2020-03-29 11:38:17
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恩曼CPRS裝置在連鑄環循環水系統的應用探討

恩曼CPRS裝置在煉鋼3#4#連鑄濁環循環水系統的應用探討

孫浪波 高建明

陜西龍門鋼鐵有限責任公司煉鋼廠,韓城市,715400

摘要:目前工業循環水處理普遍采用化學處理法,即投加阻垢緩蝕劑的方式,以防止設備管道結垢和腐蝕,或者用軟水、去離子水進行循壞利用,以穩定生產正常進行,這樣的化學處理不僅生產成本高,有一定的局限性,而且長期使用化學藥品對環境有彩響,同時用水量也較大,節水效果不好; 本文介紹一種新型的防垢除垢裝里,該裝置僅安裝于循環水管道中,不借助于任何外部動力、助劑, 僅依靠自身的催化體,既能起到設備管道防垢除垢的作用,又能夠有效地節約用水,是一個較為理想的環保型產品. 關鍵詞:結垢;濃縮倍數

1 前言

水是工業生產賴以生存的資源,隨著工業化進程的迅速發展,不但對水質的要求越來越高,而且對水的用量也越來越大,由于水資源、可利用因素有限,實施有效節水、科學節水更加被人們重視,實現水質循環利用是當代節水的有效手段,要確保工業生產正常進行,充分利用水資源,但是加大水質循環利用也有一定的局限性,否則對設備,乃至生產將產生負面的影響,以目前的情況,工業水質處理主要從兩方面進行:

一是投加阻垢緩蝕劑,以防止設備管道的結垢和腐蝕,由于受到水質溫度的影響,阻垢緩蝕劑的效能受到一定的限制,不能很好的提高循環水的濃縮倍數,使節水效果不理想,同時又因為化學處理過程中,對水處理劑的投加方式、循環水中藥劑含量的檢測、以及補排水時,必須嚴格操作, 管理較為復雜,即便如此,往往導致設備管道有不同程度結垢,而且水處理費用較高,以及化學藥 品具有一定的毒性,對周圍環境有不同程度的影響;其二采用軟水處理技術,使用軟水在一定程度上起到節水效果,但是由于軟水本身腐蝕性較強,對設備管道的危害性較大,為此也必須投加相應的緩蝕劑,同時軟水處理的成本高,而處理軟水的雜質又以高濃度成分轉嫁給下游領域,出現再次污染或存在處理的困難性,甚至一些軟水制取對水質消耗也較大,綜合相關因素,均不理想。

采用CPRS新型防垢除垢裝置,能夠較好的解決設備、管道的結垢和腐蝕問題,CPRS防垢裝置克服了使用水處理劑和軟水的不足之處,能夠較好的取而代之解決水處理方面的一些問越,進一步提高循環水的濃縮倍數,實現節約用水的目的,通過CPRS處理的水質,完全能夠滿足生產用水要求。

2 CPRS防垢裝置作用機理

CPRS防垢裝置是由普通的金屬外殼和其內的芯片組合而成的,芯片是由多種重金屬熔合而成的一種具有特殊的催化載體,通過檢測沒有放射性危害,它無須通電、充磁、無須借助任何化學藥品,主要原理是與水接觸后因催化作用能夠改變水中微粒的靜電動勢,從而改變微粒的狀態,阻止微粒間的相互作用而使微粒分散于水中,從而達到防垢目的:CPRS防垢裝罝不但可以阻止污垢沉積,同時也能將己沉積的污垢逐漸溶解去除,達到對設備、管道凈化的的效果,對防止藻類的生長和抑制金屬的腐蝕也有一定作用,也適用于高溫高壓工作環境,CPRS工具安裝簡單,可以直接安裝在現有的管線上,使用過程維護保養方便。

由于CPRS工具有以上功能,補充水(循環水)不需要相關(化學)處理,通過CPRS工具后, 水被“活化”,能夠直接供給設備用水,而設備管道不會產生結垢,同時CPRS工具還有逐步去除老垢的作用,使設備的冷卻效果更好,延長了設備使用壽命,從而避免使用化學藥劑,減少環境污染, 降低水處理成本,又因CPRS防垢裝置對水溫適應范圍廣,同時僅對水中氯離子要求<5000mg/l,pH<10, 一般的循環水系統均能滿足要求,由此表明使用CPRS防垢裝置,不但能夠有效解決結垢問題,而且也能夠較大的提高循環水的濃縮倍數,可見其節水效果十分可觀。

