清道夫环保网分享:焦化厂循环水处理整体解决方案—北京XX水处理科技有限公司
焦化厂循环水处理整体解决方案
一. 焦化厂循环水处理水系统概况
循环水量 |
m3/h |
系统保有水量(贮水量) |
m3 |
冷却塔设计负荷 |
m3/h |
冷却塔上水温度 |
<40℃ |
冷却塔出水温度 |
<32℃ |
系统蒸发水量 |
m3/h |
系统补充水量 |
m3/h(浓缩4倍预算) |
系统排污水量 |
m3/h(浓缩4倍预算) |
系统旁滤量 |
m3/h |
二. 焦化厂循环水处理问题概述
焦化厂循环水处理冷却水系统日常运行面临的问题:
2.1 设备结垢,阻碍传热,增加能耗,降低生产负荷
结垢:是指水中溶解或悬浮的无机物,由于种种原因,而沉积在金属表面。
冷却水中富含碳酸氢钙等不稳定盐类,在换热管壁受热,即转变为碳酸钙等致密硬垢,规则沉积在管壁,其传热效率仅为碳钢的1%左右,也就是在换热管壁如果沉积0.5mm厚的硬垢,就相当于换热管壁厚增加了50mm,严重阻碍传热的正常进行,能耗增加,从而对生产负荷构成极大影响,甚至停车。
2.2 滋生粘泥软垢,阻碍传热;加速设备腐蚀,特别是发生点蚀事故
阻碍传热:微生物繁殖、代谢产生的黏液(象胶水一样具有很强黏性),与循环水中的悬浮物(补充水进入、冷却塔抽风冷却水洗涤空气灰尘进入)和微生物尸体等交织黏附在一起,随水流黏附在设备壁面,不久就会形成一层滑腻的垢层,即所谓的表面疏松多孔的软垢。附着在换热管壁的软垢,是热的不良导体(导热系数很小,只有不锈钢材的百分之一),因此会造成换热效果明显下降,影响生产负荷。
发生点蚀:软垢层疏松多孔,为氧气的渗入形成良好通道,在循环水这个大的电导池中(富含盐),形成无数个小浓差电池,每个小电池就是一个点发生电化学反应,从而加速设备点蚀现象的发生,久之即发生纵深腐蚀穿孔事故。
2.3 设备腐蚀,缩短使用寿命
腐蚀:是指通过化学或电化学反应使金属被消耗破坏的现象。
在循环水系统中,主要以溶解氧化学或电化学腐蚀为主,这种腐蚀除了会造成系统的水冷设备损坏或使用寿命减少外,还会由于腐蚀造成水冷器穿孔,从而引起工艺介质泄漏造成计划外的停车事故等,另外由于腐蚀会产生锈镏,会引起换热效率下降或管线堵塞等危害。
三. 焦化厂循环水处理技术要求
3.1 焦化厂循环冷却水系统设计标准
HG/T 20690-2000《化工企业焦化厂循环冷却水处理设计技术规定》,《GB50050-95》
3.2 补充水预处理水质要求
SS:≤30mg/L
浊度:≤5NTU
BOD5:≤10mg/L
3.3 焦化厂循环水处理效果指标
项目 |
HG/T 20690-2000 |
碳钢腐蚀率 mm/a |
≤0.125 |
不锈钢/铜腐蚀率 mm/a |
≤0.005 |
换热器污垢热阻 m2·K/W |
≤3.44×10-4 |
污垢沉积速 mcm mg/cm2·30d |
≤25 |
循环水粘泥量 |
≤4 |
循环水异养菌总数 |
夏季<5×105 |
冬季<1×105 |
3.4焦化厂循环水处理补充水量与浓缩倍率、排污水量关系
3.4.1 补充水量 = 蒸发水量 + 排污水量 + 风吹损失 + 渗漏
3.4.1.1 蒸发水量: E =⊿T×Q×4.184÷R(m3/h )
式中:T—示进出水温差,℃;
Q—示循环水量,m3/h;
R—示蒸发潜热,kJ/kg;(根据系统设计温度一般R值为2404.5 kJ/kg)
3.4.1.2 风吹损失:一般为循环水量的0.1%,为0.5 m3/h;
3.4.1.3 排污水量:B排 = E÷(K-1)- D(风吹)
式中:K—示浓缩倍数;
D—示风吹损失,一般为循环水量的0.1%;
3.4.1.4 系统渗漏:系统渗漏一般设为0 m3/h
3.4.2 与水处理药剂投入关系
系统水处理费用与补充水量成正比,因此提高浓缩倍率运行,是降低水处理费用的有效方法,但随浓缩倍率提高一定倍数时,又会使循环水中有害物质含量超标,因此须同时采取一定的辅助措施,如pH调节/加大旁流过滤处理等方法,使系统处理综合成本最低。
