| 杨华伟
（沧井化工有限公司，河北 沧州 06100） 摘要：沧州沧井化工有限公司循环冷却水的补充水是沿海浅层地下水，Cl-的质量浓度高达540mg／L，原设计采用进口的以无机磷为主的处理药剂，使碳钢换热设备的腐蚀速率达0.3-0.4mm／a。后将补充水改为浅层地下水加少量深井水，控制补充水的ρ(C1-)为150-300mg／L，并采用以有机磷和膦羧酸为主的水处理药剂，生产运行结果表明，在浓缩倍数为2.5—3.5的条件下，碳钢的腐蚀速率为0.06mm／a。
关键词：沿海；地下水；循环冷却水；补充水；处理方案
中图分类号：TQ085 文献标识码：B 文章编号：1009—2455(2004)05—0028—02 沧州沧井化工有限公司生产装置包括24×104t／a氯乙烯、23×104t／a聚氯乙烯、1.2×104kW热电站和39×104 t／a水泥工程，生产技术与关键设备由国外引进。为PVC装置配套的循环冷却水系统能力为12000m3／h，补充水采用8-10m的浅水井，换热设备的材质既有碳钢，又有不锈钢、铜。浅井水受海水渗透的影响，水中Cl-、含盐量等腐蚀性离子含量比较高，对设备有很强的腐蚀性。随生产装置引进的水处理方案为含磷无机配方，没有考虑浅井水的特殊性，在近半年的试运行过程中，多台换热器腐蚀穿孔，另外，受补充水Cl-等含量的影响，浓缩倍数只能控制在2倍以下，水源不能满足生产的需要，严重影响生产的正常运行。经调查研究，做了大量的对比试验，通过改善补充水水质、提高浓缩倍数、采用全有机处理方案，几年的运行检测表明，浓缩倍数达到2.5-3.5倍时，设备的腐蚀与结垢符合国家规定，同时降低了运行费用。 1 引进方案处理状况 整个工程于1998年8月开始运行，在试运行期间循环冷却水处理采用国外引进的处理方案，在近半年的试运行过程中，检测挂片的腐蚀速度0.3-0.4mm／a，远远超过了国家标准0.125 mm／a的要求，运行不到6个月，现场多台换热器腐蚀穿孔，特别是水走壳程的换热器，严重影响生产的正常运行。 2 原因分析 根据循环冷却水补充水水质(见表1)计算，并且对引进药剂成分进行了分析，发现腐蚀主要有以下2方面的原因造成：
①由于补充水为负硬度水，而且水中Cl-等腐蚀性离子含量比较高，所以导致换热器腐蚀；
②通过对引进药剂成分分析，我们发现它的主要成分为无机磷酸盐，对于这种水质根本起不到缓蚀作用。 表1 浅井水水质 | 项目 | pH值 | ρ（Ca2+)/(mg·L-1) | ρ（Mg2+)/(mg·L-1) | ρ（K+)/(mg·L-1) | ρρ（Na+)/(mg·L-1) | | 分析值 | 8.32 | 21.3 | 15.92 | 243 | 363.34 | | 项目 | ρ（Cl-)/(mg·L-1) | ρ（HCO3-)/(mg·L-1) | ρ（SO42-)/(mg·L-1) | 电导/(μS·cm-1) | ρ(总溶固）/(mg·L-1) | | 分析值 | 538.89 | 382.31 | 136.98 | 2440 | 2732.41 | 3 方案改进 3.1 改善补充水水质
由于补充水是负硬度、高氯根、高含盐量水质，所以腐蚀性较强，一般阻垢缓蚀剂很难达到处理要求，对此，我们调整了补充水水源，降低氯离子含量。
我们将浅井水与深井水按一定比例在混合池内进行混合，严格控制氯离子含量小于300mg／L(由于深井水水量有限，进一步降低氯离子含量不太现实)，同时加强补充水水质监控。调整后的补充水水质见表2。 表2 调整后的补充水水质 | pH值 | ρ（Ca2+)/(mg·L-1) | ρ（Mg2+)/(mg·L-1) | ρ（K+)/(mg·L-1) | ρρ（Na+)/(mg·L-1) | | 7.6-8.3 | 19.3-21.3 | 12.4-15.92 | 140-243 | 120-363 | | ρ（Cl-)/(mg·L-1) | ρ（HCO3-)/(mg·L-1) | ρ（SO42-)/(mg·L-1) | 电导/(μS·cm-1) | ρ(总溶固）/(mg·L-1) | | 150-300 | 243-382 | 91-137 | 1850-2000 | 2000-2500 | 3.2 改进药剂
