冷轧脱盐水pH调整改进



冷轧脱盐水pH调整改进

李文学

(湖南涟源钢铁有限公司能源中心,湖南涟源417009)

【摘要】介绍了冷轧脱盐水pH调整由一级调整改为二级调整的改进过程和效果。说明二级调整能减少每一级的调整幅度，提高调整精度，保证脱盐水pH的平稳。

【关键词】冷轧;脱盐水;pH;二级调整

1　情况概要

1.1冷轧用水情况简介

涟钢冷轧板厂于2004年建成投产，按年产量150万t设计，脱盐水设计平均消耗量为54.5 m3/h，最大消耗量98.5 m3/h。实际用水量及流量曲线如图1（以2015年4月数据为例）。

图1　　冷轧脱盐水实际流量曲线图

图1中最大流量为85 m3/h,最小流量为13 m3/ h,平均流量为47.8 m3/h。脱盐水主要用于酸洗机组、乳化液配置、镀锌机组、平整机和酸再生等。冷轧对脱盐水的水质要求为pH6耀8，电导率臆10滋s/cm，检测数据以涟钢质检中心每天三次随机取样化验数据为准。经过长期对在线pH计与台式pH计比对，在碱性区域在线表比台式表测量值平均高1耀2 pH，这主要是因为脱盐水的碱度低，缓冲性小，在空气中溶入二氧化碳使pH下降。根据经验控制在线表pH8.2耀9.3之间，台式表测量结果基本在6耀8之间。

1.2脱盐水站简介

冷轧脱盐水由涟钢能源中心发电二车间脱盐水站供应，该脱盐水站同时提供四台锅炉和对外供汽用脱盐水。

1.2.1脱盐水生产流程

原水（以涟河水为主）寅泵站寅无阀滤池寅原水箱寅原水泵寅多介质过滤器寅保安过滤器寅高压泵寅RO装置（6套伊50m3/h）寅中间水箱寅中间水泵寅混床（3台伊200 m3/h）寅产品水池（2个伊600 m3/个）寅产品水泵寅用户（锅炉、冷轧）。

1.2.2脱盐水系统主要运行参数如表1。

1.2.3送水流程与加药系统图如图2（粗体字为新增部分）。

1.2.4原加药方式及存在的问题

送冷轧和锅炉的脱盐水单独设置JY-域型加药装置（重庆川仪），均为一箱两泵，采用美顿罗RA120S014P1MNN型加药泵，额定流量为112 L/h，压力14 bar,一用一备，药箱体积为1 m3,冷轧用水加分析纯500g瓶装氢氧化钠，锅炉用水加工业氨水调节PH值。两者都是人工根据在线pH表测量值在监控电脑上调整加药泵的频率来调整加药量，每班由运行人员取样离线检测一次，每月校表一次。

表1　脱盐水系统主要运行参数

图2　　送水与加药系统图

存在问题：因为混床产水pH波动大，引起产品水池脱盐水pH不稳定，加上冷轧用水量波动大，加药装置内的药液浓度不稳定，导致人工调整难以满足要求，尤其是脱盐水pH约4.5时，同时启两台加药泵都无法满足要求，因为pH=-l g[H+]，pH降低1，药剂量需提高10倍，所以只能立即加大药液浓度才能满足要求，根据经验此时需用7 L的塑料桶加一到二桶片碱到药箱，而当进水pH值上升后（pH跃5）又要立即稀释药液，这就必然造成调整滞后，使pH超标，影响冷轧生产。再加上一个监盘运行人员还要负责脱盐水和锅炉汽水系统的现场取样化验，在这些时间段无人监盘，再加上有些运行人员的责任心差，尤其是晚班容易发生无人管的现象，出现药箱打空、泵进口滤网堵塞、泵频率和药液浓度未及时调整等等导致pH超标，严重影响冷轧安全生产。曾多次出现因脱盐水pH严重超标导致冷轧停产或产品降等事故。

