2018-07-19 23:06:10
Enmax Technology (Shanghai) Company Ltd., Shanghai, China
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浅谈CPRS防垢器在工业循环水系统中的应用
作者:白宏伟 云南易门铜业有限公司   云南省玉溪市
关键词:  CPRS水处理   循环水  工业应用 
 
前言
 
易门铜业有限公司是生产粗铜及副产品硫酸的重工业冶金企业,公司生产用水取自流过公司地界的地下水,拥有5口深井,并由4台深水潜水泵不定时抽水到加压泵房,经加压供至1000m3高位水池供公司整个生产生活用水。其水中悬浮物杂质多、硬度高。特别是用于工业炉及水冷水套的冷却循环水系统,易结垢、冷却效果差,水套及管道系统堵塞严重,给生产造成极大影响。在以前的生产工艺中也曾分段使用过电子水处理仪、水过滤器、循环水池添加化学水处理剂,但均未达到预期效果。特别是熔炼车间循环水系统,硫酸净化、干吸工段循环水系统结垢严重,冷却水套元件易堵塞、冷却效果差、使用寿命短,给生产造成极大被动。为此,研究和寻求适宜易门铜业生产水质的水处理设备或工艺,避免循环水管道系统经常堵塞、提高设备使用效率,为公司生产经营提供基础性保障,为企业的技术创新、科技进步,实现节能降耗、增效具有重大意义。
 
易门铜业有限公司循环水使用情况及存在的问题
 
公司循环水使用情况
公司生产用清水全部使用地下水,由4台深水潜水泵不定时抽水到加压泵房,加压泵房通过多级离心泵泵到高位水池(1000m3)供生产系统用水。易门铜业公司目前循环冷却水硬度大,新水硬度为5mmol/l左右,经循环24h后,硬度达到27mmol/l左右,设备结垢速度快,检修费用高。
公司生产用清水建有5个循环系统,分别为:
  1. 16T/h 软化处理设备,产生的软水主要供给两台鼓风炉炉体水套汽化系统及制氧站循环使用。
  2. 熔炼车间循环用水,主要供给两台鼓风炉炉顶水套及三台转炉烟罩水套使用,通过两台300m3冷却塔冷却之后循环使用。
  3. 老硫酸系统循环用水,主要供给老硫酸净化、干吸工段用,通过两台400m3和700m3冷却塔冷却之后循环使用。
  4. 新硫酸系统循环用水,主要供给新硫酸净化、干吸工段用,通过两台1250m3和2200m3冷却塔冷却之后循环使用。
  5. 风机冷却水系统,对公司所有风机进行冷却,采用独立的内循环。
解决公司循环水系统水冷元件冷却效果差、结垢严重、冷却设备使用寿命短,排污量大、生产运行成本高、节能减排难以突破等制约企业发展的瓶颈问题至关重要。
 
存在的问题
在工业循环水中,结垢层的主要成分是钙盐和镁盐。它们的溶解度随温度的升高而降低。当冷却水与加热表面接触时,由于温度的升高,使它们在水中的含量超过了这些化合物在该温度条件下的溶解度,钙镁盐类便沉积在加热表面上。因此,水垢是由水中溶解的物质析出沉积而成。易门铜业有限公司各循环水系统都存在冷却效果差、结垢严重、冷却设备使用寿命短,排污量大、生产运行成本高、节能减排难以突破等制约企业发展的瓶颈问题。

熔炼循环水冷系统存在的主要问题:
  1. 熔炼炉炉顶水套结垢严重、冷却效果差,维护费用高。
  2. 熔炼炉枕水箱及“U”型水箱水冷元件堵塞严重。
  3. 转炉炉口水套、水冷烟罩、水冷沉尘室及管道系统结垢、堵塞,生产排污大,成本高。
硫酸循环水冷系统存在的主要问题:
  1. 循环水冷系统运行成本高
为保证循环水系统的正常运行,保证净化板式换热器效率,结合多年来的生产经验,向循环水内投加硝酸减缓结垢。投入量为:净化工段投加150kg/d、干吸工段300kg/d,合计450kg/d,硝酸价格按2300元/吨计,硫酸循环冷却水的运行成本为1035元/天。
  1.  阻垢效果差,导致板式换热器检修周期短,检修成本高
从近几年系统运行情况来看,由于易门铜业公司冶炼烟气二氧化硫浓度低,为维持干吸工段酸浓平衡,要求净化板式换热器换热效率高,当二段电雾出口温度高于33℃时,干吸酸浓将难以得到保证。为了保证酸浓指标,将不得不频繁对板式换热器进行拆洗,就2010年上半年,净化板式换热器共拆洗了7台次。板式换热器拆洗费用高,不计人工成本及板片损坏,平均每拆洗一台板式换热器更换垫子50个,价格为180元/个,合计为9000元/台(仅垫子费用,6月份拆洗两台板式换热器共更换垫子140个)。全年按9台次计,共计垫子费用为81000元,折算为每天费用为245元/天。S2450风机板式换热器检修费用未统计。
  1. 干吸酸冷器不定期硝酸洗
借助检修期间对干吸酸冷器进行结垢检查,发现均有不同程度结垢,采用硝酸进行常规泡洗,每台酸冷器将消耗硝酸1200kg,三台合计每次使用硝酸3600kg。折合运行成本为25.10元/天。
 