3 水質運行情況及現階段存在問題

目前在3#4#連鑄濁環循環水系統投加阻垢緩蝕劑,以防止水垢的形成和管道的腐蝕,維持生產的正常進行。阻垢緩蝕劑的作用機理是:其有效成分和成垢離子相互作用,導致垢體發生晶格畸變、 扭曲變形,同時還具有絡合增容和協同效應作用,以防止水垢的生成沉積,在水質處理的過程中, 阻垢緩蝕劑不斷地投加使用,而且在較高的水溫、較強的堿性環境中,其阻垢作用受到很大的限制, 阻垢作用降低,從而影響水處理效果,其節水效果也不理想。下表表1 3#4#連鑄濁環系統水質指標和補水指標為2011年6月~10月前半月使用阻垢劑情況

表1 3#4#連鑄濁環系統水質指標和補水指標

月份 循環水 補充水 濃縮度
硬度 堿度 氯根 ph 硬度 堿度 氯根
6 18.3 1.2/7.3 819 7.5 11.1 5.7 468 1.75
7 17.8 1.4/7.0 820 7.5 10.7 5.7 458 1.79
8 18.0 1.3/6.7 857 7.5 10.8 5.4 487 1.76
9 19.3 1.4/6.9 918 8.0 10.8 5.4 470 1.95
10 20.8 1.4/6.7 976 8.0 11.2 5.3 468 2.09
平均 18.8 1.3/6.9 878 7.5 10.9 5.5 470 1.86

由于使用阻垢劑,循環水中濃縮倍數K (即循壞水中氯離子濃度與補充水中氯離子濃度之比) 值較大,K值越大,說明濃縮倍數越高,節水效果越好,目前我廠的水質情況是高硬度、高堿度水質,為了防止水質結垢,而采用投加阻垢劑方式處理,在水質運行的過程中,需要對相關參數進行控制(硬度、堿度、氯離子、pH),其循環水的濃縮倍數最高控制為2.0,盡管如此,仍然有一薄層水垢產生,以上數據表明,循環水中總硬度平均18.8mgn/K總堿度平均8.1 mgn/1 (甲基橙堿度即碳酸氫根1.3mgn/l,酚酞堿度即碳酸根6.9mgn/l>,氯離子濃度平均878mg/l,而補充水中平均硬度 10.9mgn/l,總堿度5.5mgn/l,氯離子濃度470mg/l,其循環水總堿度大于補充水中總堿度,在循環水運行過程中,鈣離子和碳酸氫根是成垢的離子即:

Ca+HCO3=CaCO3+H20

同時只要降低其中之一離子濃度,便可降低結垢的情況,投加阻垢劑只是起到對成垢離子的穩定,并沒有改變水中某種離子濃度:

3#4#連鑄濁環系統每月需要投加阻垢劑2.5噸,由于補水水質和化學處理劑的制約,循環水的濃縮倍數平均K=1.86,由此每月需要補充水39410m3(2011年5月~9月平均>,用水量較大,由于濃縮倍數較小,節水效果不佳,要實現有效節水,其循環水的濃縮倍數為4~5,才能達到理想的節水效果,而阻垢劑的局限性是要求出水溫度<42℃:,水質pH<9.5等因素影響,其循環水的濃縮倍數已沒有提高空間,即便如此控制,連鑄拉矯機,、輥道處水溫度較高,使阻垢劑的效能大大降低,隨著時間的推移,連鑄拉矯機架上附有厚度不等的堅硬污垢,機架內腔水路因結垢堅硬堵塞水流,輥道出水口堵塞難以疏通,過濾器內積泥垢較多等問題,長期影響連鑄機的生產。

4 安裝CPRS防垢裝置可行性和經濟效益

針對使用阻垢劑存在的一些問題,將CPRS防垢裝置直接安裝(串接)于循環水管道中,2011 年10月9日在4#連鑄濁環(二冷水)管道安裝CPRS防垢裝置,由于3#、4#連鑄濁環共用旋流池, CPRS防垢裝罝基本實現對兩個連鑄機共管作用,當3#連鑄機單系統運行時,因安裝在4#機管道上的防垢裝置停用,必須投加阻垢劑維持正常的生產。

下表為2011年10月下半月~2012年3月使用“CPRS”防垢裝置情況。

表2 3#4#連禱濁環系統水質指標和補水指標

月份 循環水 補充水 濃縮度
硬度 堿度 氯根 ph 硬度 堿度 氯根
2011.10 19.7 0.8/5.8 920 7.5 11.6 5.3 421 2.19
2011.11 18.9 0.7/5.1 956 7.0 11.2 5.4 422 2.27
2011.12 20.6 0.7/5.1 998 7.0 11.4 5.5 458 2.18
2012.1 24.1 0.6/4.6 1040 7.0 11.2 5.4 443 2.35
2012.2 23.4 0.5/4.3 976 7.0 11.1 5.8 436 2.25
2012.3 27.2 0.6/4.8 981 7.0 10.8 6.2 452 2.79
平均 22.3 0.6/5.0 1261   11.2 5.6 439 2.34

