莱钢炼钢连铸浊环水.docx

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莱钢炼钢连铸浊环水

莱钢新二区炼钢连铸浊环水

处理方案

莱钢新二区炼钢连铸浊环水

处理方案

摘要

l本方案针对莱钢新二区连铸浊循环冷却水系统而设计，处理的关键点在于连铸机腐蚀、结垢以及喷嘴堵塞问题控制。

l本方案针对莱钢新二区连铸浊循环水系统，综合考虑了系统除油、降浊、缓蚀、阻垢及微生物控制的要求。

l本方案设计及方案涉及的各产品，均为在国内有多项应用实例的方案及产品，且应用实践表明，均达到了预期的运行目标及处理效果。

l方案设计采用碳酸钠中和方式控制系统pH及碱度，以经济有效控制系统腐蚀水平，减少设备检修频度，延长设备寿命。

l为确保系统的安全高效运行，本方案内容涵盖处理过程的水处理方案、技术培训、操作手册、水质监测、技术服务等内容。

公司技术代表将提供良好的售后服务，协助水处理方案的成功贯彻实施。

如对方案有疑问，请随时与我们联系。

l经验表明，浊循环系统也是连铸工艺过程中极为重要的一个环节。

良好的浊循环水处理及管理，对降低运行总成本，减少生产检修频度及费用，保障连铸工艺的安全高效运行，具有十分重要意义。

一、基本情况：

莱钢新二区炼钢连铸浊环水系统，保有水量：

2000m3，循环水量：

500～600m3/h，补水量：

800m3/天（25m3/h），补水水质为：

软水，连珠机为单台6流。

化学除油器三台，分别为400m3、400m3和600m3。

连铸浊循环水系统，设计主要为连铸机、坯二次冷却，冲氧化铁皮、火焰清理等用水，使用后的浊水进入漩流沉淀池，去除较大颗粒后，由提升泵送斜板沉淀池进一步除油除浊，然后由泵送至冷却塔冷却后循环使用。

设计浊循环处理的主要目标为除浊、降温、去油、防垢。

主要系统参数如下：

循环水量

500-600m3/h

保有水量

2000m3

补充水量

800m3/h

补水水质

软水

系统材质

碳钢

现场水处理效果较差，连铸喷嘴堵塞严重，在不得已的情况下，往浊环水系统补充软水，以求较少的堵塞喷嘴。

通过现查观察分析，造成连铸喷嘴堵塞的主要原因，是水处理絮凝效果较差，使出水端还有较多的悬浮物，取样分析也验证了这一点。

二、水质分析结果：

新二区炼钢工业新水水质全分析报表

取样地点：

运转车间取样日期：

2011年2月16日

取样水温：

分析日期：

2011年12月17至12月20日

取样深度：

水样编号：

工业新水（补水）

单位

数量

项目

mg/l

mmol/l

单位

数量

项目

mg/l

mmol/l

阳离子

K++Na+

总固体

494.5

Ca2+

4.0

溶解性固体

492.5

Mg2+

2.1

悬浮性固体

80

Fe2+

25ug/l

灼烧减量

Fe3+

电导率25℃（us/cm）

758.0

全铁

总硬度

6.1

Al3+

暂时硬度

3.0

NH4+

永久硬度

3.1

Cu2+

0.08

铁铝氧化物

阴离子

全硅

8.0

浊度

3.7

Cl--

28.0

酚酞碱度

0

SO42--

210

甲基橙碱度

3.0

HCO3--

3.0

总碱度

3.0

CO32--

0

PH值

7.8

新二区炼钢浊环水水质全分析报表

取样地点：

运转车间取样日期：

2011年12月16日

取样水温：

分析日期：

2012年12月17至12月20日

取样深度：

水样编号：

循环水

单位

数量

项目

mg/l

mmol/l

单位

数量

项目

mg/l

mmol/l

阳离子

K++Na+

总固体

1323.0

Ca2+

5.2

溶解性固体

1250

Mg2+

1.8

悬浮性固体

147

Fe2+

68ug/l

灼烧减量

Fe3+

电导率25℃（us/cm）

758.0

全铁

总硬度

5.0

Al3+

暂时硬度

2.4

NH4+

永久硬度

2.6

Cu2+

0.24

铁铝氧化物

阴离子

全硅-

6.5

浊度

4.8

Cl--

288.0

酚酞碱度

0

SO42--

592.0

甲基橙碱度

1.4

HCO3--

1.4

总碱度

1.4

CO32--

0

PH值

8.6

从水样分析结果来看，软水作为补充水，经过循环和浓缩后水中的Ca、Mg等结垢离子浓度已经和工业新水相差无几，因此，循环水结垢并不是堵塞连铸喷嘴的关键因素，通过对现场的调查和分析，循环水中絮凝物含量偏高才是堵塞喷嘴的关键所在，因此，要想减少喷嘴堵塞率，在有效缓蚀阻垢和杀菌灭藻处理的情况下，首要的是降低循环水中的悬浮物，加强絮凝效果的处理。

