加酸运行提高我厂循环水浓缩倍数的研究

摘要：分析我乌石化公司几套循环水系统及补水现状，提出加酸运行能有效提高循环水浓缩倍数并简述加酸运行的必备条件。

关键词：加酸 厂循环水 浓缩倍数

近两年来随着经济发展水的用量越来越大,缺水问题也越来越严重。乌鲁木齐石化公司地处我国西北部，西北部属我国缺水地区，这一问题尤为突出。为缓解缺与经济发展的矛盾，节约水资源，今年我公司制定工业水管理制度规定水的重复利用率＞90%，循环水是工业用水的主要部分占其中80%以上，所以提高循环水的浓缩倍数将会有效的提高水的重复利用率。面对缺水的严峻形式，进一步提高循环水的浓缩倍数也是势在必行。

1 我厂水质现状及分析

我公司共7套循环水场，其中化肥厂两套循环水系统循环水量大，补充水量占化肥厂新水用量的70％左右，一化循环水场循环水量36000m³，保有水量10000m³ 浓缩倍数保持在3.5～4.0之间，系统一直采用少量加酸偏碱性的方式运行，近两年由于补水钙硬度和总碱度仍在增加，同时提高浓缩倍数减少新水用量的需求日趋迫切，因此我们就此问题展开研究。

1.1 补水现状

表1 补水水质表

从表1可看出我厂补水水质碱度、硬度高。以这样的补水水质计算（按照行业普遍认同的标准：自然偏碱性运行钙硬＋碱度≤900mg/L我厂循环水浓缩倍数最好为3.0倍，不超过3.5倍。

1.2 以饱和指数判断

表2 饱和指数的计算结果（以一化肥厂循环水为例）

总溶解固体：350mg/L 钙硬：180mg/L 总碱:160mg/L

饱和指数的判断标准：L.S.I＝pH～pH_S，L.S.I＞0为结垢，L.S.I＜0为腐蚀，L.S.I＝0为不腐蚀不结垢状态。由上表结果可知：随着温度的升高饱和指数越大，结垢趋势越大，这也说明个别温度要求高的换热器易于结垢。补水饱和指数大于0，判断我厂补水属结垢型水质。浓缩倍数在3和5倍时，L.S.I显示这时水质均严重结垢。

1.3 各循环水场现状

表3 2003年1～6月各循环水场水质数据(平均值)

由表中数据显示各厂循环水的钙硬＋碱度均已突破900mg/L，尤其是化纤厂循环水夏季多数情况下会达到1100mg/L。也就是说现在浓缩倍数已达到药剂的极限，再提高浓缩倍数并继续自然偏碱性运行，将有系统结垢的危险，浓缩倍数已无再提升的余地。

2 可采取的措施分析

从以上分析可知我厂这几套循环水系统按照自然浓缩偏碱性的方式运行，由于钙硬度和碱度过高，浓缩倍数难以再继续提高，否则将有结垢的危险。针对此类水质要提高浓缩倍数，目前国内主要采用2种工艺处理:

2.1 第一种工艺

新水经过预处理降低碱度和硬度，循环水在自然pH条件下加药处理工艺（简称预处理工艺）该工艺具有处理效果好可以在高浓缩倍数运行，综合处理费用低的特点，但要增加设备投资。

2.2 第二种工艺

新水不经预处理，循环水在加酸控制pH值条件下加药处理工艺（简称加酸工艺）。该工艺主要是对补入循环冷却水系统的高硬度高碱度水质不进行降硬降碱处理，直接加入到循环水中，再将一定量的无机酸加入循环水中，使循环水的pH值严格控制在7.5～8.0之间，用缓蚀效果好的水处理剂进行处理，从而达到提高循环水浓缩倍数的目的。该工艺具有处理效果较好，可以在较高浓缩倍数下运行，综合处理费用低的特点。降低循环水的pH值，大大减弱了水质的结垢倾向。但是由于硫酸的加入，水中腐蚀性离子硫酸根离子增加，同时由于pH值降低，使水的腐蚀性增强，因此对于加酸处理方案，配方应具有优异的缓蚀性能。循环水提高浓缩倍数后水中Ca²⁺、总碱度会增加，从而使循环水的pH值升高，使水的饱和指数升高，腐蚀倾向减小。但当浓缩倍数提到一定高度时由于水中腐蚀性离子Cl^-、SO₄^2-等的增加所带来的腐蚀也将难以控制。这样既要求水稳剂要阻止结垢又要控制腐蚀是比较困难，系统设备状况又比较复杂，这样会同时存在腐蚀与结垢。所以若将水质从结垢性转化为腐蚀性，只控制腐蚀相对会简单些。加酸运行从另一方面说也就是将结垢型水质转化为腐蚀性水质。

2.3 补充说明

循环水补水中掺入部分冷凝水也可以降低水中硬度和碱度，从而提高这类水质的浓缩倍数。冷凝水用于循环水补水属高质水低用，但在现阶段冷凝水富余又无全部回收的相应措施的情况下这样使用也是可行的。另外水质差的工艺冷凝液或解析水用于循环水，会对系统带来很大影响，如尿素解析水必然会或多或少含有尿素，这样杀菌措施跟不上，必然会给系统带来腐蚀。

考虑我厂水质条件和现时可行性，我们决定采用加酸控制pH值条件下加药处理的工艺路线但先保守将pH值控制在8.0以上。