純堿生產(chǎn)中循環(huán)冷卻水處理新思路分析

王曉波

摘要：我國(guó)目前對(duì)純堿生產(chǎn)中的循環(huán)冷卻水處理方式基本上都是采用以化學(xué)處理為主的方式，通常情況下選用分散劑、殺菌劑或者是阻垢劑等，可是在技術(shù)應(yīng)用方面還存在一定的缺陷，常見(jiàn)的有：氨氣冷卻器、碳化塔冷卻水箱還有氨鹽水鈦板換熱器應(yīng)用過(guò)程中都還存在一定的結(jié)垢和黏泥現(xiàn)象，這就需要工作人員每年都對(duì)設(shè)備進(jìn)行清理，增加了人工勞動(dòng)量和總體成本。鑒于此，本文就純堿生產(chǎn)中循環(huán)冷卻水處理新思路和生產(chǎn)運(yùn)行效能提升策略做出了簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：純堿生產(chǎn);循環(huán);冷卻水;處理;新思路

1 電化學(xué)設(shè)備工作原理

電化學(xué)設(shè)備是利用水及水中礦物質(zhì)的電化學(xué)特性，通過(guò)電化學(xué)來(lái)調(diào)節(jié)水中礦物質(zhì)的平衡，而實(shí)現(xiàn)去除結(jié)垢物質(zhì)、防腐和防治微生物的目的。是一種清潔的循環(huán)冷卻水處理技術(shù)。

電化學(xué)設(shè)備中陰極電化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)室中維持的工作電流大概為直流50～90A。在陰極（反應(yīng)室內(nèi)壁）附近形成高濃度的氫氧根，這種升高的PH 環(huán)境（PH 高達(dá)13），讓易結(jié)垢的礦物質(zhì)預(yù)先結(jié)垢，并從水中析出。實(shí)際上，陰極附近局部的高氫氧根濃度形成的化學(xué)環(huán)境，和用石灰處理形成的冷石灰軟化環(huán)境類似。

2 純堿生產(chǎn)中循環(huán)冷卻水處理問(wèn)題

純堿生產(chǎn)過(guò)程中需要大量使用循環(huán)冷卻水，現(xiàn)有的處理方法通常是化學(xué)處理技術(shù)，一般是阻垢劑、分散劑、殺菌劑三種，該技術(shù)有一定局限性，在碳化冷卻箱、氨冷卻器、氨鹽水換熱器、壓縮機(jī)中末冷器都不同程度存在結(jié)垢、粘泥現(xiàn)象，每年對(duì)關(guān)鍵設(shè)備都要進(jìn)行酸洗，既增加了運(yùn)行成本，又縮短了設(shè)備壽命。主要問(wèn)題如下：

1）濃縮倍數(shù)問(wèn)題比較突出，排污難度較大。按照水質(zhì)控制的相關(guān)要求以及滿足生產(chǎn)需求，水的濃縮倍數(shù)有著較高的要求，其主要是因?yàn)檠h(huán)水當(dāng)中結(jié)垢性離子濃度與氯離子濃度問(wèn)題無(wú)法有效解決;

2）微生物滋生以及粘泥問(wèn)題明顯。菌藻的耐藥性促使處理工作必須采取經(jīng)常沖擊藥物的方式，這也會(huì)導(dǎo)致水質(zhì)發(fā)生變化，結(jié)垢性的指數(shù)也會(huì)出現(xiàn)一定的超標(biāo)，在循環(huán)水池以及比較細(xì)的換熱器管當(dāng)中會(huì)沉淀大量的淤泥，這也是菌藻沉積所導(dǎo)致的;

3）結(jié)垢問(wèn)題頑固。這是由于加藥處理的原理決定的。一方面以重碳酸鹽為代表的結(jié)垢性離子只是被分散在水中，在換熱的地方出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，比如在填料上結(jié)垢，需要經(jīng)常更換填料。另一方面，加藥量與濃縮倍數(shù)之間的關(guān)系是在一定設(shè)定條件下確定的，在復(fù)雜的循環(huán)水系統(tǒng)中，換熱器非常多，工況存在差異，有時(shí)存在部分高溫?fù)Q熱設(shè)備，理論上對(duì)不同工藝條件的換熱器水質(zhì)的控制標(biāo)準(zhǔn)要求也不一樣，在一個(gè)大系統(tǒng)中就無(wú)法兩全其美，不可能照顧到所有換熱器，只能是一部分換熱器運(yùn)行在較佳工況。即使是最簡(jiǎn)單的電廠冷卻系統(tǒng)，也會(huì)因?yàn)樨?fù)荷、季節(jié)變化，換熱器工作條件也在變化。即使在純堿生產(chǎn)碳化裝置最關(guān)鍵部位，換熱溫度并不高，在檢修時(shí)也發(fā)現(xiàn)有明顯的結(jié)垢。

4）為了保證生產(chǎn)換熱需要，每年還需要對(duì)換熱器進(jìn)行酸洗，對(duì)設(shè)備壽命產(chǎn)生不利影響。

5）結(jié)垢影響傳熱效率，降低了能源利用效率。在電廠凝器中，即使是投用了膠球清洗，也難免出現(xiàn)結(jié)垢，還是要定期酸洗或機(jī)械清洗，就是半邊清洗，對(duì)發(fā)電的影響也是巨大的。

