楊棟材 李永亮 （天津天鐵冶金集團有限公司熱軋板有限公司，河北省涉縣 056404)

用調(diào)整水質(zhì)法遏制蒸發(fā)冷卻器供水管道腐蝕

楊棟材 李永亮 （天津天鐵冶金集團有限公司熱軋板有限公司，河北省涉縣 056404)

介紹了用調(diào)整水質(zhì)法遏制了蒸發(fā)冷卻器供水系統(tǒng)管道腐蝕的實例。蒸發(fā)冷卻器供水系統(tǒng)為直流式供水系統(tǒng)，管道為普碳鋼管道，在沒有任何控制措施的情況下，輸送腐蝕性水質(zhì)的冷卻水，在運行中造成管道嚴重腐蝕。通過調(diào)整冷卻水水質(zhì)，確定軟水和新水的混合比例，使管道的腐蝕速率降低至規(guī)定范圍內(nèi)，取得了良好的效果。

冷卻器 調(diào)整 供水 水質(zhì) 管道 腐蝕 特性

1 前言

2 系統(tǒng)概況

2.1 天鐵熱軋板有限公司煉鋼工藝采用了干法除塵技術(shù)，蒸發(fā)冷卻器供水系統(tǒng)作為干法除塵系統(tǒng)的重要組成部分，對降低煙氣溫度、調(diào)節(jié)煙氣濕度、去除煙氣中的粉塵起著十分重要的作用。蒸發(fā)冷卻器供水流量和壓力直接與煉鋼工藝連鎖，供水流量或者壓力出現(xiàn)異常時，迫使氧槍提槍，直接導致煉鋼生產(chǎn)被迫突然中斷，這將使企業(yè)蒙受較大的經(jīng)濟損失。

2.2 蒸發(fā)冷卻器供水系統(tǒng)屬于直流式系統(tǒng)。冷卻水經(jīng)高壓水泵加壓至1.2～1.5 MPa后被送至蒸發(fā)冷卻器入口的14個雙相回流式噴槍 (14個噴槍環(huán)繞蒸發(fā)冷卻器均勻布置)，高壓冷卻水經(jīng)噴槍霧化噴嘴噴出，水霧化并完全蒸發(fā)。冷卻水將轉(zhuǎn)爐煙氣在蒸發(fā)冷卻器內(nèi)由800℃～1 000℃直接冷卻到170℃ ～200℃，同時將轉(zhuǎn)爐煙氣加濕調(diào)質(zhì)。轉(zhuǎn)爐煙氣中的粗粉塵被冷卻水加濕后，40%～45%沉降到蒸發(fā)冷卻器底部，被輸送到灰倉排出。蒸發(fā)冷卻器供水系統(tǒng)見圖1。

3 存在的問題

圖1 蒸發(fā)冷卻器供水系統(tǒng)圖

蒸發(fā)冷卻器供水管道采用D219×6 mm的普碳鋼管道，系統(tǒng)投產(chǎn)運行一年半以后，對管道壁厚進行檢測，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測點壁厚均小于4.0 mm,供水管道存在腐蝕問題，甚至發(fā)現(xiàn)有一段管道出現(xiàn)穿孔漏水現(xiàn)象。2008年10月10日對穿孔管道進行了更換，觀察更換下來的管道，發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)壁存在大量銹瘤，銹瘤底部管道孔蝕深度較深，腐蝕嚴重。

4 原因分析

4.1 冷卻水的性質(zhì)直接關(guān)系到供水管道的使用壽命。普碳鋼管道直接輸送腐蝕性水質(zhì)的冷卻水，在沒有采取任何控制措施的情況下，管道的腐蝕速率將會遠遠大于允許的腐蝕速率，管道的使用壽命將會縮短。通過化驗冷卻水水質(zhì)，用化驗數(shù)據(jù)計算分析冷卻水的性質(zhì)，可以找出管道腐蝕的直接原因。

