孟 良， 郭文吉

(同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司，山西 大同 037001)

引 言

某集團(tuán)公司甲醇項(xiàng)目采用殼牌氣化爐，將煤氣化后生產(chǎn)CO和氫氣，再經(jīng)過(guò)變換、酸脫甲醇洗，利用催化劑將CO和氫氣在一定溫度和壓力下生產(chǎn)粗醇，最終利用精餾系統(tǒng)將粗醇提煉為精純，作為化工原料供烯烴、乙二醚等使用，項(xiàng)目規(guī)模為60萬(wàn)t/a，其中，公用系統(tǒng)采用3×130 t/h循環(huán)流化床鍋爐提供蒸汽，除鹽水系統(tǒng)采用超濾+反滲透+陽(yáng)陰混床工藝，產(chǎn)生的廢水采用A2/O+生物濾池工藝處理。為了保證蒸汽品質(zhì)，避免對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生結(jié)垢和腐蝕，對(duì)驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)葉輪造成損傷，必須嚴(yán)格控制水質(zhì)指標(biāo)合格，pH正是重要指標(biāo)之一[1-2]。

1 基本概況

該公司生產(chǎn)用水為黃河水，經(jīng)過(guò)PAC、PAM絮凝沉降后，作為除鹽水的原水使用，經(jīng)過(guò)超濾、反滲透和陽(yáng)陰床后，與空分、甲醇各裝置產(chǎn)生的冷凝液一起進(jìn)入混床，再通過(guò)除鹽水泵加壓，經(jīng)甲醇合成、變換預(yù)熱后進(jìn)入除氧器；除氧水經(jīng)鍋爐給水泵加壓進(jìn)入變換再次預(yù)熱后作為給水進(jìn)入鍋爐省煤器，用于生產(chǎn)高壓蒸汽供全廠使用。

該公司自2013年運(yùn)行以來(lái)，鍋爐爐水pH值一直控制在8.8～9.3，運(yùn)行穩(wěn)定。但自2015年12月起，階段性出現(xiàn)除鹽水pH正常，鍋爐給水pH正常，但鍋爐爐水pH值極低，最低時(shí)pH僅為4左右，如表1所示，同時(shí)，爐水的二氧化硅，含鹽量均表現(xiàn)為含量嚴(yán)重超標(biāo)。

表1 鍋爐給水與爐水水質(zhì)分析

保證鍋爐爐水pH在8.8～9.3時(shí)，水中的磷酸根離子易與金屬離子生成易排水的水渣，同時(shí)抑制鍋爐爐水中硅酸鹽的水解，減少硅酸在蒸汽中的溶解攜帶量[3];但當(dāng)爐水pH<8.8時(shí)，水對(duì)鍋爐鋼材腐蝕性增強(qiáng)[4-5]。因此有必要對(duì)爐水pH偏低的原因進(jìn)行分析，并及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。

2 原因分析

2.1 原水水質(zhì)

如果原水水質(zhì)變化較大，尤其是水中COD增加，而超濾、反滲透膜和樹脂處理有機(jī)質(zhì)的能力較差，有可能會(huì)導(dǎo)致除鹽水系統(tǒng)出口COD增加，pH不變，電導(dǎo)、二氧化硅、鈉離子等均在正常范圍內(nèi)，但進(jìn)入鍋爐后，由于爐水溫度和壓力較高，會(huì)導(dǎo)致水中生成有機(jī)酸，導(dǎo)致爐水pH偏低。

經(jīng)對(duì)原水水質(zhì)進(jìn)行多次分析(見第79頁(yè)表2)，由于該廠原水與城鎮(zhèn)飲用水為同一種水，且化驗(yàn)結(jié)果COD均在1.5 mg/L左右，基本沒有大的變化，故排除了原水水質(zhì)的影響。

表2 原水水質(zhì)分析

2.2 除鹽水系統(tǒng)

影響除鹽水系統(tǒng)pH變化的主要有兩種可能，一種是除碳器，另一種是樹脂。

該公司除碳器裝在反滲透之后，陽(yáng)床之前，通過(guò)檢查除碳器進(jìn)出口水質(zhì)pH發(fā)現(xiàn)，pH都在7左右，基本沒變化，意味著除碳器基本不起作用。根據(jù)除碳器的工作原理，當(dāng)pH<4時(shí)，水中只有游離的二氧化碳;當(dāng)pH在8.3時(shí)，98%以上的碳酸化合物以碳酸氫根形態(tài)存在；當(dāng)pH在12時(shí)，幾乎全部以碳酸根離子形式存在。說(shuō)明該除碳器位置安裝錯(cuò)誤，應(yīng)該裝在陽(yáng)床之后、陰床之前，目前裝的位置影響了陰床的使用壽命，但其不會(huì)影響除鹽水出口pH。

