用调整水质法遏制蒸发冷却器供水管道腐蚀

杨栋材 李永亮 （天津天铁冶金集团有限公司热轧板有限公司，河北省涉县 056404)

用调整水质法遏制蒸发冷却器供水管道腐蚀

杨栋材 李永亮 （天津天铁冶金集团有限公司热轧板有限公司，河北省涉县 056404)

介绍了用调整水质法遏制了蒸发冷却器供水系统管道腐蚀的实例。蒸发冷却器供水系统为直流式供水系统，管道为普碳钢管道，在没有任何控制措施的情况下，输送腐蚀性水质的冷却水，在运行中造成管道严重腐蚀。通过调整冷却水水质，确定软水和新水的混合比例，使管道的腐蚀速率降低至规定范围内，取得了良好的效果。

冷却器 调整 供水 水质 管道 腐蚀 特性

1 前言

2 系统概况

2.1 天铁热轧板有限公司炼钢工艺采用了干法除尘技术，蒸发冷却器供水系统作为干法除尘系统的重要组成部分，对降低烟气温度、调节烟气湿度、去除烟气中的粉尘起着十分重要的作用。蒸发冷却器供水流量和压力直接与炼钢工艺连锁，供水流量或者压力出现异常时，迫使氧枪提枪，直接导致炼钢生产被迫突然中断，这将使企业蒙受较大的经济损失。

2.2 蒸发冷却器供水系统属于直流式系统。冷却水经高压水泵加压至1.2～1.5 MPa后被送至蒸发冷却器入口的14个双相回流式喷枪 (14个喷枪环绕蒸发冷却器均匀布置)，高压冷却水经喷枪雾化喷嘴喷出，水雾化并完全蒸发。冷却水将转炉烟气在蒸发冷却器内由800℃～1 000℃直接冷却到170℃ ～200℃，同时将转炉烟气加湿调质。转炉烟气中的粗粉尘被冷却水加湿后，40%～45%沉降到蒸发冷却器底部，被输送到灰仓排出。蒸发冷却器供水系统见图1。

3 存在的问题

图1 蒸发冷却器供水系统图

蒸发冷却器供水管道采用D219×6 mm的普碳钢管道，系统投产运行一年半以后，对管道壁厚进行检测，发现监测点壁厚均小于4.0 mm,供水管道存在腐蚀问题，甚至发现有一段管道出现穿孔漏水现象。2008年10月10日对穿孔管道进行了更换，观察更换下来的管道，发现管道内壁存在大量锈瘤，锈瘤底部管道孔蚀深度较深，腐蚀严重。

4 原因分析

4.1 冷却水的性质直接关系到供水管道的使用寿命。普碳钢管道直接输送腐蚀性水质的冷却水，在没有采取任何控制措施的情况下，管道的腐蚀速率将会远远大于允许的腐蚀速率，管道的使用寿命将会缩短。通过化验冷却水水质，用化验数据计算分析冷却水的性质，可以找出管道腐蚀的直接原因。

4.2 蒸发冷却器喷枪处的烟气温度在800℃～1 000℃。普通工业用水作为冷却水在较高温度下运行很容易产生结垢问题，为了防止喷枪产生结垢问题而影响冷却效果，同时考虑到生产成本，2008年10月份以前，我公司蒸发冷却器供水系统一直采用软水作为蒸发冷却器的冷却水。

我帮助学生分三种情况如图1研究。学生结合线段中点定义，分情况表示线段AC=BC,推导出数轴上的线段中点公式。

4.3 在蒸发冷却器供水水池中取得水样进行水质分析，水质结果见表1。为了判断水质类型，现计算朗格利尔指数（饱和指数)L·S·I和雷兹纳指数（稳定指数)R·S·I：

表1 蒸发冷却器供水系统水质

4.3.1 饱和指数L·S·I=pH-pHs

式中：pH——水的实际pH值;

pHs——水的饱和pH值;

A——总溶解固体系数;

B——温度系数;

C——钙硬度系数;

D——M碱度系数。

总溶解固体和电导率的比值大约为0.55～0.70，取0.65，则总溶解固体为423 mg/l;水温取常温20℃。

查系数换算表得 A=0. 16;B=2. 09;C=2. 36;D=1.00。故pHs=8.59

饱和指数L·S·I=pH-pHs=-0.59 ＜ 0

由饱和指数L·S·I=-0.59＜0可知水质呈腐蚀倾向。

稳定指数 R·S·I=2pHs-pH

式中：pH——水的实际pH值;

pHs——水的饱和pH值。

通过计算可知稳定指数R·S·I=9.2，水质腐蚀倾向较重。

通过计算朗格利尔指数（饱和指数)L·S·I和雷兹纳指数（稳定指数)R·S·I，可以知道蒸发冷却器的冷却水腐蚀倾向较重。蒸发冷却器供水管道为普碳钢管道，内部未作任何防腐处理（原设计未做要求)，输送此腐蚀性冷却水极易发生腐蚀穿孔。