三、影响连铸喷嘴堵塞的主要因素分析及解决方案

连铸喷嘴堵塞主要因素有两个方面，一是循环水中结垢性离子在一定温度和浓度下结晶析出堵塞喷嘴，二是循环水中悬浮物直接堵塞喷嘴。

循环水中结垢性离子主要是Ca、Mg离子，现在新二区采用的工业新水主要是动力部水源，软水和地下水，一般硬度在5mmol左右，一般浓缩7倍才和老区新水水质差不多，因此，选择合适的缓蚀阻垢进行阻垢处理后，能有效的抑制循环水中的钙、镁离子在喷嘴上结垢，并且可以提高循环水的浓缩倍率到7左右，以降低补水水量。

从现场看循环水中悬浮物是堵塞喷嘴的关键因素。

影响水处理的絮凝处理的因素较多，主要有一下几个方面：

1、循环水中的含油量：

循环水中含油量较高，对絮凝影响较大，特别是对聚铝等无机絮凝剂，一个是絮凝效果查，絮团较小、易碎、密度小，不易沉降。

因此，可以在加絮凝剂之前，投加一定量的破乳剂，使油团上浮，减少对絮凝的影响。

2、循环水的PH值控制：

循环水的PH值对絮凝剂的影响较大，一般絮凝剂都是铝、铁、硅等碱性金属的盐类，都是通过PH值的改变，进行絮凝反应的，因此，应当控制循环水的PH值，适合选择的絮凝剂。

以聚铝作为絮凝剂进行处理的话，循环水的PH值一般应当控制在8.5左右，较为合适。

3、絮凝剂以及助凝剂的选择：

不同的系统絮凝剂和助凝剂的品种、类型以及加入量都是不同。

一般都是通过进行烧杯试验来进行初步确定，然后，进行大生产试验以确定适合的絮凝剂、助凝剂以及各自的加入量。

通过对现场的初步观察，沉降池前部繁花效果较好，中部水质交清，而出水端悬浮物较多，形成这种现象的主要原因，是形成的繁花较轻，随水流上浮，絮凝剂和助凝剂加入量不匹配有可能造成这种现象，使形成絮团不结实，比重小。

改变这种现象，可以选择其它絮凝剂，使形成的絮团密度增大，使絮团在中部就沉降到沉降池底部；另外，也可以通过调整絮凝剂和助凝剂的加入量，达到最佳匹配量。

4、加大杀菌灭藻处理

连铸浊环系统水温较高，比较适合藻类生长，水中营养丰富，藻类生长较快，一般在形成片装藻类时，在循环水中已经含有大量的细小的藻类了，这些细小的藻类影响循环水的电子电位，影响絮凝剂的絮凝。

尤其是藻类死亡后，形成粘性物质，和循环水中的悬浮物、泥沙等物质形成粘泥，堵塞喷嘴、附着管壁，影响循环水系统。

连铸浊环系统，一般一周杀菌一次较为合适。

杀菌剂采用络和氯杀菌灭藻剂，它能均匀、持久的杀菌灭藻，效果较好。

5、进行有效缓蚀阻垢处理

根据连铸浊环系统的特点，选用高效有机膦酸、多元磺酸盐共聚物、聚环氧琥珀酸等优质缓蚀剂、阻垢剂和分散剂和高效铜缓蚀剂复配成的缓蚀阻垢剂。

其中的多元磺酸盐共聚物对钙、镁离子的容忍度大，它的使用减少了有机膦酸的使用量；聚环氧琥珀酸是新开发的高效绿色缓蚀阻垢剂，具有缓蚀阻垢能力强，易生物降解，可明显提高冷却水循环倍率的特点。

