| 楊華偉
（滄井化工有限公司，河北 滄州 06100） 摘要：滄州滄井化工有限公司循環冷卻水的補充水是沿海淺層地下水，Cl-的質量濃度高達540mg／L，原設計采用進口的以無機磷為主的處理藥劑，使碳鋼換熱設備的腐蝕速率達0.3-0.4mm／a。后將補充水改為淺層地下水加少量深井水，控制補充水的ρ(C1-)為150-300mg／L，并采用以有機磷和膦羧酸為主的水處理藥劑，生產運行結果表明，在濃縮倍數為2.5—3.5的條件下，碳鋼的腐蝕速率為0.06mm／a。
關鍵詞：沿海；地下水；循環冷卻水；補充水；處理方案
中圖分類號：TQ085 文獻標識碼：B 文章編號：1009—2455(2004)05—0028—02 滄州滄井化工有限公司生產裝置包括24×104t／a氯乙烯、23×104t／a聚氯乙烯、1.2×104kW熱電站和39×104 t／a水泥工程，生產技術與關鍵設備由國外引進。為PVC裝置配套的循環冷卻水系統能力為12000m3／h，補充水采用8-10m的淺水井，換熱設備的材質既有碳鋼，又有不銹鋼、銅。淺井水受海水滲透的影響，水中Cl-、含鹽量等腐蝕性離子含量比較高，對設備有很強的腐蝕性。隨生產裝置引進的水處理方案為含磷無機配方，沒有考慮淺井水的特殊性，在近半年的試運行過程中，多臺換熱器腐蝕穿孔，另外，受補充水Cl-等含量的影響，濃縮倍數只能控制在2倍以下，水源不能滿足生產的需要，嚴重影響生產的正常運行。經調查研究，做了大量的對比試驗，通過改善補充水水質、提高濃縮倍數、采用全有機處理方案，幾年的運行檢測表明，濃縮倍數達到2.5-3.5倍時，設備的腐蝕與結垢符合國家規定，同時降低了運行費用。 1 引進方案處理狀況 整個工程于1998年8月開始運行，在試運行期間循環冷卻水處理采用國外引進的處理方案，在近半年的試運行過程中，檢測掛片的腐蝕速度0.3-0.4mm／a，遠遠超過了國家標準0.125 mm／a的要求，運行不到6個月，現場多臺換熱器腐蝕穿孔，特別是水走殼程的換熱器，嚴重影響生產的正常運行。 2 原因分析 根據循環冷卻水補充水水質(見表1)計算，并且對引進藥劑成分進行了分析，發現腐蝕主要有以下2方面的原因造成：
①由于補充水為負硬度水，而且水中Cl-等腐蝕性離子含量比較高，所以導致換熱器腐蝕；
②通過對引進藥劑成分分析，我們發現它的主要成分為無機磷酸鹽，對于這種水質根本起不到緩蝕作用。 表1 淺井水水質 | 項目 | 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 | | 項目 | ρ（Cl-)/(mg·L-1) | ρ（HCO3-)/(mg·L-1) | ρ（SO42-)/(mg·L-1) | 電導/(μS·cm-1) | ρ(總溶固）/(mg·L-1) | | 分析值 | 538.89 | 382.31 | 136.98 | 2440 | 2732.41 | 3 方案改進 3.1 改善補充水水質
由于補充水是負硬度、高氯根、高含鹽量水質，所以腐蝕性較強，一般阻垢緩蝕劑很難達到處理要求，對此，我們調整了補充水水源，降低氯離子含量。
我們將淺井水與深井水按一定比例在混合池內進行混合，嚴格控制氯離子含量小于300mg／L(由于深井水水量有限，進一步降低氯離子含量不太現實)，同時加強補充水水質監控。調整后的補充水水質見表2。 表2 調整后的補充水水質 | 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) | 電導/(μS·cm-1) | ρ(總溶固）/(mg·L-1) | | 150-300 | 243-382 | 91-137 | 1850-2000 | 2000-2500 | 3.2 改進藥劑