5 解决措施

5.1 通过原因分析可知，供水管道在没有达到使用年限时就出现穿孔漏水现象，主要是因为冷却水呈腐蚀倾向，同时供水管道没有采取任何防腐措施，直接导致管道腐蚀速率过快。针对这一问题，考虑蒸发冷却器供水系统为直流式系统，冷却水中添加缓蚀阻垢剂的成本较高，喷枪处温度在800℃～1 000℃，缓蚀阻垢剂容易失效等因素，决定采用调整冷却水水质的方法，将原有腐蚀性冷却水调整为中性冷却水，避免管道的进一步腐蚀。

5.2 确定新水（工业冷却水补水)与软水的混合比例，将腐蚀性水质改变为趋于中性的水质，以减缓管道的腐蚀速率。新水的水质状况见表2。

表2 新水水质

将软水与新水按1：4的比例混合，从理论上考虑，水中各离子浓度是按混合比成比例存在的，水质情况见表3。

表3 混合水水质

计算表3中混合水的饱和指数L·S·I和稳定指数 R·S·I：

饱和指数L·S·I=pH-pHs=0.81＞0,可知水质略呈结垢趋势。

稳定指数R·S·I=2pHs-pH=6.4＞6，可知水质略呈结垢趋势。

经过多次取值计算得出，按照软水：新水=1：4的比例混合后，水质较合适。

5.3 此时水质略呈结垢趋势（基本趋于中性)，可以在已腐蚀的管道内壁形成一层保护膜，能消除或减缓管道的进一步腐蚀，同时蒸发冷却器喷枪处的水压在1.02 MPa左右，水流速度很高，这一水质理论上不会在喷枪处结垢。

5.4 将具有腐蚀倾向的软水与普通工业冷却水混合，调整为趋于中性的冷却水，这一方案在解决供水管道腐蚀问题的同时，还能够在很大程度上降低冷却水使用成本，且方案实施较为容易。

5.5 方案实施以后，为了进一步观察验证实施效果，在蒸发冷却器供水水池中悬挂了12片Ⅱ型标准腐蚀试片，进行了6个月的观察检测，每个月取出2片进行观察检测。经过对试片6个月的观察测定，发现每个月取出的挂片表面均存在红褐色腐蚀产物，斑点状腐蚀锈瘤不均匀分布，锈瘤下存在轻微孔蚀现象，晚取出的试片比早取出的试片腐蚀要重。经过测定，平均腐蚀速率为0.111 mm/a，小于0.125 mm/a,符合规定。

5.6 调整水质后，蒸发冷却器供水系统运行半年以来，各运行参数正常。对原有供水管道进行壁厚检测，同一监测点的壁厚检测数据基本保持一致，没有发现明显的继续腐蚀现象。蒸发冷却器喷枪也能够达到正常维修周期，喷枪因过热而需要维修的频率基本与以前相同。观察蒸发冷却器内壁和更换下来的喷枪，并未发现有结垢现象。

6 结论

6.1 通过调整冷却水水质，使蒸发冷却器供水系统管道的腐蚀速率降低至规定范围内，解决了管道腐蚀问题，同时还降低了冷却水使用成本，为企业安全高效生产提供了保证，取得了良好的效果。

6.2 通过这一实例，说明采用调整冷却水水质的方法，在解决蒸发冷却器供水系统这一直流式供水系统管道腐蚀问题方面是可行的。

[1]周本省.工业水处理技术（第二版)[M].北京：化学工业出版社，2003:42.

[2]GB50050-95，工业循环冷却水处理设计规范[S].

Control of Water Supply Pipeline Corrosion of Evaporation Cooler by Water Quality Adjustment Method

Yang Dongcai,Li Yongliang

The authors explain an example of curbing the evaporation cooler water supply pipeline corrosion by water quality adjustment method.The water supply system of evaporation cooler is of direct flow type with carbon steel pipe.Without any control means,it transported corrosive cooling water,which led to serious pipeline corrosion.Adjusting cooling water quality and specifying soft water and makeup water mixing ratio minimized the pipe corrosion rate within certain range,giving good benefit.

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（收稿 2010－10－29 责编 崔建华)

杨栋材,助理工程师，2007年毕业于河北理工大学给水排水工程专业，现在天铁热轧板有限公司动力环保作业部从事给排水技术与管理工作。