能保证钙、镁离子浓度在1000ppm内，结垢率低于90％，用量通过动态试验确定。

6、保持系统的运行稳定

及时进行排污处理，确定系统的浓缩倍率后，计算系统的运行参数，严格按运行参数进行运行，保持系统的稳定性。

四、水处理剂的药剂选择及其作用原理

1、循环水PH值调节

用碳酸钠调节循环水的PH值，把碳酸钠配成5％的溶液，用滴加的方法加入，系统的PH达到8.5左右时，根据补水量调整碳酸钠的加入量，使系统PH值保持在8.5左右。

将系统PH控制在8.5左右，第一有助于系统絮凝沉淀，降低系统悬浮物，第二，系统PH在8.5左右，是控制结垢和腐蚀速度最慢的理想状态。

2、絮凝剂的选择

根据现场情况，考虑一下几种絮凝剂进行烧杯试验：

聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚硅酸硫酸铁等，试验和系统的适合度以及加入量。

根据烧杯实验，确定用聚合氯化铝铁最好。

聚合氯化铝铁，较其他有一下优点：

第一、聚合氯化铝铁絮凝剂固态产品为棕褐色，红褐色粉末，极易溶于水。

第二、水解速度快，水合作用弱。

形成的矾花密实，沉降速度快。

受水温变化影响小，可以满足在流动过程中产生剪切力的要求。

第三、聚合氯化铝铁用药量少，处理效果好，比其它混凝剂节约10-20％费用。

第四、聚铁适用范围广，生活饮用水，工业用水，生活用水，生活污水和工业污水处理等。

第五、聚铁可有效去除源水中的铝离子以及铝盐混凝后水中残余的游离态铝离子。

第六、聚铁使用方法和包装用途以及注意事项同聚合氯化铝基本一样，使用方法简单。

3、助凝剂的选择

助凝剂以聚丙烯酰胺、碳酸钠、硅酸钠进行试验调整。

烧杯实验表明，新二区连铸浊环水含有悬浮物较高，油量较大，采用分子在1500W以上的阳离子聚丙烯酰胺能较好的处理沉淀水中的悬浮物，特别是对细小的悬浮物能有效的聚集沉淀下来，有效的降低了喷嘴的堵塞率。

阳离子聚丙烯酰胺作用原理：

1）絮凝作用原理：

用于絮凝时，与被絮凝物种类表面性质，特别是动电位，粘度、浊度及悬浮液的PH值有关，颗粒表面的动电位，是颗粒阻聚的原因加入表面电荷相反的PAM，能速动电位降低而凝聚。

2）吸附架桥：

聚丙烯酰胺分子链固定在不同的颗粒表面上，各颗粒之间形成聚合物的桥，使颗粒形成聚集体而沉降。

3）表面吸附：

聚丙烯酰胺分子上的极性基团颗粒的各种吸附。

4）增强作用：

聚丙烯酰胺分子链与分散相通过种种机械、物理、化学等作用，将分散相牵连在一起，形成网状，从而起增强作用。

4、杀菌灭藻剂

因循环水的氯含量较高，采用活性溴杀菌技术，其杀菌能力与药剂在系统中的利用率将远高于常规的加氯杀菌方案,尤其是对含油的浊循环系统，解决了非氧化性杀菌剂有效但成本高，含氯氧化性杀菌剂氧化能力过强（与有机物反应）的弊端。