3 純堿生產(chǎn)中循環(huán)冷卻水處理新思路

電化學(xué)處理主要是借助電廠的銅實(shí)現(xiàn)電解、氧化、還原、絮凝、氣浮等化學(xué)與物理相結(jié)合的處理步驟，促使水質(zhì)得到有效的控制，同時(shí)也不需要任何的化學(xué)藥劑，也不會(huì)形成任何的二次污染，所以被稱為環(huán)境友好型水處理技術(shù)工藝。隨著電化學(xué)法在環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用不斷成熟，已經(jīng)被國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用于各種水循環(huán)系統(tǒng)處理工作中，其中也涉及到純堿生產(chǎn)的工業(yè)領(lǐng)域。電化學(xué)設(shè)備主要是應(yīng)用水和水中的礦物質(zhì)以電化學(xué)特性的方式進(jìn)行處理，借助電化學(xué)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)水中礦物質(zhì)的平衡性調(diào)節(jié)，并實(shí)現(xiàn)除垢、防腐以及預(yù)防微生物滋生等作用，屬于清潔循環(huán)冷卻水的一種有效方式。

在反應(yīng)當(dāng)中可以維持50A到90A的電流，并在陰極周邊形成高濃度的氫氧根，提高pH環(huán)境，促使容易結(jié)垢的礦物質(zhì)可以預(yù)先結(jié)垢，同時(shí)在水中更容易提取。實(shí)際上陰極周邊的高氫氧根濃度會(huì)形成一個(gè)化學(xué)環(huán)境，與石灰的處理環(huán)境比較類似。電流會(huì)將一部分的氯離子轉(zhuǎn)變?yōu)槁葰猓瑫r(shí)在冷卻水中形成持續(xù)性的殺菌物質(zhì)（次氯酸），同時(shí)形成臭氧、氧自由基以及氫氧根自由基等物質(zhì)，它們會(huì)提供一個(gè)環(huán)境處理效應(yīng)，并按照電流以及局部pH的高低，可以維持電化學(xué)設(shè)備內(nèi)部的消毒環(huán)境。

電化學(xué)設(shè)備的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)非常多：

1）安全可靠。設(shè)備本身可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化工作，可以規(guī)避因?yàn)榻佑|設(shè)備所導(dǎo)致的安全性問(wèn)題;

2）一機(jī)多用?？梢杂行У慕鉀Q結(jié)垢、微生物以及生物黏泥、腐蝕等多方面的問(wèn)題，同時(shí)不需要添加任何的化學(xué)制劑，在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中也不會(huì)形成額外的化學(xué)排泄物，所以對(duì)于環(huán)境無(wú)直接性影響。另外，因?yàn)椴粫?huì)涉及到結(jié)垢性的因子，所以系統(tǒng)本身的結(jié)垢可能性也非常低，設(shè)備周期運(yùn)行、運(yùn)行效益及運(yùn)行的維護(hù)成本等可以得到有效控制，多重的殺菌環(huán)境可以抑制菌藻的滋生;

3）運(yùn)行成本。設(shè)備本身的運(yùn)行成本非常低，每一臺(tái)設(shè)備的總功率最高只有3kW。另外，在空間成本方面設(shè)備的占地面積也比較少，設(shè)備本身的質(zhì)量比較輕，安裝便捷高效;

4）設(shè)備清潔度較高。設(shè)備的合理安裝之后可以實(shí)現(xiàn)電解水處理，同時(shí)也可以有效的破壞微生物的滋生，對(duì)于塔池底部的黏泥也可以達(dá)到有效的處理;

5）設(shè)備可以通過(guò)微電腦進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的工作，維護(hù)的操作難度、成本比較低。

4 效益

1）降低純堿生產(chǎn)成本。使用電化學(xué)處理技術(shù)可以節(jié)省采購(gòu)循環(huán)水化學(xué)藥劑的成本。該方法按零排放設(shè)計(jì)，在設(shè)備自動(dòng)排污時(shí)會(huì)帶出少量循環(huán)水，這部分水可以集中回收，水質(zhì)與循環(huán)水系統(tǒng)完全一致。在生產(chǎn)中可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可以節(jié)省人工加藥成本，同時(shí)也避免了人工加藥安全事故的發(fā)生。2）節(jié)能降耗。由于電化學(xué)設(shè)備的清潔度比較高，能夠降低換熱設(shè)備的結(jié)垢速率，大大提高了循環(huán)水的水質(zhì)和換熱設(shè)備的熱效率。3）避免了環(huán)境污染?；瘜W(xué)藥劑在投加過(guò)程中對(duì)工作環(huán)境存在污染，使用電化學(xué)處理技術(shù)完全避免了對(duì)環(huán)境的污染。有些情況下pH 值偏高需要略加酸調(diào)節(jié)，如果廠內(nèi)有別處用水可以從循環(huán)水池分流。在加藥的情況下，分流會(huì)引起加藥費(fèi)用增加。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，純堿生產(chǎn)過(guò)程中循環(huán)冷卻水的合理處理非常重要，電化學(xué)處理技術(shù)是近些年快速發(fā)展并逐漸成熟的一項(xiàng)新技術(shù)，其可以有效的阻垢、防腐以及殺菌，借助合理的配置循環(huán)處理的功能可以有效的達(dá)到甚至超過(guò)系統(tǒng)的循環(huán)量，并實(shí)現(xiàn)提前清理結(jié)垢問(wèn)題，整體效益突出，可以顯著減少結(jié)垢問(wèn)題并延長(zhǎng)設(shè)備的運(yùn)行周期以及效率，可以降低整體生產(chǎn)成本，在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中有著較高的應(yīng)用價(jià)值。

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（作者單位：山東海化集團(tuán)股份公司純堿廠）