高爐煤氣洗滌水處理系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)垢原因研究

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1、高爐煤氣洗滌水處理系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)垢原因研究　　摘要：在循環(huán)水處理系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)水泵零部件腐蝕,管道及閥門結(jié)垢嚴(yán)重,冷卻塔配水支管結(jié)垢和腐蝕、噴頭堵塞。本文對(duì)循環(huán)水處理系統(tǒng)出現(xiàn)的結(jié)垢問題進(jìn)行分析，提出處理策略。關(guān)鍵詞：煤氣洗滌水;結(jié)垢;腐蝕;處理中圖分類號(hào)：TF526+.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：引言由于高爐原燃料成份及冶煉操作條件不斷發(fā)生變化，高爐煤氣洗滌水的成份很不穩(wěn)定。在循環(huán)水處理系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)水泵零部件腐蝕、管道及閥門結(jié)垢嚴(yán)重、冷卻塔配水支管結(jié)垢和腐蝕，確保高爐煤氣洗滌水的水質(zhì)穩(wěn)定對(duì)提高循環(huán)率、

2、減緩系統(tǒng)的腐蝕和結(jié)垢、降低運(yùn)行成本及達(dá)標(biāo)排放具有重要意義。1、工藝流程高爐煤氣洗滌水處理工藝流程見圖1.2、高爐煤氣洗滌水結(jié)垢原因6高爐原燃料中含有大量的Fe、C和少量的Ca、Zn、Mg、Mn、Si等元素,當(dāng)洗滌水在高溫下與荒煤氣中的CaO及CO2接觸時(shí),使得CaO及CO2溶于水后水中的碳酸鹽硬度增加。經(jīng)測定,每洗滌一次,洗滌水的碳酸鹽硬度增加1～3DH。同時(shí)荒煤氣中的ZnO、MgO、MnO2及SiO2在高溫下溶于水后,洗滌水Mg2+、Mn2+、HSiO3-的濃度迅速增大。其中的Zn2+濃度增加最

3、快,每洗滌一次Zn2+濃度增加10～20mg/L。由于高爐原料中的部分堿金屬以氯化物形式存在,在高爐冶煉時(shí)少量堿金屬氯化物被蒸發(fā)進(jìn)入荒煤氣中,經(jīng)洗滌后水中的Cl-濃度增加,每洗滌一次Clˉ濃度增加5～10mg/L。高爐煤氣洗滌水在洗滌循環(huán)過程中水中的碳酸鹽硬度增大,Zn2+、Cl-會(huì)不斷增加,這是不同于其他循環(huán)水系統(tǒng)的水質(zhì)特點(diǎn)。高爐煤氣洗滌水系統(tǒng)中形成的污垢主要由污泥和水垢組成,其中污泥占20%～25%,水垢占75%～80%。水垢主要是由碳酸鹽垢、磷酸鹽垢、鋅垢及由腐蝕產(chǎn)生的氫氧化鐵等組成。污泥主

4、要是由水中的懸浮物、有機(jī)質(zhì)和生物質(zhì)在水的流動(dòng)狀態(tài)、溶解固體含量及溫度等條件變化時(shí),依賴其內(nèi)聚性和附著力而形成的。2.1碳酸鹽垢從洗滌塔出來的煤氣洗滌水溫度在50～60℃,洗滌水在經(jīng)過水處理設(shè)施時(shí)不斷降溫,水與空氣接觸,水中的CO2分壓大于空氣中的CO2分壓,水中的CO2外逸,形成碳酸鹽沉淀。反應(yīng)式如下:Ca2++2HCO3ˉ=CaCO3↓+CO2↑+H2O2.2磷酸鹽垢6當(dāng)水中Ca2+濃度較高、pH值大于8時(shí),容易產(chǎn)生磷酸鈣沉淀。反應(yīng)式如下:3Ca2++2PO43ˉ=Ca3(PO4)2↓同時(shí)由于磷

5、酸鋅的臨界pH值小于7,因此系統(tǒng)中很容易產(chǎn)生磷酸鋅沉淀。反應(yīng)式如下:3Zn2++2PO43-=Zn3(PO4)2↓2.3鋅垢洗滌水中的Zn2+濃度隨著洗滌次數(shù)的增加而逐漸增大,直至在一定溫度、pH值等條件下達(dá)到極限濃度,當(dāng)Zn2+濃度繼續(xù)增大時(shí)便產(chǎn)生氫氧化鋅沉淀。反應(yīng)式如下:Zn2++2OHˉ=Zn(OH)2↓2.4鐵垢由于洗滌水對(duì)系統(tǒng)中的金屬管道、水處理構(gòu)筑物的金屬結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生溶解氧腐蝕,腐蝕的結(jié)果就形成氫氧化鐵沉淀。反應(yīng)式如下:Fe2++2OHˉ=Fe(OH)2↓2.5硅垢洗滌水中的硅酸或硅膠在

6、pH值大于8時(shí)容易發(fā)生縮合,在濃度較大的金屬離子影響下形成硅垢。反應(yīng)式如下:5Zn2++2HCO3-+8OHˉ=2ZnCO3·3Zn(OH)2+2H2O2ZnCO3·3Zn(OH)2+3H2SiO3=2ZnCO3·3ZnSiO3+6H2O3、高爐煤氣洗滌水結(jié)垢和腐蝕的控制措施3.1降低循環(huán)水系統(tǒng)中成垢離子的濃度63.1.1降低補(bǔ)充水的濁度、硬度、堿度等指標(biāo)水中的濁度、pH值、堿度、硬度、含鹽量等水質(zhì)指標(biāo)將明顯影響系統(tǒng)中水垢的沉積和腐蝕的形成。補(bǔ)充水中的成垢離子濃度越大,經(jīng)濃縮后越容易達(dá)到過飽和而產(chǎn)

7、生水垢,補(bǔ)充水的濁度宜控制在10NTU以下,電導(dǎo)率宜小于3000Ls/mm,堿度宜小于10毫/L,甲基橙堿度宜小于7毫/L,pH值宜控制在7～9的范圍內(nèi)。3.1.2投加氫氧化鈉,加速成垢離子在沉淀池中的沉淀洗滌水中的成垢離子主要有Ca2+、Zn2+、HCO3ˉ。根據(jù)對(duì)包鋼高爐煤氣洗滌水處理系統(tǒng)中的管道結(jié)垢樣和冷卻塔結(jié)垢樣化驗(yàn),ZnO含量達(dá)34.01%,CaO及CaCO3含量達(dá)29.50%。在沉淀池的進(jìn)水處投加適量的氫氧化鈉可使Zn2+迅速產(chǎn)生氫氧化鋅沉淀,同時(shí)也與碳酸氫鈣迅速反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀,通

8、過沉淀予以去除。3.1.3投加螯合劑,去除重金屬離子。洗滌水中含有大量的Zn2+及少量的Mn2+、Pb2+,雖然通過氫氧化物沉淀法可使水中的離子濃度大大降低,但要使水中重金屬離子濃度達(dá)到外排水控制標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi),需要不斷提高pH值。試驗(yàn)表明,當(dāng)水中的pH值達(dá)9以上時(shí),水中的Zn2+濃度才能控制在5mg/L以內(nèi)。而pH值的增加會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)中結(jié)垢速度的加快,同時(shí)會(huì)導(dǎo)致部分沉淀物的溶解,因此當(dāng)水中pH值達(dá)到8時(shí),可采用投加螯合劑對(duì)水中重金屬離子進(jìn)行螯合沉淀。3.2提高絮凝沉淀效果,降低出水懸浮物