2　改进过程

2.1由手动控制改为自动控制

2.1.1改进原因：因为运行人员手动具有频繁性和滞后性，所以效果差。自动控制能弥补人的疏忽和滞后，并能减轻运行人员的劳动强度，所以决定由手动控制改为自动控制。

2.1.2改进过程：由仪表专业人员对加药系统增加自动控制系统，DCS接收到自动信号后，首先判别溶液箱低液位信号正常与否、计量泵是否有故障，与正常启动计量泵进行互锁，只有在低低液位信号和计量泵信号正常的情况下，才能启动计量泵。在自动的情况下，DCS启动开关量信号，送入变频，并把仪表信号（模拟量4~20 mA）经过控制模式，同时输入变频器，实现自动加药。

同时在加药装置上增加报警装置，当在线表pH超出8.2耀9.2时进行闪烁报警，超出7耀9.5时进行高高报警，在线pH表测量值低于8.2时加药泵频率加大，高于9.2时频率降低。如自动控制异常时可立即转为人工调控。自动控制流程图如图3。

图3　自动控制流程图

2.1.3改进效果及存在的问题

投入自动控制试运行一个月，主要效果是能减轻运行人员的工作量，尤其是运行人员去现场化验或点检时也能进行自动调控，当pH超标时会报警提醒运行人员。但还存在如下问题：

淤自动控制运行时设定pH为8.5，实际数值呈锯齿形上下波动，最密区域波动周期只有15耀20 min，泵的频率变化范围为0%耀100%。在线pH表显示曲线如图4所示。

图4　投入自动控制时在线pH表显示曲线

分析在线表测量曲线，最上点为pH9.5，最低点为4.5。在pH达到设定高点9.2时，因取样管内样水滞后实际外送水pH已超过9.2，在自动减小泵的频率到打不出药液时，在线表测量值因取样管内样水逐渐被稀释测量值不会迅速下降，而实际外送水因未加药pH值不合格，因样水从母管流入测量流通池内至少需5 min。在这种控制方法下冷轧脱盐水pH值实际超标时段较多，无法满足冷轧要求。后多次对设定值、比例和积分设定进行更换，波动范围和频率变化稍有好转，但不能解决pH波动大导致超标的问题。

于当产品水池水pH约4.5时，泵的频率全开并联锁启备用泵也无法满足要求，pH低低报警会提醒运行人员提高药液浓度。但这同样会出现手动控制中加大和稀液药液浓度引起滞后超标的问题。还有两次晚班出现药箱打空引起pH严重超低事故。

2.2由一级调整改为二级调整

2.2.1改进原因：考虑到在送水管上一点加药，调整幅度大且不稳定，平均把脱盐水从pH5.1须提高到8.5左右，极限情况须从3.0提高到8.5，调整受脱盐水本身pH、水量、药液浓度的变化制约。再加上一点加药只要水质超标尤其是断药或加药故障都没有补救的机会，水直接送到了用户影响生产。所以决定由一级调整改为二级调整，一方面减少每一级调整的幅度，另一方面减少一级调整出现失误时也能通过另一级加药进行适量的补救。

2.2.2改进过程

2.2.2.1新增加药点位置选定：为充分利用两个产品水池内存水对pH的缓冲性，并利用混床出水管进入水箱时对药液进行搅拌混匀作用，决定新增加药点安装在三台混床总出水管上，如图2。

2.2.2.2取样点B处pH值确定：如把水池pH控制到7左右，在实际控制中容易超过8，因为pH从7升到8只要很少的药剂，按150 m3/h水量计算：150 m3/h伊(10-6-10-7)mol/l伊103伊40g/mol伊10-3=0.0054 kg/h。再加上两个产品水池内平均储水量在1000 t左右，根据经验如产品水池内水pH逸8.5时则两套加碱装置停用也需4耀6个小时才能恢复到正常值，这会造成长时间影响冷轧的生产。另一方面考虑到锅炉用水加入过多的氢氧化钠，会引起水汽系统含盐量增加甚至引起碱性腐蚀和结垢。参考近几年来的加药经验，主要是脱盐水pH约4.5时原有的加碱装置需加大药剂浓度才能调整到位，所以最后确定取样点B 处pH调整范围确定为4.5耀6.5。