3.5焦化厂循环水处理旁滤量设计要求
焦化厂循环冷却水在冷却塔中与空气接触散热时,空气中的灰尘、粉尘、孢子等悬浮固体被带入冷却水中,另外补充水进入循环水时也带入一部份固体杂物,它们使循环水的悬浮物、菌藻含量及其它污染物超出允许值,因此须设旁滤设施,对焦化厂循环冷却水进行旁流过滤处理,以保证焦化厂循环冷却水悬浮物含量指标保持在规定范围内,保持换热管壁干净。
HG/T 20690-2000建议焦化厂循环冷却水旁流过滤量为循环量的2~5%。设计时其计算式中空气含尘量以环保部门监测为准。
四. 焦化厂循环水处理办法
根据系统面临问题,结合重庆维邦公司对各类循环水系统水处理工程的实际处理经验,推荐以下处理办法,防止换热器管壁结垢、生长粘泥软垢、快速腐蚀等事故的发生,保证生产装置安全、稳定、长周期、满负荷优质运行。
4.1 焦化厂循环水处理设备结垢的解决方法
4.1.1硬垢形成原因:冷却水中富含碳酸氢钙等不稳定盐类,在换热管壁受热分解,即转变为碳酸钙等致密硬垢,规则沉积在换热管壁、冷却塔填料及系统管网等处。
4.1.2 硬垢控制:换热器管壁硬垢沉积,是焦化厂循环冷却水系统设备面临的最大问题之一,它直接对生产负荷造成影响;向循环水中投加少量的,适应系统水质的阻垢分散剂,即能使硬垢沉积问题得到解决。水处理剂服务商,根据系统补充水质及生产装置工艺特点,通过实验室模拟系统试验,筛选出最适合阻垢缓蚀剂配方,并提供及时专业的技术服务,能使硬垢沉积问题得到很好解决。如维邦研发的WB-711/WB-712/WB-713等系列阻垢缓蚀剂,具有优异的阻垢分散性能,循环水中Ca2+含量在2000mg/L(以CaCO3计)左右稳定而不发生沉积。
4.2 焦化厂循环水处理滋生生物粘泥软垢的解决方法
4.2.1粘泥软垢形成原因:产粘液微生物代谢、悬浮物、一定的水流速度、换热管壁粗糙度,四个条件形成粘泥软垢。后面两个条件是系统客观存在,解决办法只能从微生物和悬浮物着手解决。
4.2.2 微生物控制:筛选适合的杀菌灭藻剂,投入适当的水处理杀菌费用,使循环水中微生物含量控制规定范围内,将微生物代谢粘液保持允许范围,防止粘泥软垢的形成。如维邦研发的复合型杀菌灭藻剂WB-115(氧化性)/WB-104(非氧化性),杀菌率达99%以上。
4.2.3 悬浮物控制:增设旁流过滤系统(系统浓缩倍率高/悬浮物高时辅助使用),滤除循环水中悬浮物,控制在规定范围内,避免悬浮物与微生物黏液相互作用,在系统内累积而沉积换热管内,形成软垢,阻止传热,同时形成电化学腐蚀。
4.3 焦化厂循环水处理设备腐蚀的解决方法
4.3.1腐蚀形成原因:腐蚀是指通过化学或电化学反应使金属被消耗破坏的现象。冷却水中的溶解氧与设备接触形成腐蚀电池,发生如下反应,促使金属不断溶解而被腐蚀。
在阳极区 Fe=Fe2++2e
在阴极区 ?O2+H2O+2e=2OH-
在水中 Fe2++2OH-=Fe(OH)2 Fe(OH)2+ O2 = Fe(OH)3
4.3.2 腐蚀控制:向循环水中投加较低量,适应系统水质的复合缓蚀剂,即能使设备腐蚀控制在标准规定范围。对于碳钢不锈钢系统,优选阻垢缓蚀剂配方时,即已复配入配方中,能解决设备腐蚀问题,如果系统中有铜设备,则应另添加铜缓蚀剂,如维邦WB-301系列。
五. 焦化厂循环水处理投入与产出
由于焦化厂循环冷却水系统在日常运行中,换热设备会产生结垢、腐蚀和滋生生物粘泥,因此冷却水系统须进行水质稳定处理,以解决上述问题,保证生产装置安全、稳定、长周期、高负荷优质运行。相应投入的水处理药剂费用是因为自身生产稳定需要。它与工厂污水处理药剂费用投入不同,污水处理是为人类生产环境保护需要。
冷却水系统进行水质稳定处理的经济效益,计算方法主要从稳定生产负荷、减少停车处理次数、节约用水、保证设备使用寿命等方面进行评估。
