 408.1 942.0 148.3 246.8 46.6 1.87 7.53

　　由表1知：混合水的鈣、總硬、總堿都很高，屬高硬度水，Cl^-也非常大，加大了混合水的腐蝕程度，同時CODCr比較高。因此混合水的有機(jī)物和微生物較多，用作循環(huán)冷卻水時易產(chǎn)生粘泥。
　　計算混合水在不同濃縮倍數(shù)下的水質(zhì)穩(wěn)定指數(shù)，判斷其水質(zhì)類型。穩(wěn)定指數(shù)計算結(jié)果見表2。

表2 混合水穩(wěn)定指數(shù)計算結(jié)果 濃縮倍數(shù)/倍 實際pH值 穩(wěn)定指數(shù)] 水質(zhì)傾向 1.0 7.52 6.98 腐蝕 1.5 8.84 4.36 結(jié)垢 2.5 9.15 3.25 嚴(yán)重結(jié)構(gòu)

　　由表2可知，隨濃縮倍數(shù)的增大，有嚴(yán)重結(jié)垢傾向。

2 藥劑的選擇

　　由于混合水具有嚴(yán)重結(jié)垢傾向，而且＊一含量較高，為此首先選用具有高分散性能帶磺酸鹽基團(tuán)的阻垢劑、國內(nèi)較新使用具有緩蝕和阻垢雙重性能的磷羧酸及緩蝕性能優(yōu)秀的羥基膦羧酸等多種藥劑的復(fù)配產(chǎn)品，以控制結(jié)垢和腐蝕；同時由于中水CODcr很高，也不穩(wěn)定，因此粘泥的控制也非常關(guān)鍵，為此選用法國生產(chǎn)的抑制粘泥菌藻的專用產(chǎn)品TALLOFINOT（太勒芬）和國產(chǎn)YJ－4011交替使用，控制粘泥的產(chǎn)生。實際試驗中，選擇了YJ－A、B、C、D、E、F等6種復(fù)配藥劑。

3 試驗情況

3.1 靜態(tài)試驗
　　靜態(tài)試驗混合水的濃縮倍數(shù)為1.5倍，阻垢試驗的溫度為 80±1℃，時間10h；掛片試驗的溫度為50±1℃，時間為72h；根據(jù)天津石化公司空分廠使用中水的經(jīng)驗，藥劑的濃度均定為40mg／L。靜態(tài)試驗結(jié)果見表3。

表3 靜態(tài)試驗結(jié)果 藥劑名稱 阻垢率/% 緩蝕率/% YJ-A 93.26 96.44 YJ-B 77.93 95.98 YJ-C 65.96 95.49 YJ-D 70.21 96.24 YJ-E 51.06 96.68 YJ-F 94.38 67.93

　　由表3可知：盡管YJ－B～E藥劑配方的緩蝕率比較優(yōu)越，但是其阻垢率比較低，對于所研究的混合水水質(zhì)而言，首先考慮的是阻垢，其次是緩蝕；而對于YJ－F藥劑配方來說，雖然它的阻垢率比較高，其緩蝕率卻比較低。不難發(fā)現(xiàn)，YJ－A藥劑配方在緩蝕和阻垢方面效果均較好，并且緩蝕試驗后的掛片光亮，無腐蝕產(chǎn)物。所以可以把它作為混合循環(huán)冷卻水的基本藥劑配方，在動態(tài)模擬裝置上進(jìn)行進(jìn)一步的試驗。
3.2 動態(tài)模擬試驗
3.2.1 試驗方法和工藝條件
　　試驗方法參照中國石化總公司《冷卻水分析和試驗方法》中的“循環(huán)冷卻水動態(tài)模擬實驗法”；采用具有兩個系統(tǒng)的動態(tài)實驗裝置，系統(tǒng)1試管和掛片材質(zhì)為碳鋼、系統(tǒng)2試管和掛片材質(zhì)為不銹鋼。采用同樣比例的混合水及同一試驗參數(shù)：預(yù)膜溫度為常溫，時間為48h；運行時混合水濃縮倍數(shù)控制在2.5倍，進(jìn)口溫度32±1℃，蒸汽溫度100±1℃，流量500L/h，藥劑YJ－A濃度為40mg／L，運行時間為238h。
　　由于混合水CODct較高且不穩(wěn)定，易產(chǎn)生粘泥，所以本次試驗交替投加了法國產(chǎn)TALLOFINOT和國產(chǎn)的YJ－4011（投加濃度均為20mg／L）殺菌滅藻劑，以控制粘泥滋生。
3.2.2 動態(tài)模擬試驗結(jié)果
　　經(jīng)238h運行，碳鋼掛片表面無腐蝕產(chǎn)物，不銹鋼掛片表面無點蝕發(fā)生；碳鋼、不銹鋼試管的平均腐蝕速率、極限污垢熱阻均達(dá)到中國石化總公司《冷卻水分析和試驗方法》中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，不銹鋼試管內(nèi)無粘泥、內(nèi)壁光亮，碳鋼試管內(nèi)無粘泥只有一層非常薄的極易剝離的垢。動態(tài)模擬試驗結(jié)果分別見表4和表5。