4.2 蒸發(fā)冷卻器噴槍處的煙氣溫度在800℃～1 000℃。普通工業(yè)用水作為冷卻水在較高溫度下運行很容易產(chǎn)生結(jié)垢問題，為了防止噴槍產(chǎn)生結(jié)垢問題而影響冷卻效果，同時考慮到生產(chǎn)成本，2008年10月份以前，我公司蒸發(fā)冷卻器供水系統(tǒng)一直采用軟水作為蒸發(fā)冷卻器的冷卻水。

我?guī)椭鷮W生分三種情況如圖1研究。學生結(jié)合線段中點定義，分情況表示線段AC=BC,推導出數(shù)軸上的線段中點公式。

4.3 在蒸發(fā)冷卻器供水水池中取得水樣進行水質(zhì)分析，水質(zhì)結(jié)果見表1。為了判斷水質(zhì)類型，現(xiàn)計算朗格利爾指數(shù)（飽和指數(shù))L·S·I和雷茲納指數(shù)（穩(wěn)定指數(shù))R·S·I：

表1 蒸發(fā)冷卻器供水系統(tǒng)水質(zhì)

4.3.1 飽和指數(shù)L·S·I=pH-pHs

式中：pH——水的實際pH值;

pHs——水的飽和pH值;

A——總?cè)芙夤腆w系數(shù);

B——溫度系數(shù);

C——鈣硬度系數(shù);

D——M堿度系數(shù)。

總?cè)芙夤腆w和電導率的比值大約為0.55～0.70，取0.65，則總?cè)芙夤腆w為423 mg/l;水溫取常溫20℃。

查系數(shù)換算表得 A=0. 16;B=2. 09;C=2. 36;D=1.00。故pHs=8.59

飽和指數(shù)L·S·I=pH-pHs=-0.59 ＜ 0

由飽和指數(shù)L·S·I=-0.59＜0可知水質(zhì)呈腐蝕傾向。

穩(wěn)定指數(shù) R·S·I=2pHs-pH

式中：pH——水的實際pH值;

pHs——水的飽和pH值。

通過計算可知穩(wěn)定指數(shù)R·S·I=9.2，水質(zhì)腐蝕傾向較重。

通過計算朗格利爾指數(shù)（飽和指數(shù))L·S·I和雷茲納指數(shù)（穩(wěn)定指數(shù))R·S·I，可以知道蒸發(fā)冷卻器的冷卻水腐蝕傾向較重。蒸發(fā)冷卻器供水管道為普碳鋼管道，內(nèi)部未作任何防腐處理（原設(shè)計未做要求)，輸送此腐蝕性冷卻水極易發(fā)生腐蝕穿孔。

5 解決措施

5.1 通過原因分析可知，供水管道在沒有達到使用年限時就出現(xiàn)穿孔漏水現(xiàn)象，主要是因為冷卻水呈腐蝕傾向，同時供水管道沒有采取任何防腐措施，直接導致管道腐蝕速率過快。針對這一問題，考慮蒸發(fā)冷卻器供水系統(tǒng)為直流式系統(tǒng)，冷卻水中添加緩蝕阻垢劑的成本較高，噴槍處溫度在800℃～1 000℃，緩蝕阻垢劑容易失效等因素，決定采用調(diào)整冷卻水水質(zhì)的方法，將原有腐蝕性冷卻水調(diào)整為中性冷卻水，避免管道的進一步腐蝕。

5.2 確定新水（工業(yè)冷卻水補水)與軟水的混合比例，將腐蝕性水質(zhì)改變?yōu)橼呌谥行缘乃|(zhì)，以減緩管道的腐蝕速率。新水的水質(zhì)狀況見表2。

表2 新水水質(zhì)

將軟水與新水按1：4的比例混合，從理論上考慮，水中各離子濃度是按混合比成比例存在的，水質(zhì)情況見表3。

表3 混合水水質(zhì)

