连铸净循环水系统不停车化学清洗和预膜的应用研究

第25卷第12期腐蚀与防护Vol.25 No. 12 .2004年12月CORROSION &. PROTECTIONDecember 2004连铸净循环水系统不停车化学清洗和预膜的应用研究陈志华'，葛老伟^(1. 宝钢集团上海梅山炼钢厂,南京210039; 2. 上海久安水质稳定剂厂,上海201901)摘要: 介绍了宝钢集团上海梅山炼钢厂-连铸净循环水系统在正常运行状态下,采用JA系列水质稳定剂进行不停车清洗和预膜的方案及实施效果。由于采用了有效的清洗预膜药剂和科学方案,使清洗和预膜过程安全可靠、操作和管理简便，取得了比较理想的效果。关键词:连铸净循环水系统;化学清洗;预膜中图分类号: TQ085文献标识码: B文章编号: 1005-748X( 2004)12-0535-03THE ON-STREAM CHEMICAL CLEANING AND PREFILMING IN A CLEANRECIRCULATING COOLING WATER SYSTEM FOR CONTINUOUS CASTINGCHEN Zhi-hua' , GE Lao-wei?(1. Baosteel Group Shanghai Meishan Steel Plant, Nanjing 210039 ;2. Shanghai Jiuan Water Treatment Chemicals Factory, Shanghai 201901)Abstract: The program and results of the on-stream chemiceal cleaning and prefilming in a clean recirculatingcooling water system for continuous casting in Baosteel Group Shanghai Meishan Steel Plant are reported. By usingeffective chemicals and a scientific program, the cleaning and prefilming process became safer and more reliable, theoperation and management got simpler, and the cost was reduced.Key words: Chemical cleaning; Prefilming; Recirculating cooling water system宝钢集团上海梅山炼钢厂一号连铸机2003年确保生产安全、稳定、连续、满负荷运行，提高设备的连铸钢坯生产量为173X 10*t/a,与之相配套的净循使用周期和寿命,减少非计划停车时间和检修时间。环水处理装置于1999年4月建成投入使用。设计-连铸净循环水系统已运行5年,尽管投加了循环水量2650m3/h,系统保有水量1600m*,浓缩倍阻垢缓蚀剂、杀菌灭藻剂进行日常水质稳定处理,但数2~3,设备及管道材质有碳钢、铜、不锈钢，循环由于长期运行,系统中水垢、锈垢、生物粘泥等沉积水水质(2003年8月平均值)见表1。物积累,定期清洗和预膜非常必要。采用停车冷态该系统循环水是由板式换热器冷媒水、连铸机清洗预膜,虽然清洗费用低,但必须停产-周以上，扇形段上下辊子内冷水、液压系统油冷却水、空调冷而采用不停车热态清洗和预膜,清洗费用较高,但具却水等组成,其主要功能是通过水循环冷却使连铸有不影响生产又能恢复设备出力的优点。-连铸净机结晶器软水、连铸机扇形段上下辊子、空调等设备循环水系统的设备、装置状况及现场条件,适合不停和液压系统油的温度维持在工艺要求的范围内,以车清洗预膜,方案的制定至关重要。.表1循环水水质H甲基橙碱度(以CaCO3计)浊 度总硬度(以CaCO3计)中国煤化工总磷(以P0:-计)mg/LTYHCN MH G_8.4192. 985.41129. 4220.' 430. 15269 .4.02收稿日期:2004-07-16;修订日期:2004-09-28陈志华等:连铸净循环水系统不停车化学清洗和预膜的应用研究和缓蚀剂。药剂中的NH, H2CH;O,能使铁的氧1不停车清洗预膜方案的确定化物(腐蚀产物)以络合方式溶解,避免了成片剥落。