摘要：针对煤化工气化装置循环冷却水系统在运行过程中存在的问题，通过一系列技改措施，使水质明显改善，问题得到了有效解决，保证了装置的稳定运行。
关键词：冷却水；煤气化；换热；壳牌
1、前言
由于气化装置包含的动设备和换热器非常多，所以整个装置配套有一个复杂的循环冷却水系统。循环冷却水系统是气化装置生产的重要组成部分，随着生产负荷的进一步的提高，工艺物料对换热设备的腐蚀也随之加重，造成设备腐蚀穿孔，工艺物料进入循环水系统，导致循环水进水水质持续恶化，部分换热器管路产生腐蚀或堵塞，各种冷却器换热效果不好一直是阻扰气化装置长周期运行的主要问题，严重影响正常生产。
2 壳牌煤气化锅炉给水处理
2.1 炉外化学处理
炉外化学处理是进行补给水的预处理，软化、除碱或除盐，使其补给水的水质达到各种类型气化炉的用水要求。在壳牌煤气化炉的锅炉给水用水上，炉外处理已在水处理工段进行处理。在气化工段用水时炉外处理已做好。
2.2 炉内加药处理
炉内加药处理是根据炉内水质情况，向水内定量投加药剂，以保证炉水的各项指标符合标准。锅炉内水处理，是锅炉上最早采用的水处理方法，现代水处理是往锅炉给水或炉水中投入适当的药剂，使其与锅水中的结垢物质发生反应，减少沉淀物析出，或生成松软的水渣通过汽包排污去掉，从而达到预防或减轻结垢和腐蚀的目的，另外也可以往炉水中加入一些特殊的药剂，起防腐作用或消沫作用，对于给水进行锅炉外水处理的气化炉，炉内水处理可以看作是炉外水处理的补充。炉内水处理也是壳牌气化炉锅炉给水的用水处理方法
优点是：方法简单、设备投资少、易于采用、不需专门化验设备和人员、对原水水质变化适应范围广、容许气化炉在结有薄垢的情况下运行、对水质要求低。
缺点是：气化炉汽包排污率高、热损失大、不能完全防止结垢、且防垢效果不稳定、处理生成大量沉淀物、不易全部排出、有可能形成二次水垢。炉内水处理的方法很多，壳牌气化炉常用的是磷酸盐处理法。
2.2.1 正常磷酸盐处理
中、高压气化炉一般采用磷酸盐处理法进行炉内水处理，磷酸盐处理有三种方式：常量磷酸盐处理，低磷酸盐处理和磷酸盐-PH控制，其中正常磷酸盐处理用于软水作补充水的锅炉，低磷酸盐处理和磷酸盐-PH控制用于脱盐水为补充的。
原理：在进行磷酸盐处理时，一般采用磷酸三钠Na3PO4・12H2O，它是一种白色晶体状的颗粒，它在炉水中起两个作用：
（1）防垢由于炉水处于不断沸腾状态，且其PH值较高，加入一定量的磷酸盐后，发生如下反应：
10Ca2++6PO43-+2OH- →Ca10（OH）2（PO4）6↓
反应生成的蛇纹石也是水渣，易随排污排出。
碱式磷酸钙和蛇纹石都是溶解度很小的难溶化合物，在炉水中维持一定数量的过剩磷酸根，可使水中的钙镁离子浓度降得很低，从而避免生成硫酸钙、CaSiO3、Mg3（PO4）2 水垢。
（2）防腐。磷酸盐可在气化炉水冷壁金属的表面，生成磷酸盐保护膜，防止金属腐蚀。
水中的磷酸根的含量不宜过高或过低，过低起不到防垢作用，过高会增加炉水含盐量，影响蒸汽品质，有可能生成Fe3（PO4）2或Mg3（PO4）2水垢，在炉管中发生“Na3PO4 ”的隐藏现象：药剂耗量增大，因此要维持炉水中一定的磷酸根含量。
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2.2.2 低磷酸盐处理
有些高参数汽包气化炉，由于补给水质优良，因此随给水进入炉内的钙离子、镁离子、硅酸根离子非常少，有可能尽量降低炉水中磷酸离子的浓度标准，称为低磷酸盐处理。
2.2.3 磷酸盐-PH控制
对用脱盐水作为补给水的高压和超高压汽包炉，通过对炉水的磷酸根含量和超高压汽包炉，通过对炉水的磷酸根和PH值两个指标严格控制，达到防垢防腐的一种水处理工艺。
2.3 加药方法
2.3.1 间断加药
