李和平
(湖南華菱漣源鋼鐵有限公司生產管理部, 湖南婁底417009)
【摘要】高爐軟水密閉冷卻系統腐蝕控制不當會產生嚴重的腐蝕問題,在改進水質化學品方案,實施了改進補水質量和增加旁濾等措施后,密閉冷卻系統水質總鐵穩定在0.2~0.7mg/L,保證了高爐冷卻系統水質的穩定運行,滿足了生產要求。
【關鍵詞】高爐;軟水密閉冷卻;腐蝕
1 前言
軟水密閉冷卻循環系統能夠使換熱設備壽命長,而且節約水資源,降低能耗,達到循環經濟的目的,高爐軟水密閉冷卻循環系統是行業推廣的給排水系統之一。影響軟水密閉冷卻循環系統運行效果的因素主要有:水質及其穩定、水溫差、熱負荷和循環水泵的選擇等。根據相關資料介紹,采用軟水密閉冷卻方式連續運行10 年左右,冷卻壁水管的損壞率一般小于1%。采用軟水密閉冷卻循環系統徹底解決了用水結垢問題,但腐蝕控制不當會產生嚴重的腐蝕問題。
華菱漣鋼8# 高爐2013 年3 月底投產,軟水密閉冷卻系統在投入生產前由某公司實施了整個清洗預膜過程。軟水密閉冷卻系統補充水為鈉離子軟化水,投入運行后,系統水質呈銹黃色且混濁,閉路循環水總鐵含量高達5~7 mg/L,嚴重超過了國家設計規范中要求。針對系統現狀,水站運行人員加強了與高爐的溝通協調,對投產期間影響系統水質進行置換,同時,水處理藥劑總包單位提高和穩定了藥劑濃度,總鐵含量逐步下降到1~3.5 mg/L,但仍不能達到國家標準,投產時,沒有安裝在線碳鋼、銅掛片架,實際在線腐蝕速率控制不到位。2014 年3 月開始,我們在水質化學品方案、投加穩定性、控制范圍方面進行改進,安裝在線腐蝕速率監測掛片架和旁濾過濾器,控制補水水質等綜合改進措施,總鐵含量快速明顯下降,目前總鐵穩定在0.2~0.7 mg/L,碳鋼掛片腐蝕速率<0.01 mm/a。
2 軟水密閉冷卻系統概況
2.1 軟水水質(一級鈉離子交換軟化器出水)
pH:7~9;
硬度:≤0.03 mmol/L;
Cl-:≤50 mg/L;
SO42-:≤50 mg/L;
Fe: ≤0.1 mg/L;
油:無;
電導率:500 μS/cm。
2.2 軟水密閉冷卻系統
軟水密閉冷卻系統各部位水量、水溫、水壓見表1(設計補水量5m3/h)
2.3 軟水密閉冷卻系統工藝流程
水冷系統包括:爐本體冷卻壁、爐底及直吹管軟水密閉循環系統(簡稱A 系統);風口小套、中套及熱風爐閥門軟水密閉循環系統(簡稱B 系統),工藝流程見圖1。
2.4 軟水密閉冷卻系統投產初期
其典型水質見表2(抽取2013 年5 月數據)。
3 系統分析
3.1 系統腐蝕控制不當
項目建設投產時, 軟水密閉冷卻系統沒有安裝在線碳鋼、銅掛片架,腐蝕速率控制不到位,總鐵含量大大超過國家設計規范要求。
3.2 軟水密閉冷卻系統開車前清洗預膜影響
軟水密閉冷卻系統在高爐投產前進行清洗預膜,清洗置換時采用凈水沖洗,沖洗后期由于置換軟水水量不足,清洗產物不能充分置換干凈,開爐時濁度、總鐵、硬度高。
3.3 補充水質量影響
軟水密閉冷卻系統補充水為鈉離子軟化水,補水管為碳鋼襯膠,但其中有一段約200 m 補水碳鋼管道內未襯膠,同時,軟水補水箱鋼混結構不合理,軟水箱內部沒有設置沉井,內部清理等困難,軟水箱內表面裸露大量鋼筋頭存在腐蝕。
進軟水箱前水質:濁度=156 NTU,總Fe=10.21mg/L,過濾后總Fe=2.79 mg/L;
軟水箱水質:濁度=50 NTU,總Fe=1.5 mg/L。
密閉冷卻系統約每2~3 天需補水一次,每次約8 m3,運行一段時間后,補水系統中腐蝕產物通過間隔補水不斷進入閉路系統中。
3.4 系統化學品方案控制不當
密閉冷卻系統化學品方案pH 值控制為pH=8.5~10,運行實際pH>10。
系統腐蝕控制方案為JC-622B 緩蝕劑,主要成份含鉬酸鹽、亞硝酸鹽、銅緩蝕劑、pH 調節劑等。系統開爐初期,水系統的清洗效果受各因素影響,系統冷卻壁存在腐蝕,銅緩蝕劑的質量濃度控制沒有考慮此影響因素,系統不能迅速得到鈍化。
4 改進措施與效果
4.1 定期置換因間隔補水水質問題影響的密閉冷卻系統水質
補水管道更換前,定期置換因間隔補水帶入的腐蝕產物,每次置換前,首先開啟補水管上的排污閥,調節排水量10 m3/h 以上,排放約40 min,等出水水質正常后再并入系統對系統水質進行置換。
未襯膠的補水管道,嚴重影響補水質量,后續在條件許可時必須更換為襯膠管道。
4.2 化學品方案改進
2014 年3 月,對化學品方案進行局部改進,控制密閉系統冷卻水pH 值,pH=8.5~10。
增加冷卻水中銅緩蝕劑有效含量達到7~10mg/L,以使系統迅速得到鈍化。
調整JC-622B 藥劑投加量,期望控制檢測的有效含量范圍在350~500 mg/L。
4.3 安裝腐蝕監測掛片架,掌握系統腐蝕速率
碳鋼掛片腐蝕速率<0.01 mm/a。
4.4 安裝在線旁流過濾器
2015 年10 月,在密閉冷卻系統中安裝在線旁流過濾器,選擇合適的旁濾水量和過濾精度,在線清除系統中原存留的腐蝕產物見表3。
4.5 軟水密閉冷卻系統改進后
軟水密閉冷卻系統改進后典型水質見表4 (隨意抽取2016 年11 月隨班分析數據)。
變頻器系統推廣應用的價值。
國產化高純冷卻液性能達到原廠進口耗材水平,制備、灌裝、儲存、加注補液等幾個方面均優于原廠進口,具備在武鋼其它水冷型高壓大功率變頻器系統推廣應用的價值。
整個耗材國產化替代及操控優化改進改善實踐,技術性能方面,達到或超過原廠水平;經濟上,成本下降30%左右;采購周期由3 個月降到1 周,實現零庫存;現場操控管理維護方面,武漢本地供應商提供隨叫隨到、周到完善的現場技術服務,現場工作量大幅度降低、穩定性可靠性更高;產生了較大的效益,以及國產化替代示范價值。
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