空冷塔低温结垢原因分析及处理

李文学，李东彬

（湖南涟源钢铁有限公司能源中心，湖南娄底 417009）

空冷塔低温结垢原因分析及处理

李文学，李东彬

（湖南涟源钢铁有限公司能源中心，湖南娄底 417009）

分析了制氧机空气预冷系统低温结垢的原因，通过在低温水泵入口直接加阻垢缓蚀剂，解决了制氧空冷塔低温结垢的问题。

制氧；循环冷却水系统；预冷系统；空冷塔；低温结垢

前言

涟钢能源中心制氧车间1#30000制氧机组配套的空气预冷系统，于2009年投运，其作用是洗涤空气中的灰尘及空气中能溶于水中的NO2、SO2、Cl2、HF等对分子筛有毒害作用的物质，同时降低进分子筛的空气温度，为分子筛的吸附提供有利条件。自2014年6月开始出现空冷塔上部因低温结垢进水量逐渐下降，笔者主要介绍低温结垢的原因分析和处理过程。

1 空冷塔主要技术参数

空冷塔型号：UF—160000/5.2型，其主要技术参数见表1。

2 空气预冷系统流程

空气流程：压缩机→空冷塔底部→与常温水泵来水换热→上升到空冷塔上段→与低温水泵来水换热→进入分子筛吸附系统。

低温水循环流程：循环水供水管→水冷塔上部→与下部上升氮气污氮气换热→水冷塔下部→低温水泵→冰机蒸发器管程→空冷塔顶部喷头→空冷塔底部→循环水回水管。

常温水循环流程：循环水供水管→常温水泵→空冷塔中部→与透平压缩机送入空冷塔下部的含湿热空气（≤105℃）做逆流换热→空冷塔底部→循环水回水管。

表1 空冷塔主要技术参数

图1 空气预冷系统图

3 低温结垢现象

制氧车间循环水系统采用药剂总包方式，承包单位为涟钢福利厂，2014年6月份该机组第一次发生低温水流量逐渐降低现象，拆下空冷塔顶部低温水喷头管道，发现管道内部一层2～3 mm厚的结晶物，管道上的喷孔已被结晶物堵塞约50%，经化学清洗后恢复。当时分析认为福利厂药剂配方不能在10℃时阻止低温结垢。2015年福利厂采用纳尔科提供的缓蚀阻垢药剂（缓蚀阻垢剂139和专用低温阻垢剂7385），2015年全年运行稳定，未出现低温结垢现象。2016年6月又开始出现低温结垢，主要表现为调节低温水泵流量的电磁流量阀（V1145）开度增大，增大到100%后流量开始减少。对空冷塔中的垢物分析主要成分为碳酸钙。低温结垢具体情况如表2。水质月平均值见表3。

表2 2016年低温结垢情况、处理过程及效果

表3 2016年下半年净环水水质月平均值和补水平均水质

图2 临时加药装置

4 原因分析

能源中心制氧车间有2台相同型号的制氧机，只有1#30000制氧机组的空气预冷系统出现低温结垢，但2#30000制氧机组从未出现过低温结垢。经对比2台机组运行参数，发现主要是1#30000机组的分子筛系统问题，导致分子筛的进气温度必须要控制在10～13℃运行，如超过13℃运行一段时间后分子筛吸附末期二氧化碳含量会升高，影响空分正常运行。所以必须要开冰机降温控制低温水在10～12℃才能保证出口空气温度。在低温环境盐类的溶解度降低达到饱和会结晶析出，附着在管道表面积聚。而末端的喷头管道钻径仅3～4 mm，最容易发生结垢堵塞。

另外冰机蒸发器中水走管程与氟利昂走壳程换热，进出蒸发器的水温会有6℃左右的温降，温降过程水中盐类也会附着在管壁上，导致换热系数增加，温差增大，氟利昂不断提供低温，导致管壁更易产生结晶堵塞，水流量降低。

为做好节能降耗工作，我们通过减少补水适当提高了系统电导率在1100-1200us/cm，而缓蚀阻垢药剂的浓度与之前相同，导致在低温情况下造成盐类结晶加剧，缓蚀阻垢剂浓度不能有效抑制结晶，从而引发了堵塞。2#30000机组由于低温水的水温一般在15℃左右，电导率也控制在1000us/cm内,药剂浓度与1#30000机组相同，在运行过程中未发生结垢问题。