间断加药是每隔一定时间，向给水或炉水加药一次的方法，这种方法设备简单，但在运行中，药液浓度变化很大，会出现加药之前的含盐量，碱度和PH值过低，而在加药后又过高的现象。
2.3.2 连续加药
加药操作中，首先将磷酸钠溶解在溶解箱内，配制成5%-8%的浓溶液，通过计量泵送入汽包循环水中，加药管配在汽包循环水泵进口，加药量的调节是靠改变药液浓度来完成的。
3、问题处理措施
3.1 改善水处理设施，严格控制系统入口水质
主要从三方面入手，首先将气化与其它装置循环水系统分离，改为各装置循环水单独使用沉降池。减少了气化循环水内泄漏的工艺介质种类，降低了其处理难度。并对沉淀池进行技术改造，在沉淀池上增设了溢流槽，及时排除气化泄漏出的油类物质，减少了杀菌灭藻剂投加量，降低了水体中污垢含量。其次加强了对系统水质的监测，定时对循环冷却水水质进行分析。如有介质泄漏入循环水中可做到及时发现，及时定位，及时处理，避免了大量工艺介质的进入污染。最后，通过大量试验，选择出最合适的水质稳定剂，并改善了杀菌剂的配方，使得系统中的重碳酸盐、生物粘泥得到了有效的控制。实施以上处理措施后，气化用循环冷却水水质大为改善，系统换热设备腐蚀、堵塞等现象得到有效控制。
3.2工艺改造部分
虽然在源头上对循环水水质进行了改善，但不可避免循环水中还会有些杂质产生，为此，我们对系统内部进行了些工艺改造。首先在循环冷却水系统入口总管处增加了个过滤器，将其水中可能存在的杂质过滤掉。并在过滤器底部接上排放导淋，安排人员进行定时排污。保证了其水质。其次针对像磨煤机、调和水泵等关键设备冷却水量不足问题，在其循环水进水管线上增加了管道泵，进行特供，保证了关键设备的冷却水用量。而冷却水泵P-3202我们也对其进行了改造，将其入口从循环水回水总管底部迁到了进水总管侧部，这样既避免了回水总管铁锈等杂物得带入，又防止空气的吸入。其入口过滤器也加了导淋，用来定时排污。自从改造后再也没有出现过过滤器堵塞的现象，锅炉水泵冷却水也得到了稳定的供给。
3.3 提高操作水平，合理分配循环冷却水
据统计气化装置循环水需要为27台泵，30个换热器提供冷却水，其供水管线分布复杂，管径也各不相同。经过我们对各个换热设备的循环水量实际测量，发现部分冷却器循环水量存在分配不平衡问题，例如气化框架5层的破渣机油换热器在冷却水管路末端，实测流量只有1.2 m3/h，远小于其理论需水量。而渣循环水换热器E-1401实测980m3/h，超过了实际需水量，因此在工艺上平衡调整各装置和换热器的冷却水量是保证换热效果的重要手段。通过调整各换热器的进出口阀的开度，使换热器的进口阀全开，出口阀调整至适当的开度，并随时根据设备实时的换热负荷变化而做出相应的调整。有效的冷却直接关系到气化装置的长周期稳定运行，为此我们加强了对工艺操作人员培训，保证合理分配冷却水量，确保送到各换热点的循环水压力、流量满足工艺需要。
4、改造后的效果
自当年5月整改以来，气化循环冷却水水质有了明显改善。系统运行稳定，水质波动小。循环水系统浊度及腐蚀率也比前两年有了大幅度下降，设备腐蚀结垢问题得到了有效改善。以前每隔一个多月就要请专业清洗公司清理换热器，现在半年才需要清理一次，一年光清理费用就节约了八万多元。同时也大大缓解了气化装置生产的压力，实现了气化循环冷却水系统的优化，保证了各个换热设备冷却水需求量，为煤气化装置满负荷、长周期运行提供了重要保证。
参考文献：
[1]余经海，《工业水处理技术》，化学工业出版社，2010年
[2]朱月海，《循环冷却水》，建筑工业出版社，2008年
论文作者:赵欣
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/17
标签：磷酸盐论文; 冷却水论文; 水质论文; 汽包论文; 换热器论文; 水中论文; 装置论文; 《电力设备》2018年第32期论文;