5.1 稳定生产负荷:换热器结垢刚开始是缓慢逐步沉积的,只要沉积薄薄的一层垢后,沉积速度即越来越快,使传热速率迅速下降,对生产负荷构成明显影响(热电厂冷凝器最明显),我们按结垢使负荷隐形平均下降2%计算,如果进行科学水质稳定处理,则负荷稳定,即视为产出2%。
5.2 减少停车处理次数:生产装置大修周期一般为一年半、两年、甚至两年以上,大检修期同时对冷却水系统进行检修、清洗处理。而未进行水质稳定处理,设备产生结垢、腐蚀和滋生生物粘泥周期大大缩短,半年甚至三个月就要处理一次。停车造成停车损失,清洗需要药剂,也需要时间,同时花费大量人力,造成经济损失。
5.3 节约使用新鲜水30%左右:工厂是用水大户,随环保要求越来越高,水资源日趋紧张,新鲜水成本也越来越高,节约用水对工厂已非常重要,可节约较大一笔费用。严格按维邦提供的水质稳定处理方案对系统运行管理,能确保系统高负荷稳定运行,同时节约用水约30%。但目前有的工厂单从节约用水考虑,冷却水系统基本不排污,使循环水很多参数严重超标,导致系统短期结垢,不得不停车处理,造成停车损失,此法不可取。
5.4 保证设备使用寿命:未进行水质稳定处理或水处理剂缓蚀效果不好的系统,设备腐蚀率是HG/T 20690-2000规定要求的五倍甚至十五倍以上,大大缩短设备使用寿命,有的设备甚至两三年就得更换,使工厂损失惨重,可见科学的水质稳定对工厂效益非常重要。
附:循环水系统科学焦化厂循环水处理水质稳定处理技术
循环水系统零排放水质稳定处理技术,是集原水预处理、腐蚀、污垢、微生物控制和旁路过滤及除盐综合处理为一体,并配以计算机辅助控制的自动分析和加药系统,使循环水系统实现长周期高负荷安全稳定运行,最大限度节药用水和降低水处理费用。
水处理设备与传统化学加药水处理方式投资运行对比表:
项目情况:一台制冷量2813KW,一台制冷量1758KW,共两台机组。
冷却水循环量:1000m3/h冷却塔的情况: 2台冷却塔。
|
事 项 |
水处理设备 |
传统化学加药水处理方式 |
1 |
设备初始投资 |
25万元 |
5万元 |
2 |
每年设备消耗电费 |
0.5万元 |
0.1万元 |
3 |
每年购买药剂费用 |
0元 |
5万元-15万元,平均10万元 |
4 |
每年设备维护费用 |
1万元(包括耗材,人工,检测) |
0.5万元(包括耗材,人工,检测) |
5 |
每年冷却水排污量 |
50吨水*6元/吨=300元 |
2400吨水*6元/吨=14400元 |
6 |
对系统腐蚀 |
不改变水的PH值 |
改变水的PH值 |
7 |
杀菌情况 |
在线持续有效杀菌 |
杀菌很难持续有效 |
5 |
除垢、阻垢 |
能有效降低水的硬度 |
不能降低水的硬度 |
6 |
环保 |
无污染,排污水可以直接利用 |
污染严重,排污水需要处理排放 |
7 |
第一年使用费用 |
26.53万元(含初投资) |
16.54万元(含初投资) |
8 |
第二年使用费用 |
1.53万元 |
12.04万元 |
9 |
第三年使用费用 |
1.53万元 |
12.04万元 |
10 |
第四年使用费用 |
1.53万元 |
12.04万元 |
11 |
第五年使用费用 |
1.53万元 |
12.04万元 |
12 |
五年综合费用合计 |
32.65万元 |
64.7万元 |
13 |
第六年使用费用 |
1.53万元 |
12.04万元 |
14 |
。。。。。。 |
。。。。。。 |
。。。。。。 |
15 |
第十五年使用费用 |
1.53万元 |
12.04万元 |
16 |
十五年综合费用合计 |
47.95万元 |
185.1万元 |
更多技术方案请关注清道夫环保网—环保学堂:http://www.qdf0605.com/Lore/index.html
免责声明:矿库网文章内容来源于网络,为了传递信息,我们转载部分内容,尊重原作者的版权。所有转载文章仅用于学习和交流之目的,并非商业用途。如有侵权,请及时联系我们删除。感谢您的理解与支持。