5 处理过程

在判断主要是盐类结晶堵塞冰机管道以及低温水喷头情况下，决定采取在线不停机局部加酸溶解方法。由于低温水泵后有1.0 MPa的水压，外部加药没有高压泵将药剂送入，最终选择利用水泵的入口管存在一定负压的特点，利用进水管上的排气阀加药，临时设置一个小PVC加药桶，底部出水管与水泵入口的排气阀相连，在加药桶内加满水后加氨基磺酸将pH值控制在3左右，然后打开连通阀利用高度差和负压吸入低温水中，并检测水泵出口的药剂pH值情况，由于是向80 m3/h的循环水中加药，因此酸进入水中会较快稀释，效果不明显，又担心药剂浓度过高会造成水与空气换热过程产生泡沫带水问题，所以首先不敢将药剂浓度设置过高，密切检查出空冷塔的疏水阀是否带水，确保空分安全。经过一天的尝试未见有明显效果，水流量较低，阀门开度仍全开。

第二天决定将药剂浓度提高，将加药桶的药剂浓度pH提高到1后，再次打开水泵入口的排气阀进行加药，同时密切关注系统参数变化防止带水，在连续加药约30 min左右，操作人员反映低温水流量已正常，阀门开度也恢复至正常，说明加入的酸已将结晶物溶解开，从而停止加药观察运行。但此堵塞现象并未彻底解决，在几天内再次出现堵塞，流量调节阀门开度可在 1～2天时间逐渐由 30%升高到100%，而后流量开始缓慢下降，需要再加酸进行溶解。经分析水质数据，电导率控制偏高存在一定影响，将电导率逐渐降低至1000us/cm，同时为确保有效控制低温结垢，在低温水泵的吸入管加药位置设置了一个加药桶，专门在该点加入少量的缓蚀阻垢剂，从而增加低温水的药剂浓度，抑制结垢。经过整改后低温水路运行基本正常，未再发生流量下降问题。2台制氧机组运行参数对比见表4。

表4 2台制氧机组运行参数对比

表4数据表明：低温水温度降低和电导率增大会明显增大低温结垢的几率。

在2017年开始适当向循环水池加入少量的硫酸， 将水系统的碱度降到3.5～4.5 mmol/L，在药剂浓度或水系统电导率波动的情况下也能很好地防止低温结垢。

根据资料把低温循环水系统同高温包括常温循环水系统分开能解决此问题，但考虑到把系统分开须增加投资费用和日常运行加药和化验工作。所以暂未考虑此方法。

6 结论

（1）制氧低温循环水系统结垢是因为碳酸盐在水中的溶解特点和水质稳定处理中阻垢剂浓度不符合水质特点引起。对已经结垢堵塞的情况可以采用在低温水泵入口局部加酸将结晶物溶解，但长期加酸会造成系统腐蚀，并可能会造成空冷塔中水与空气换热过程产生泡沫带水问题。

（2）通过对2台制氧机运行参数对比，因分子筛问题降低低温水温度明显增大低温结垢的几率，同时增加能耗。

（3）通过将原来直接加在循环水池的阻垢剂改加在低温水泵进水管上，局部增加低温水的药剂浓度，并且将循环水电导率控制在小于1000us/cm，碱度降到3.5～4.5 mmol/L，能很好地控制低温结垢。

[1]焦志增，金秀红，郭锋，王潇，刘占国.制氧循环水系统低温结垢研究及水处理技术应用[J].工业水处理，2011，4.

[2]谢斗斗，李军荣，王永国.制氧机低温结垢原因和对策探讨[C].全国冶金供排水专业会议文集，2004.

Cause Analysis and Treatment of Low-Tem perature Scaling in Air Cooling Tower

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

The causes of low temperature scaling in the air cooling system of oxygen generator unit were analyzed.The problem of air cooling tower low-temperature scaling was solved by directly adding corrosion inhibitor into the low temperature water pump entrance.

oxygen generating;circulating cooling water system；pre-cooling system;air cooling tower;low-temperature scaling

TB66

B

1006-6764(2018)01-0027-03

2017－08－29

李文学（1973－），女，2006年毕业于湖南师范大学化学系，本科学历，工程师，现从事钢铁厂水处理工作。