广西柳钢环保股份有限公司 广西柳州市 545002
摘要：在钢铁生产中，连铸软化水系统的循环冷却水是虽然是闭路式循环系统，但运行久了也会产生节垢、腐蚀和微生物繁殖等问题。本文分析了循环水运行中存在的腐蚀、结垢和粘泥问题，阐明清洗预膜的对循环水的作用，介绍了循环冷却水系统开车前清洗预膜的工艺过程，为设备开车正常运行提高保障。
关键词：循环水；腐蚀；结垢；清洗预膜
1 概述
由于水比热较大，易于输送，价格低廉，常被用来作为冷却介质使用。冷却水用过后不是立即被排放掉，而是收回循环再用。水在循环使用和冷却过程中，会不断产生问题，引起循环水水质的变化，如CO2的降低，含盐量的增加，浊度的增加，溶解氧的增加，微生物含量的增加，有害气体的溶入等，使水中的有害离子成倍增长，会对换热设备产生腐蚀、结垢、粘泥滋生等危害[1]。
2循环冷却水存在的问题
2.1 腐蚀危害
所谓腐蚀，是金属材料与周围介质接触和相互作用，发生化学、电化学、微生物等反应，是金属材料遭受破坏或性能恶化的过程[2]。在循环水系统中，主要以溶解氧腐蚀为主，这种腐蚀除了会造成系统的输水管线、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泄漏而引起工艺介质的污染或计划外的停车事故等，另外由于腐蚀产生锈瘤，会引起换热效率下降或管线堵塞等危害。
2.2 结垢危害
结垢是污垢中的一种，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。系统结垢主要引起水冷设备换热效率下降，管线的阻力增大，导致循环水量减少或细管的堵塞，多数情况下还伴有垢下腐蚀。结垢的主要因素是冷却水pH、Ca2+、总碱度、水温、换热器表面温度、表面状态等。
2.3粘泥危害
粘泥指金属列管等内壁附着的粘质膜，生物粘泥主要由细菌及藻类等微生物的分泌产物粘附了水中悬浮杂质而形成，生物粘泥的产生主要会导致传热效率下降，列管堵塞，增加局部腐蚀等危害。
3 清洗预膜目的
清洗和预膜工作被称为循环水系统化学处理的预处理，对于新系统而言设备和管道在安装过程中难免会有碎屑和尘土留在系统中，有时冷却设备的锈蚀和油污也很严重，这些杂物和油污如不清洗干净将会影响下一步的预膜处理。老系统的冷却设备还常有垢黏泥和金属腐蚀产物严重影响处理设备的寿命和换热效率[3]。通过化学清洗去除水系统设备及管路内表面的浮锈、油污、杂物，通过预膜在水系统设备及管路内表面形成一层致密的保护膜，提高缓蚀剂抑制腐蚀的效果，以减缓水系统设备的腐蚀，增加设备的使用寿命。
4 系统清洗预膜
此连铸软化水系统总的保有水量为3200m³。
4.1 化学清洗
系统注水至合适水位开启循环泵循环15min后，往系统中投加3000kg清洗缓蚀剂MN—102和1500kg锈垢分散剂MN—105，每2h测定一次pH值和总铁，清洗过程控制pH=4~5.5，较常规的5~6.5偏低，清洗效果得到保证，缩短了清洗时间。在清洗过程中会有泡沫产生，加入消泡剂MN—109减少泡沫的产生。清洗过程中pH和总铁变化见表1。循环水运行至水中铁离子维持3h不再升高时，表明清洗结束，此时，打开排污阀和补水阀，系统转入冲洗排空阶段。在置换排放前，向系统投加500kg中和钝化剂5MN—103B。
表1 化学清洗过程pH和总铁变化情况
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4.2 预膜
系统清洗结束进行置换，刚清洗后设备在没有缓蚀剂保护的情况下，易产生新的腐蚀，置换时间不宜过长。当循环水pH值升至7.0左右、浊度降至10 mg/L以下，总铁降至0.5mg/L以下，开始预膜。根据预膜的机理，预膜剂易与水中的Ca2+、Mg2+等二价金属离子发生络合反应，形成沉积物覆盖在金属表面御制腐蚀[4]。预膜过程中，应定时监测Ca2+浓度变化，并作为判断预膜终点的一项重要指标。预膜过程投加药剂时，先投加50kg氯化钙使钙离子浓度达在80～120mg/L，再投加50kg六偏磷酸钠和2000kg预膜剂MN—309。控制pH值为5.8～6.8，总磷（PO4-3）浓度为100～140mg/L，常温下运行24～36小时，整个预膜期间不排污，必要时可适量补充水，但不能使药剂浓度下降太多。在预膜过程完成后，可进入正常运行，待系统循环水中总磷浓度降低至5mg/L，转入低浓度的日常处理，对保护膜起维护和修补作用，监测指标有正磷，pH值等。为了有效地监测设备的预膜效果，系统预膜过程中，挂置2片A3碳钢试片进行监测，至预膜结束取出试片，试片表面光滑无锈蚀，形成一均匀致密的浅蓝色薄膜，用硫酸铜法检验试片预膜效果，时间为12s，效果理想。预膜过程中pH、总磷、钙离子变化情况见表2。
表2 预膜过程pH、总磷、钙离子变化情况
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5 结束语
无论是新建的循环水系统开车前，还是年度检修系统停水后、及进行酸洗后的系统，都应该进行清洗和预膜。实施清洗预膜，可以使循环水系统得到很好的清洗，特别是粘泥、碳酸钙及铁锈的去除效果理想，继而降低循环水对钢质设备及管线的腐蚀速率，延长设备的使用寿命。
参考文献：
[1] 朱月海，朱江，钟淳昌.循环冷却水[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.298-300.
[2] 朱月海，朱江，钟淳昌.循环冷却水[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.315-316.
[3] 金熙.工业水处理技术问答及常用数据[M].北京：化学工业出版社，2008.315-316.
[4] 郑能靖.石化工业冷却水处理技术［M］．安庆：安徽省安庆师范学院，1995