5、缓蚀阻垢剂选择

以有机膦酸、多元磺酸盐共聚物、聚环氧琥珀酸等优质缓蚀剂、阻垢剂和分散剂和高效铜缓蚀剂复配成的缓蚀阻垢剂。

6、破乳剂的选择：

7、加药点的选择

旋流井

连铸浊环水流程及加药设备、加药点设置：

五、该系统加药量控制：

1）用于调节水中PH的碳酸钠的加入量的确定：

.利用碳酸钠作为该系统的PH调节剂利用碳酸钠的弱碱性，碳酸钠能不断水解，较好的维持了水质的PH,这样能保证其他的水处理药品药效。

补水量800t/天，补充水的PH在7.8

Na2CO3 ≈2Na+  + CO32-

HCO3-≈CO32- + H+

-lg0.7=-lg（7/10）=lg10-lg7=

1-Lg7=1-0.294=0.706≈0.7

Na2CO3 — H+

106     1

X     0.7*8000/18

X=（4.30*10·-7）*106*0.7*8000*18=4.6

配置成浓度为0.5%的碳酸钠需要用量为：

92kg

2）用于絮凝的聚合氯化铝铁加入量确定：

利用聚合氯化铝铁作为该系统的絮凝剂，它既有聚合氯化铝絮凝效果好但形成的絮状物轻的优缺点，也有聚合氯化铁絮凝效果相对弱但形成的絮状物沉的优缺点。

能最大程度的减少水中悬浮的数量。

将聚合氯化铝铁配置成1%的标准液，取1升刚好还没有进入旋流井的循环水五分，进行烧杯实验。

能达到悬浮物最少的，正好用去标准液20毫升聚合氯化铝铁标准液。

根据计算，需要投加药品的速率为10L/min。

因此每天的用药量为144kg，一个月的用量为144*30天合计为4.3吨，

3）用于助凝剂的聚丙烯酰胺加入量的确定：

将1500w分子量的聚丙烯酰胺按照0.2%浓度配置搅拌2h，有加药泵滴加。

根据烧杯实验，取1升加入了20毫升聚合氯化铝铁的循环水，当0.2%聚丙烯酰胺加入量为45毫升，悬浮物的沉淀效果最好，合计一个月酰胺的用量为250kg。

4）用于杀菌灭藻处理的杀菌剂加入量确定：

应根据系统情况定期投加杀菌灭藻剂，一般每年的十一月到次年的四月，每月一到两次；五月到十月，每月两到四次。

加药方式为冲击式投加。

新二区炼钢设备普碳钢多，在絮凝剂已经余量的氯离子，因此不能再采用氯作为该系统的杀菌剂。

以减少药品对设备的腐蚀，经过较好的比对，改系统采用以活性溴为主要成分的杀菌剂有较理想的杀菌效果。

为了避免藻类的抗药性，氧化型和非氧化型杀菌剂交替投加，种类定期更换。

氧化型杀菌剂有：

ZL-404；非氧化型杀菌剂有：

ZL-406；

根据系统情况，将所需的杀菌灭藻剂冲击性加入到循环水泵入口处（即集水池出口处），每次投加浓度为200mg/L（以保有水量计）。

ZL-404每次投加量560kg，每年的十一月到次年的四月每月两次，五月到十月，每月三次。

ZL-406每次投加量560kg，每年的十一月到次年的四月每月两次，五月到十月，每月三次。

综合计算每年需要加入的杀菌剂的量：

5.6t

5）用于控制系统腐蚀结垢的阻垢剂加入量的确定：

帕科拉兹认为用总碱度测定出平衡pH值（pHeq）来判断水质则更接近实际。

P.S.I＝2pHS－pHeq＞6 腐蚀

P.S.I＝2pHS－pHeq＝6 稳定

P.S.I＝2pHS－pHeq＜6 结垢

补充水：

通过查表pHeq=7.54

P.S.I＝2pHS－pHeq＝2×7.98－7.54＝8.42＞6 腐蚀型

循环水K=3.0时

通过查表pHeq＝8.25

P.S.I＝2pHS－pHeq＝2×7.07－8.25＝5.89＜6 结垢型

通过计算说明补充水水质为腐蚀型水质，浓缩后结垢性增强。

综合以上指数计算可以看出，该系统补充水具有腐蚀性，浓缩后结垢性增强，因此在水稳剂配方筛选时应以阻垢为主，兼顾缓蚀。

该系统补充水水质具有腐蚀性，浓缩后结垢性增强，针对水质特点及系统情况，我们选择628作为该系统的缓蚀阻垢剂，它主要由多种有机膦羧酸、聚羧酸、含磺酸盐共聚物、铜缓蚀剂、特殊界面活性剂等组成的复合缓蚀阻垢剂，利用有机膦酸盐和缓蚀剂在金属表面形成的保护膜起到缓蚀作用，同时对水中的碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙等均有良好的螯合分散和晶格畸变作用。

按照合理配比原则充分发挥其协同效应，具有缓蚀率高、耐高温、阻垢力强、不易分解等特点。

628缓蚀阻垢剂技术指标

项目

指标

固体含量，%≥

30.0

总磷（以PO43-计）≥

15.0

密度,（20℃）g/cm3≥

1.10

pH值，（1%水溶液）

2.5±1.0

628缓蚀阻垢剂使用方法：

将每天所需的缓蚀阻垢剂628加入塑料加药箱内，为方便使用可加水稀释后通过计量泵将药剂在循环泵入口处（即集水池出口处）连续加入。

加药浓度为23-28mg/L（以补充水量计）。

正常运行时每天加药量：

34m3/h×26mg/L×24h≈22kg/d

每月加药量为：

22kg/d×30d＝660kg

注：

系统启动前，单机一次性加入628阻垢缓蚀剂作为基础投加（用量按保有水量），

约投加2000m3×34mg/L≈680kg

阻垢剂一年用量约8.6t

六、控制参数：

在运行与调试过程中，及时进行水样分析，并控制如下参数，保证系统平稳运行：

控制指标

pH

7.5～8.5

M－碱度

>50ppm

总硬度

<450ppm

弧形区M－碱度

>20ppm

F-

<200ppm

SiO2

<100ppm

电导率

<2000s/cm

SS

<20ppm

油份

<5ppm

微生物

<5×105TBC

七、监测与控制设备：

监测设备：

每天巡检加药设备正常与否，以保证水系统的高效运行。

如发现异常及时通知相关部门，争取在最短的时间内使问题得以解决

控制加药设备：

循环水处理方案的有效实施是确保方案水处理效果的重要一环，而良好的药剂控制投加设备为方案的有效实施的提供了重要保障。

八、进度按排

1、一周内完成缓蚀阻垢动态试验，确定缓蚀阻垢剂加入量。

2、一周内完成絮凝剂的选择，使斜板沉淀池出水口无肉眼可观察到的絮凝物出现。

3、逐步减少软水加入量，增加工业新水补充量，及时检测连铸喷嘴堵塞情况，15天内全部采用工业新水作为补充水。

4、全部采用工业新水作为补充水后，在一个检修期内能达到连铸喷嘴堵塞率≤2％。