計算表3中混合水的飽和指數(shù)L·S·I和穩(wěn)定指數(shù) R·S·I：

飽和指數(shù)L·S·I=pH-pHs=0.81＞0,可知水質(zhì)略呈結(jié)垢趨勢。

穩(wěn)定指數(shù)R·S·I=2pHs-pH=6.4＞6，可知水質(zhì)略呈結(jié)垢趨勢。

經(jīng)過多次取值計算得出，按照軟水：新水=1：4的比例混合后，水質(zhì)較合適。

5.3 此時水質(zhì)略呈結(jié)垢趨勢（基本趨于中性)，可以在已腐蝕的管道內(nèi)壁形成一層保護膜，能消除或減緩管道的進一步腐蝕，同時蒸發(fā)冷卻器噴槍處的水壓在1.02 MPa左右，水流速度很高，這一水質(zhì)理論上不會在噴槍處結(jié)垢。

5.4 將具有腐蝕傾向的軟水與普通工業(yè)冷卻水混合，調(diào)整為趨于中性的冷卻水，這一方案在解決供水管道腐蝕問題的同時，還能夠在很大程度上降低冷卻水使用成本，且方案實施較為容易。

5.5 方案實施以后，為了進一步觀察驗證實施效果，在蒸發(fā)冷卻器供水水池中懸掛了12片Ⅱ型標準腐蝕試片，進行了6個月的觀察檢測，每個月取出2片進行觀察檢測。經(jīng)過對試片6個月的觀察測定，發(fā)現(xiàn)每個月取出的掛片表面均存在紅褐色腐蝕產(chǎn)物，斑點狀腐蝕銹瘤不均勻分布，銹瘤下存在輕微孔蝕現(xiàn)象，晚取出的試片比早取出的試片腐蝕要重。經(jīng)過測定，平均腐蝕速率為0.111 mm/a，小于0.125 mm/a,符合規(guī)定。

5.6 調(diào)整水質(zhì)后，蒸發(fā)冷卻器供水系統(tǒng)運行半年以來，各運行參數(shù)正常。對原有供水管道進行壁厚檢測，同一監(jiān)測點的壁厚檢測數(shù)據(jù)基本保持一致，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的繼續(xù)腐蝕現(xiàn)象。蒸發(fā)冷卻器噴槍也能夠達到正常維修周期，噴槍因過熱而需要維修的頻率基本與以前相同。觀察蒸發(fā)冷卻器內(nèi)壁和更換下來的噴槍，并未發(fā)現(xiàn)有結(jié)垢現(xiàn)象。

6 結(jié)論

6.1 通過調(diào)整冷卻水水質(zhì)，使蒸發(fā)冷卻器供水系統(tǒng)管道的腐蝕速率降低至規(guī)定范圍內(nèi)，解決了管道腐蝕問題，同時還降低了冷卻水使用成本，為企業(yè)安全高效生產(chǎn)提供了保證，取得了良好的效果。

6.2 通過這一實例，說明采用調(diào)整冷卻水水質(zhì)的方法，在解決蒸發(fā)冷卻器供水系統(tǒng)這一直流式供水系統(tǒng)管道腐蝕問題方面是可行的。

[1]周本省.工業(yè)水處理技術(shù)（第二版)[M].北京：化學工業(yè)出版社，2003:42.

[2]GB50050-95，工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范[S].

Control of Water Supply Pipeline Corrosion of Evaporation Cooler by Water Quality Adjustment Method

Yang Dongcai,Li Yongliang

The authors explain an example of curbing the evaporation cooler water supply pipeline corrosion by water quality adjustment method.The water supply system of evaporation cooler is of direct flow type with carbon steel pipe.Without any control means,it transported corrosive cooling water,which led to serious pipeline corrosion.Adjusting cooling water quality and specifying soft water and makeup water mixing ratio minimized the pipe corrosion rate within certain range,giving good benefit.

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（收稿 2010－10－29 責編 崔建華)

楊棟材,助理工程師，2007年畢業(yè)于河北理工大學給水排水工程專業(yè)，現(xiàn)在天鐵熱軋板有限公司動力環(huán)保作業(yè)部從事給排水技術(shù)與管理工作。