2.2.2.3加药量和加药装置的确定：首先决定在混床出水管新增一套JY-域型加碱装置，在取样点B处安装一个在线pH表反馈控制加药泵的频率。后考虑到此处为初调，无需精确控制，原有的加碱装置已安装了自动控制系统，且安装一套自动加碱装置需10多万元，所以决定自制一套简单的加碱装置。加药量的确定因混床出水pH波动大，无法随时按照理论计算出确切的加药量，通过统计近两年冷轧加药量平均每天为二瓶500g瓶装氢氧化钠，冷轧用水量约为车间总用水量的一半，初步确定新增加药装置每天加药量为一瓶。加药箱考虑到小体积的加药桶更有利于临时调整药剂浓度，后利用一个空联氨桶（200 L）做加药桶，加药泵安装一台美顿罗B126原398T1型加药泵（工作流量：9.5 L/h；工作压力：6.9 bar）。

2.2.3运行调整及效果

该加碱装置做为pH粗调，于2015年3月24日投运，投运时将泵的频率和行程均调整在50%，每天打完药箱体积的一半，每天由白班加药一瓶。每班由运行人员在混床出口和取样点A、B处取样化验一次pH，如取样点B处pH约5则向粗调加药箱再加药一到二瓶；如该处pH跃7则停止粗调加药，等pH约6再启动；精调加药装置主要根据在线表测量值调整泵的频率，pH精调加药装置可手动可自动。从运行情况来看，取样点B处平均每月出现一次pH约5临时增加药量的情况，出现一次pH跃7停粗调加药的情况，所以粗调加碱装置基本保持50%的频率和行程连续运行。精调加碱装置可保持固定的药剂浓度根据在线表pH稍做频率调整即可，平均每班人工调整频率次数由原来的大于10次减少到1耀2次。粗调加碱装置投运前后取样点B处pH对比如表2。

表2　粗调加碱装置投运前后取样点B处pH对比

并且在线表pH值非常平稳，波动很小，曲线如图5所示。

图5　　二级加碱调整后在线pH表显示曲线

4　总结

4.1当脱盐水pH值调整范围较大且对pH要求很高的情况建议采用二级调整，粗调直接加药到混床出水管，充分利用混床出水管进入水池时的搅拌混匀作用。粗调可采用简单的自制加药装置，且药箱宜小以保证一天的加药量就行，有利于临时调整药剂浓度。粗调pH控制范围可适当放宽，可充分利用水箱水量的缓冲作用。

4.2冷轧用水pH调整可用分析纯氢氧化钠，避免因氨水挥发对加药人员和环境造成影响。但常规锅炉用水最好用氢氧化钠调整到pH在7以下，后面用氨水调整，防止锅炉水汽系统腐蚀和结垢。

[参考文献]

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节水工作中被考核的主体，而主生产工序没有受到用水制约，不利于节水。这种管理模式下生产工序只会考虑工序高标准用水，不计水耗，动力厂作为主线生产的辅助工序只能满足生产主线用水水质要求，有时对于节约用水无能为力，目前某些企业在中水、浓盐水、焦化废水的回用问题上即出现了这一尴尬现象。

pH Adjustment and Optimization of Cold Rolling Desalted Water

Li Wenxue

(Energy Center of Lianyuan Iron and steel Co., Ltd., Lianyuan, Hunan 417009, China)

[Abstract]The optimization process of primary pH adjustment upgraded to secondary adjustment of cold rolling desalted water and the improved effect are introduced. It shows that secondary adjustment can reduce the adjustment range of each phase, improve adjustment precision and ensure the stability of desalted water pH.

[Keywords]cold rolling; desalted water; pH; secondary adjustment

作者简介：李文学（1973-），女，大学本科学历，化学工程师，现从事电厂锅炉水处理技术工作。

收稿日期:2015-10-21

【文章编号】1006-6764（2015）12-0056-05

【文献标识码】B

【中图分类号】TQ085