CPRS装置水处理技术
简单讲,“水处理技术”便是通过物理的、化学的手段,去除水中一些对生产、生活不需要的物质的过程。是为了适用于特定的用途而对水进行的沉降、过滤、混凝、絮凝,以及缓蚀、阻垢等水质调理的过程。目前,工业循环水处理工艺方法主要有::①通过去除原水中部分或全部杂质来获得所需要的水质;②通过在原水中添加新的成分来获得所需要的水质;③对原水的加工不涉及去除杂质或添加新成分的问题。恩曼CPRS金属防垢器水处理技术是无磁、无电、也无需添加任何化学药品的新型先进技术。
  1. CPRS金属防垢器的工作原理
CPRS金属防垢器的材料是一种通过获得专利的处理工艺而得到的不同组分的合金材料。这种材料可以抑制碳酸与钙镁的结合,同时能够改变流体的静电位,将固相矿物质悬浮在液相中,防止垢的形成以及对设备的腐蚀。其无磁、无电、也无需添加任何化学药品,其防垢防腐蚀的性能已经被国内和国外的用户所公认,且安装方便,占用空间小,类似阀门。
 
其工具的材质含有铜、锌、镍等九种不同的金属成分,这些金属可以形成一种特殊的电化学催化体;且这种合金材质是一种是非牺牲催化体,因此连续使用非常经济。当流体和流体中的物质和工具接触时, 工具通过电化学的方式使流体和流体中的物质的特性发生改变。流体中的固相颗粒受其作用的影响始终处于悬浮状态和溶解状态,不在沉淀或吸附到管壁或其他设施的金属表面上。整个反应既不添加任何物质到流体中,也不从流体中带走物质,最重要的商业用途是能根除或大量减少由于结垢、腐蚀和结蜡导致的种种问题。
 
其使用特点是:防止和减少垢以及腐蚀的形成,无磁、无电、无需任何化学添加剂,不会污染所处理的流体,工作条件不受压力、温度、磁场或其他因素的影响,缩短停工时间,节省化学处理成本,节省热洗作业成本,减缓系统内污泥淤积,提高设备的工作效率、延长使用寿命,易于安装、维护工作量小。
  1. 恩曼CPRS 技术优势
与传统的电子/电磁水处理器相比:
① 电子/电磁水处理器功效极不稳定,通常三至六个月内有一定效果;
② 卓越的防腐功效独占鳌头,电子电磁类相反会加剧用水设备和管道的腐蚀;
③ 特殊问题可选择寄送样品到公司加载特殊信息(通用信息 + 特殊信息),电子电磁类无法准确定制特殊信息;
④ 从严格意义上说,电子/电磁水处理器容易产生影响环境的电磁辐射,甚至干扰设备的正常运行。而CPRS金属防垢器对环境和设备以及人体均毫无影响;
⑤ 大部分电子/电磁水处理器的安装须对管道进行改动,存在隐患。
与化学处理法比较
处理水垢锈蚀方面有时连化学办法也受到局限,因为给一个复杂的管网系统加化学剂,比如说磷酸盐,要使其做到在整个系统中分布均匀并持久有效是很难的。尤其对于某些局部高温的设备即便使用化学药剂,仍然需要定期清洗。在很多情况下,CPRS金属防垢器可以完全代替化学方法而达到同样甚至更好的效果。对于某些特殊复杂系统,CPRS金属防垢器结合化学加药法,取得更好的节能减排效果。化学处理法污染环境。CPRS金属防垢器不对环境产生任何污染。使用软化水等不饱和水(不含矿物质的水)会对金属管道和设备造成腐蚀,而CPRS金属防垢器通过无数实际工程案例及权威的防腐研究所的严格测试证明具有惊人的防腐效果。几乎所有的水系统,如果使用了CPRS金属防垢器,即可免除使用化学缓蚀剂而达到很好的防腐效果。
 
效果对比分析及讨论
冶金工业能耗居高不下是长期困扰冶金企业的难题。利用综合新技术、新工艺、配套技术和管理措施,减少消耗,形成安全、稳定、经济和高效的能源供给系统,对于降低生产成本,改善能源综合利用,提高冷却设备使用效率具有极为重要的意义。
 
易门铜业有限公司通过与云南广昊恩曼技术(上海)有限公司CPRS水处理技术、北京高山源科技有限公司量子环水处理技术的技术咨询,以及与云铜股份冶炼加工总厂、东川凯通公司的考察了解,充分反复论证。借公司进行4#40t转炉改造建设机遇,在熔炼循环冷却水转炉供水系统总管安装一台DN300的CPRS水处理设备,该水处理工艺设备于2011年7月25日投入运行,生产使用效果基本达到预期目标。借适当时机公司将在硫酸干吸、净化循环冷却水系统等加以安装应用。
 
结语
该项目相对其它防垢系统技术高新,环保无污染,减少设备腐蚀,安装方便,无需大量建设工程,维护工作量小,缩短停工时间,生产效率可以得到很大提高。不仅对循环水新老系统管道防垢、除垢效果好,而且能够节约大量的物力、财力及人力成本。为企业节能减排、降低能耗得到改善及提升。水冷水套、锅炉、换热器、循环水管道结垢是冶炼行业的共性问题,可以在云铜股份总厂及其它所属冶炼企业得到推广应用,必将产生极好的社会效益和经济效益。