利用锅炉连续排污水清洗结垢管道的实践

2020-03-01王志刚周建锋

硫酸工业 2020年7期

王志刚，周建锋

（武汉青江化工集团有限公司，湖北武汉 430035）

武汉青江化工集团有限公司（以下简称青江化工）最新1套浮选硫铁矿制酸装置生产能力为200 kt/a，采用稀酸洗净化、“3+1”二转二吸工艺流程，余热锅炉回收热量，装置已运行6年，总体运行良好。

1 装置存在的主要问题分析

硫酸生产系统中管道结垢比较常见，中和水回用管道、再生处理水循环利用管道及矿制酸湿法排渣循环水冲渣管道等很容易结垢，一旦结垢，管内水流阻力逐渐加大，流量越来越小，最后不得不疏通处理。如湿法排渣循环冲渣水长时间循环，管内结垢加厚，流量随之减小，冲渣水力不足，影响设备运行，导致堵塞和漫水，管道疏通困难，如果结垢的是小管、细管则疏通难度加大。

结垢物主要成分一般为二水硫酸钙和碳酸钙，上述管道结垢的主要成分是二水硫酸钙。含有SO2的酸性污水在水处理的中和曝气和在长期循环过程中会被氧化成硫酸根，与钙离子结合成硫酸钙，过饱和后通过管道时以二水硫酸钙晶体的形式析出硬垢附着于管壁，相对于半水和无水硫酸钙，二水硫酸钙晶体热力学性质最稳定，结垢物主要以CaSO4·2H2O晶体形式存在。

如果管垢成分是碳酸钙，则可以用酸洗除去，需要选择合适的除垢剂和适宜的洗液配制温度，做好碳钢防蚀和废液处理等工作。

硫酸钙则是化学清洗中较难清洗的结垢物。最早处理硫酸钙结垢物的方法是把结垢管道拆卸或割断下来，一节一段地人工疏通后再恢复，甚至更换新管，费时费力，需要探索更好的处理方法。

2 硫酸钙结垢物的处理方法

硫酸钙在水中属于微溶物质，溶解度不大，其溶解度呈特殊的先升高后降低状况，10 ℃溶解度为0.192 8 g，40 ℃为0.209 7 g，100 ℃降至0.161 9 g，因此理论上采用水洗的方式，足够长时间可以将硫酸钙溶解去除。

根据现有条件，硫酸厂自带的余热锅炉需连续排热水，该部分热水硬度小，盐含量可忽略不计，可将其用于冲洗硫酸钙结垢管道，达到低费用清洗管垢的目的。该方法可冲洗停用的结垢管道，将管道内壁的硫酸钙硬垢逐渐溶解，尤其适用于难疏通的细管。由于是逐渐溶解洗涤，大管垢量太多，受到排水水量限制，需要洗溶时间太长，而管径较小的管道附着的内垢少，相对洗得快而更实用。

该方法需要被清理的结垢管道是1备1用，清洗倒换过来的备用管，以免影响生产。由于是较细的管道，备用管不占用较多空间，有的管道为防结垢影响运行，本身就配有1套备用管，这样可换着清洗，保持总有1套管路畅通。

3 处理效果

锅炉蒸汽蒸发量以25 t/h为例，经过连排扩容器后底部排出污水量按锅炉蒸汽量的1%计，则连续外流排水量：25×1%=0.25 t/h，即6 t/d连续排水量。

0.25 t/h锅炉外流连续排水通过结垢管道，硫酸钙饱和浓度按2 g/L计，理论上可溶解硫酸钙0.25 t/h×2 g/L=500 g/h，每天可清洗掉12 kg硫酸钙垢。实际操作过程中，过流管道长短决定水中垢的溶解饱和度，根据技术人员对4 m长管，内30 mm厚垢的过流清洗情况看，管前消溶明显大于管后，即管道入口处的垢厚度比出口处的垢厚度薄很多，看来连排热水溶解硫酸钙接近饱和的能力比较强。连排水6 t/d，水量很小，一般的垢管较长，接触时间长，可以视为洗过流出出口的水趋于饱和，除垢约12 kg/d。

实施时，连续排污水可以收集到浅桶里，根据结垢管道的远近、高度、连续排水量，选配合适的耐空转性能的热水泵，进口与桶连接，出口连接到需要清理的备用结垢管处连通溶洗，也可把结垢管道或设备移到连续排污口处溶洗。

为了使管子内垢能够充分接触到水，水应低进高出，水从高处溢流出来，如果不方便，也可以采用出口限流，确保管壁内垢都能接触到流水而最终洗掉。

该方法也能除碳酸钙水垢，只是溶洗速度太慢，因为碳酸钙属于难溶盐，溶解度小于硫酸钙。如果用连排水洗溶水冷却器产生的碳酸钙管道设备结垢物，如净化稀酸板式换热器或吸收螺旋板式换热器等难于拆开的设备，上述水量只能清除少于0.3 kg/d的碳酸钙垢，一般也很少有备用的设备慢慢清洗，但是类似的设备管道虽然需要时间较长，还是可以洗溶的。