防垢裝罝,3月份前控制循環水中氯離子濃度<1500mg/l, 3#4#連鑄濁環系統水的平均濃縮倍數達到2.34,而3月份平均濃縮倍數達到2.79,上表顯示,多數月份濃縮倍數較低,但均在2.0以上,主要原因是3#4#連鑄系統共用一個旋流井(即同一個水系),當單系統運行時,因蒸發最較少,系統濃縮不明顯,表現為濃縮倍數較低,而雙系統運行時,濃縮倍數升高較大.由于生產的影響,雙機生產時間沒有滿負荷,其循環水的濃縮倍數沒有發揮出來:通過近6個月的運行,每月不定期對系統的檢查表明,二冷噴嘴未發現有結垢現象,結晶器架0段水總管內壁有<0.1mm 土白色污垢(1#連鑄使用藥劑有<0.1mm土黃色污垢),拉矯機架上基本沒有新污垢形成,機架內腔打開有松散粉狀污垢堆積,以前的污垢易于脫落,冷床輥道出水口形成約0.2mm污垢而未發現增厚跡象,垢跡較軟,輥道堵塞易于疏通,過濾器內積泥垢較少,長軸泵體有約0.2~0.3mm 土白色污垢 (1#機長軸泵體上有約0.2mm 土黃色污垢),但未有增厚的跡象。

上表數據表明:使用“CPRS”防垢裝置,其作用是對處理水溫沒有要求,該裝置通過與水質接 觸,改變水分子的狀態,從而擬制水質結垢,循環水中硬度平均22.3mgn/l,最高月份硬度27.2mgn/l, 總堿度平均5.6mgn/l(甲基橙堿度即碳酸氫根0.6 mgn /l,酚酞堿度即碳酸根5.0 mgn /l),基本和補充水的總堿度5.6 mgn/l相等,甚至低于補充水總堿度,這正是防止結垢的根源:使用阻垢劑后,循環水中的總堿8.2mgn/l(甲基橙堿度即碳酸氫根1.3mgn/l,酚酞堿度即碳酸根6.9mgn/l),而結垢的主要原因是水中的碳酸氫根和鈣離子達到一定濃度已生成碳酸鈣硬垢,由于使用“CPRS”防垢裝置后,使碳酸氫根濃度降低不足以形成結垢條件,因而具有防垢作用。

3#4#連鑄濁環系統使用“CPRS”防垢裝置后,取消了阻垢劑用量,產生的效益較大,由此每月 可節約阻垢劑2.5噸即15000元:由于循環水的濃縮倍數提高,節水效果也較為明顯,每月補充新水28740m3(2011年11月~2012年3月平均),每月較以前節水10670m3即21340元:每月共計節約資金:36340元

由于取消了阻垢劑的用量,杜絕了阻垢劑化學品對環境的影響,也減輕了操作人員的勞動強度。 3#4#連鑄濁環循環水的運行過程中,為了降低水中懸浮物的含量,需要投加一定量的絮凝劑,通過對水中懸浮物含量的測定和水質觀察,CPRS防垢裝置使用前后循環水中懸浮物含量沒有異常變化,該裝置并未對絮凝劑(聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺)沉降效果產生負面影響,表明“CPRS”防垢工具和絮凝劑具有共存性。

5 結束語

CPRS防垢裝置在3#4#連鑄濁環的應用過程中,考慮到懸浮物的作用,僅控制循環水中氣離子 濃度<1500mg/l,與水處理劑附垢劑的作用相比,顯示出較好的性能,主要表現為好的防止結垢能 力和高的濃縮倍數,以達到好的節水效果,但是由于CPRS防垢裝置的作用是浸入水中的微粒子, 因此以水霧形式噴濺到墻壁和外管壁、或水面和空氣界面的污垢,CPRS防垢裝置表現為不足之處, 同時這些問題也是阻垢劑愛能莫及的事情。同時由于CPRS防垢裝置在循環水的運行過程中,一旦投加阻垢緩蝕劑與其共存,其循環水中“瀲活”的微粒將功效減弱,表現為循環水的總堿度升高,但由于阻垢劑的存在,也不會出現結垢現象

CPRS防垢裝置的應用,在連鑄濁環循環水系統中收到了好的效果,從此取代了阻垢劑的用量,不但節約了資金,減輕操作人員的勞動強度,同時也防止化學藥品對操作人員和周圍環境的 影響,由于CPRS防垢裝置的耐高溫性等特性,彌補了阻垢劑的不足之處,使循環水濃縮倍數大幅提高,因而節水效果顯著,其應用前景廣闊。

參考文獻

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