经考察、试验，根据改进后的水质筛选出新的水处理药剂配方(FZ-601)，采用FZ-601配方与原进口配方进行缓蚀效果的对比试验，结果见表3。FZ-601为全有机配方，配方中的多甲叉有机磷和膦羧酸具有高效阻垢性能，通过药剂的协同效应稳定钙硬度，提高Ca2+，CO32-等结垢性离子的过饱和度，起到良好的阻垢效果。由于磷酸盐和膦羧酸含有大量未离解的-OH基团，这些基团与金属表面水合氧化物中的OH键结合，形成一层致密保护膜，起到抑制腐蚀的作用，利用Zn2+成膜快的特点在其中起增效作用。铜缓蚀剂在水中能够游离出H+离子，其负离子能与铜离子结合生成十分稳定的络合保护膜，对铜设备有很好的缓蚀效果。膦羧酸有很好的稳Zn2+效果，有效抑制锌垢的形成，同时又有很好的阻磷酸钙效果。 表3 对比试验结果 | 药剂投加量/（mg·L-1) | 腐蚀速度/（mm·a-1) | 阻垢率/% | | 进口 | 国产 | 进口 | 国产 | | 50 | 0.378 | 0.103 | 92.36 | 93.14 | | 60 | 0.326 | 0.082 | 95.33 | 95.31 | | 70 | 0.293 | 0.072 | 96.12 | 96.35 | | 80 | 0.261 | 0.0713 | 96.38 | 96.78 | 从试验结果可以看出，调整后的水质，进口药剂与国产药剂的阻垢率都能达到要求，但缓蚀效果存在明显的差距。我公司决定采用常州中南化工有限公司的FZ-601阻垢缓蚀剂。 4 现场应用 4.1 化学清洗
首先投加1000 mg／L由络合物、表面活性剂、渗透剂、剥离剂等成分组成的专用清洗剂，控制循环冷却水的pH值为5.5—6.0，进行化学清洗。清洗时间应根据总铁、总硬变化情况而定，当这些指标不再上升时可停止清洗，清洗时间一般为48h。
清洗结束后先对系统中的清洗液进行置换，然后进行预膜处理。
4.2 系统预膜
投加500-550mg／L含有聚磷酸盐、多元醇磷酸脂、锌盐、分散剂等组成的预膜剂，控制循环水的pH值为6.0-6.5，运行48h。预膜结束进行置换，进行常规处理。
4.3 常规处理
常规处理水稳剂的投加量为50-60 mg／L，采用氯气作常规杀菌剂，不定期地投加季铵盐或含氮化合物杀菌，具体控制指标见表4。 表4 常规处理分析控制指标 | ρ（Cl-)/(mg·L-1) | 有机磷ρ（PO43-)/(mg·L-1) | 正磷ρ（ PO43-)/(mg·L-1) | pH值 | ρ（COD)/(mg·L-1) | 浊度/(mg·L-1) | | ≤1000 | 7.5-8.5 | ≤2 | 7.5-8.8 | ≤10 | ≤15 | | ρ（Fe总)/(mg·L-1) | Ca2++碱度ρ（CaCO3)/(mg·L-1) | 浓缩倍数/倍 | 异养菌/(个·L-1) | 生物粘泥量/(mL·m-3) | 余氯/(mg·L-1) | | ≤1.0 | ≤1000 | 2.5-3.5 | ≤10×105 | ≤4 | 0.5-1.0 | 4.4 现场应用效果
从调整后处理配方运行的情况看，处理效果得到明显改善，主要表现为：
①从检测数据看，不锈钢的腐蚀速度为0.0031 mm／a，没有发现应力腐蚀，铜腐蚀速度0.00372mm／a，碳钢的腐蚀速度0.0631mm／a；
②污垢沉积速率3.128mcm；
③微生物得到有效控制，生物粘泥量都小于4 mL／m3。 5 结语 ①调整后的方案经现场应用，处理效果达到国家标准，并且保证了生产装置安全、稳定、长周期运行；
②缓蚀效果得到了明显提高，6个月后检修打开换热器观察腐蚀现象已明显减轻，一些原来准备更换的换热器可以继续使用；
③按循环水量12000t／h，浓缩倍数3，药剂投加量60mg／L计算，阻垢缓蚀剂用量57t／a，引进药剂3.75万元／t，国产药剂1.25万元／t，每年可节约药剂费约141万元，处理费用大大降低；
④由于调整后的阻垢缓蚀剂为液体，与以前的进口固体药剂相比，简化了现场操作步骤，加药准确并容易控制。
作者简介：杨华伟(1969—)，男，天津人，工程师，沧州沧井化 工有限公司设计所项目主任，天津大学环境工程系在读硕士研究 生，电话(0317)3584331。 | 