對(duì)樹脂捕捉器進(jìn)行檢查，如樹脂捕捉器出現(xiàn)部分失效，其泄漏除鹽水系統(tǒng)中，在高溫高壓鍋爐的汽包內(nèi)，提供給了樹脂分解的條件。樹脂一般為苯乙烯或丙烯酸系列的，里面含有磺酸基或氨基，分解產(chǎn)生的各種雜質(zhì)會(huì)影響水質(zhì)的含鹽量，產(chǎn)生的酸會(huì)嚴(yán)重影響爐水pH，反映為爐水pH嚴(yán)重偏低，含鹽量超標(biāo)。除鹽水系統(tǒng)中的水質(zhì)分析見表3。

表3 除鹽水系統(tǒng)中的水質(zhì)分析

經(jīng)系統(tǒng)檢查發(fā)現(xiàn)，混床樹脂捕捉器有破損，內(nèi)有大量的樹脂，且存在捕捉不力的情況，由此可以判斷給水pH正常，爐水pH降低與樹脂泄漏有很大的關(guān)系。

2.3 鍋爐給水系統(tǒng)

2.3.1 經(jīng)甲醇合成、變換的除鹽水系統(tǒng)

由于進(jìn)入除氧器的除鹽水經(jīng)過(guò)了甲醇合成、變換的換熱器的預(yù)熱，如換熱器管束出現(xiàn)泄漏，合成氣中攜帶有二氧化碳、硫化氫等雜質(zhì)，會(huì)對(duì)除鹽水水質(zhì)造成影響。

鑒于此，對(duì)甲醇換熱器前、后水質(zhì)，除氧器逸氧口氣體進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)換熱器前后水質(zhì)pH、電導(dǎo)、二氧化硅、COD均跟除鹽水泵出口水質(zhì)分析指標(biāo)相同，且除氧器逸氧口氣體分析中未分析出硫化氫、一氧化碳、氫氣等。故對(duì)除鹽水換熱器泄漏原因進(jìn)行了排除。

2.3.2 高壓鍋爐給水系統(tǒng)

鍋爐用高壓鍋爐給水13.5 MPa系統(tǒng)經(jīng)甲醇變換換熱器預(yù)熱后進(jìn)入省煤器，同除鹽水系統(tǒng)的分析辦法，對(duì)其前后進(jìn)行水質(zhì)分析，分析結(jié)果顯示水質(zhì)指標(biāo)基本無(wú)變化，且進(jìn)入換熱器前、后流量無(wú)變化，如表4所示，故判斷不是鍋爐給水系統(tǒng)的問(wèn)題。

表4 鍋爐給水系統(tǒng)中的水質(zhì)分析

2.4 冷凝液系統(tǒng)

該公司冷凝液系統(tǒng)分為兩部分，一種為工藝蒸汽冷凝液系統(tǒng)，由低壓蒸汽與精餾裝置換熱器間接換熱后，冷卻下來(lái)產(chǎn)生的冷凝液；另一種為透平蒸汽冷凝液系統(tǒng)，由次中壓蒸汽對(duì)合成氣壓縮機(jī)、二氧化碳?jí)嚎s機(jī)、氨壓機(jī)做功后產(chǎn)生的冷凝液。

其中，工藝蒸汽冷凝液與精餾裝置換熱器間接換熱，換熱器管程是粗醇，殼程是低壓蒸汽，若換熱器泄露，粗醇就會(huì)泄露到工藝蒸汽冷凝液系統(tǒng)，而除鹽水站混床樹脂無(wú)法有效地除去有機(jī)物，導(dǎo)致出口COD增加，進(jìn)而導(dǎo)致爐水pH降低，經(jīng)對(duì)工藝蒸汽冷凝液COD進(jìn)行分析，COD在30 mg/L左右，且混床樹脂也發(fā)黑，再生時(shí)排出的水發(fā)黑，可以明確地得出爐水pH降低與工藝蒸汽冷凝液中泄露進(jìn)去的粗醇有關(guān)。冷凝液分析見表5。

表5 冷凝液分析

透平工藝蒸汽冷凝液用于對(duì)壓縮機(jī)做功，沒有與其他工藝介質(zhì)直接或間接的接觸，且經(jīng)過(guò)對(duì)冷凝液COD分析，COD在3左右，說(shuō)明沒有泄露，判斷不是透平工藝蒸汽冷凝液的問(wèn)題。

3 采取措施

對(duì)除鹽水站混床樹脂捕捉器進(jìn)行了徹底的檢查、更換，對(duì)甲醇精餾存在泄漏的換熱器進(jìn)行了系統(tǒng)維修處理，后經(jīng)過(guò)鍋爐一段時(shí)間的大量排污，爐水指標(biāo)恢復(fù)至正常。

4 結(jié)論

1)除鹽水站樹脂泄露、工藝蒸汽冷凝液摻雜粗醇爐水是造成企業(yè)鍋爐爐水pH低的關(guān)鍵原因。

2)定期檢查、更換除鹽水站混床樹脂捕捉器和定期維護(hù)甲醇精餾換熱器能夠有效解決鍋爐爐水pH低的問(wèn)題。