表4 掛片試驗結(jié)果 材質(zhì) 平均腐蝕速率/（mm.a^-1) 級別 碳鋼 0.0041 很好 不銹鋼 未測出 很好 表5 試管試驗結(jié)果 材質(zhì) 平均腐蝕速率/（mm.a-1) 級別 粘附速度/（mcm） 級別 極限污垢熱阻/（10-4.m2.h.℃.w^-1) 級別 碳鋼 0.0165 很好 25.7 可以允許 3.71 可以允許 不銹鋼 未測出 很好 22.8 可以允許 2.62 好

4 工業(yè)初步應(yīng)用

　　為考核YJ－A（商業(yè)名稱YJ－3028）的現(xiàn)場應(yīng)用效果，2001年4月將其在天津石化20×10⁴t聚酯裝置上進(jìn)行試用。該裝置循環(huán)水量每小時為26000－28000t，系統(tǒng)水量為12000t，每小時設(shè)計補水量為800t，按照目前公司中水的最大供應(yīng)量，每小時300t，使用了YJ－3028配方，混水運行6個多月后，現(xiàn)場監(jiān)測換熱器數(shù)據(jù)見表6和表7。

表6 現(xiàn)場掛片監(jiān)測數(shù)據(jù)材質(zhì) 平均腐蝕速率/（mm.^-1) 級別 碳鋼 0.0573 好 不銹鋼 0.0002 很好

表7 現(xiàn)場碳鋼試管監(jiān)測數(shù)據(jù) 管號 腐蝕速率/（mm.a^-1) 平均腐蝕速率/（mm.a^-1) 級別 粘附速度/（mcm) 平均粘附速度/（mcm) 級別 1 0.0659 　 　 10.622 　 　 2 0.0658 　 　 13.897 　 　 3 0.0695 0.0648 好 12.416 11.95 好 4 0.0588 　 　 9.803 　 　 5 0.0639 　 　 13.010 　 　

　　由于中水CODcr比較高，投加德國生產(chǎn)的TALLOFINOT和國產(chǎn)的殺菌劑交替使用后，異養(yǎng)菌能控制在1.03×10⁴－1.0 × 10⁵個／mL范圍內(nèi)，符合循環(huán)水運行管理指標(biāo)。但是中水的CODCr有時不太穩(wěn)定，時而造成細(xì)菌超標(biāo)，所以控制中水的CODcr是非常重要的，以確?；旌纤乃|(zhì)。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

　　技術(shù)可行只是使用混合水獲得成功的一個方面，經(jīng)濟(jì)可行才是決定性的因素。天津石化公司從120km外寶場區(qū)取水，成本4.5元／t。20×10⁴t聚酯裝置按中水使用量300t／h，中水處理費用為1.0元/t，該裝置年運行時間8760h。
　　年節(jié)約新鮮水：
　　300×8760=26.28×104/t
　　年節(jié)約費用：
　　(4.5-1）×26.28×104=919.8萬元

6 結(jié)論

　　經(jīng)過大量的分析、試驗，得出以下結(jié)論
　?、資J－3028水穩(wěn)劑對混合水具有優(yōu)異的緩蝕和阻垢性能，在混合水及其它類似于混合水水質(zhì)運行的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中應(yīng)用是可行的，并具有良好的應(yīng)用前景。
　?、诓糠种兴谟糜诠I(yè)循環(huán)冷卻水，不僅可解決用水短缺狀況而且減少了排污市約了大量的新鮮水，給公司帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
　?、郛?dāng)中水CODcr較高時，很容易滋生細(xì)菌和粘泥，抑制粘泥是非常重要的，必須選擇較好的粘泥抑制劑，避免大量粘泥產(chǎn)生，建議選用YJ－4011和德國生產(chǎn)的TALLOFINOT，同時CODcr控制在50mg／L以下較為合適。
　?、墚?dāng)濃度為40mg／L、混合水濃縮倍數(shù)為2.5倍時，實際運行指標(biāo)均達(dá)到循環(huán)水運行管理要求。

參考文獻(xiàn)：

　　[1] 趙秀云.工業(yè)污水回用于循環(huán)冷卻水[J].工業(yè)用水與廢水，2000，31（1）：32－34.

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　　作者簡介：張樹萍（1967-），女，天津人，工程師，學(xué)士學(xué)位，電話（022）63802683。