經考察、試驗，根據改進后的水質篩選出新的水處理藥劑配方(FZ-601)，采用FZ-601配方與原進口配方進行緩蝕效果的對比試驗，結果見表3。FZ-601為全有機配方，配方中的多甲叉有機磷和膦羧酸具有高效阻垢性能，通過藥劑的協同效應穩定鈣硬度，提高Ca2+，CO32-等結垢性離子的過飽和度，起到良好的阻垢效果。由于磷酸鹽和膦羧酸含有大量未離解的-OH基團，這些基團與金屬表面水合氧化物中的OH鍵結合，形成一層致密保護膜，起到抑制腐蝕的作用，利用Zn2+成膜快的特點在其中起增效作用。銅緩蝕劑在水中能夠游離出H+離子，其負離子能與銅離子結合生成十分穩定的絡合保護膜，對銅設備有很好的緩蝕效果。膦羧酸有很好的穩Zn2+效果，有效抑制鋅垢的形成，同時又有很好的阻磷酸鈣效果。 表3 對比試驗結果 | 藥劑投加量/（mg·L-1) | 腐蝕速度/（mm·a-1) | 阻垢率/% | | 進口 | 國產 | 進口 | 國產 | | 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 | 從試驗結果可以看出，調整后的水質，進口藥劑與國產藥劑的阻垢率都能達到要求，但緩蝕效果存在明顯的差距。我公司決定采用常州中南化工有限公司的FZ-601阻垢緩蝕劑。 4 現場應用 4.1 化學清洗
首先投加1000 mg／L由絡合物、表面活性劑、滲透劑、剝離劑等成分組成的專用清洗劑，控制循環冷卻水的pH值為5.5—6.0，進行化學清洗。清洗時間應根據總鐵、總硬變化情況而定，當這些指標不再上升時可停止清洗，清洗時間一般為48h。
清洗結束后先對系統中的清洗液進行置換，然后進行預膜處理。
4.2 系統預膜
投加500-550mg／L含有聚磷酸鹽、多元醇磷酸脂、鋅鹽、分散劑等組成的預膜劑，控制循環水的pH值為6.0-6.5，運行48h。預膜結束進行置換，進行常規處理。
4.3 常規處理
常規處理水穩劑的投加量為50-60 mg／L，采用氯氣作常規殺菌劑，不定期地投加季銨鹽或含氮化合物殺菌，具體控制指標見表4。 表4 常規處理分析控制指標 | ρ（Cl-)/(mg·L-1) | 有機磷ρ（PO43-)/(mg·L-1) | 正磷ρ（ PO43-)/(mg·L-1) | pH值 | ρ（COD)/(mg·L-1) | 濁度/(mg·L-1) | | ≤1000 | 7.5-8.5 | ≤2 | 7.5-8.8 | ≤10 | ≤15 | | ρ（Fe總)/(mg·L-1) | Ca2++堿度ρ（CaCO3)/(mg·L-1) | 濃縮倍數/倍 | 異養菌/(個·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 現場應用效果
從調整后處理配方運行的情況看，處理效果得到明顯改善，主要表現為：
①從檢測數據看，不銹鋼的腐蝕速度為0.0031 mm／a，沒有發現應力腐蝕，銅腐蝕速度0.00372mm／a，碳鋼的腐蝕速度0.0631mm／a；
②污垢沉積速率3.128mcm；
③微生物得到有效控制，生物粘泥量都小于4 mL／m3。 5 結語 ①調整后的方案經現場應用，處理效果達到國家標準，并且保證了生產裝置安全、穩定、長周期運行；
②緩蝕效果得到了明顯提高，6個月后檢修打開換熱器觀察腐蝕現象已明顯減輕，一些原來準備更換的換熱器可以繼續使用；
③按循環水量12000t／h，濃縮倍數3，藥劑投加量60mg／L計算，阻垢緩蝕劑用量57t／a，引進藥劑3.75萬元／t，國產藥劑1.25萬元／t，每年可節約藥劑費約141萬元，處理費用大大降低；
④由于調整后的阻垢緩蝕劑為液體，與以前的進口固體藥劑相比，簡化了現場操作步驟，加藥準確并容易控制。
作者簡介：楊華偉(1969—)，男，天津人，工程師，滄州滄井化 工有限公司設計所項目主任，天津大學環境工程系在讀碩士研究 生，電話(0317)3584331。 | 