1.1垢样的分析(4) JA-204 预膜剂的主要成分是聚磷酸盐、锌清洗前的2003年8月底,在连铸机扇形段三个盐、添加剂,是-种阴极型缓蚀剂,适用于所有磷系辊子内取得垢样,垢样分析(质量分数)见表2。可以配方水处理中作预膜剂,它具有成膜速度快、保护膜看出:垢样主要成份是Fe2O3和生物粘泥。均匀致密、补膜效果好等特点。原理是JA-204预膜表2垢样分析结果(%)剂能与水中二价金属离子(如Ca2+、Mg2+等)螯合在金属表面生成一层薄而致密的防护保护膜，由于550C灼烧后950C灼烧后 酸不Fe203 CaO P2O3 MgO的失重溶物Zn2+在阴极表面快速沉积增强了保护膜的强度及31. 513.172.08 50.17 6.19 4.20 1.06成膜的速度。(5)JA-225阻垢分散剂是丙烯酸和丙烯酸酯1.2化学清洗和预膜的方案根据垢样分析结果及工况特点,确定不停车化的多元共聚物，它能有效地抑制碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙的形成和沉积,特别对磷系预膜剂在热态预膜学清洗预膜的技术方案为:微生物粘泥剥离- > 清洗剂消垢除锈>-次置换过程中防止磷酸钙垢的析出,对确保膜均匀、致密有特效。水- >预膜→二次置换水- >正常运行。清洗预膜方案的主要特点有两个:一是本方案2.2方案的实施、监控与效果上海久安水质稳定剂厂在经过与梅山炼钢厂共不使用硫酸、盐酸、硝酸等无机强酸,而是使用JA同研究、评审和确认后,形成了梅山炼钢厂一连铸净系列清洗剂，使系统中设备、管道内的水垢和锈垢以循环水系统不停车化学清洗预膜施工方案,双方于离子态和络合态进入水中,使水垢和锈垢逐步松散、2003年10月23日~10月29日共同完成了该方案分层后逐步溶解,不会产生大块崩解脱落,因而对通的实施。具体实施的情况如下:水管径较小的板式换热器不会造成阻塞。二是本方2.2.1微生物粘泥剥离工序实施的情况案采用成膜速度快的预膜剂。考虑到连铸机的高热负荷、不停车运行的现状以及成膜的均匀性,预膜时投药前取循环水样，测得pH7.39,浊度8. 31mg/L,Ca2+ 36. 91mg/L,总铁0. 88mg/L。10还投加了高效的阻垢分散剂。月23日13:00开始向集水池中投加JA-103消泡剂2不停车清洗和预膜方案的实施和JA-102粘泥剥离剂,每隔4h取水样测pH、浊2.1清洗预膜药剂及其作用原理度，微生物粘泥剥离时间为24h,分次分批共投加(1) JA-102粘泥剥离剂主要成分是十四烷基JA-103 消泡剂150mg/L, JA-102粘泥剥离剂二甲基苄基氯化铵、渗透剂和分散剂。JA-102具有1250mg/L,pH维持在7. 42~8.0,浊度最高升到很强的杀菌、渗透、剥离能力,能有效地将沉积在设43.26mg/L。备、管道内的细菌和藻类杀灭,将粘泥及较松软的垢图1是微生物粘泥剥离过程中浊度随时间的变物和锈物从设备上剥离并分散。JA-102 的杀菌、剥化曲线，可以看出,投加JA-102粘泥剥离剂后:离作用在于其能在水中离解成正电荷,这些正电荷(1)系统水的独度迅速升高，最高达到与微生物细胞壁.上带负电荷的基团生成电价键,电43.26mg/L,说明系统中粘泥和污物量较多。价键在细胞壁上产生应力,导致溶菌作用使细胞死(2)当浊度达到40mg/L左右时,继续投加JA-亡;JA-102适用于pH值7~9,具有高效、广谱、低455毒的特点。10-43.26__ 4235-355_ 36(2)JA-6酸洗剂的主要成分是氨基磺酸和缓蚀剂。通过药剂中的NH2SO,H,与钙、镁的碳酸盐中国煤化工和磷|酸盐水垢反应,生成相应的易溶于水的钙、镁氨CHCNMHG基磺酸盐,且药剂中的一NH2基团对铁有缓蚀作820 24用,对碳钢、铜、不锈钢材质的老设备清洗较安全。时间/h(3) JA-107螯合剂的主要成分是加氨柠檬酸图1微生物粘泥剥离中浊度随时间的变化曲线536●陈志华等:连铸净循环水系统不停车化学清洗和预膜的应用研究102时浊度变化不大,24h后.结束粘泥剥离工序。定的6g/m2●h;新铜挂片的腐蚀速率平均值为(3)粘泥剥离过程中,集水池水面可看到薄层0.302g/m2●h远低于国家标准的2g/m2●h。泡沫上漂浮一层黑黄色污物.说明JA-102对系统中2.2.3预膜工序实施的情况粘泥起到了很好的剥离效果。10月25日13:00 开始一次置换水,到10月26 .2.2.2清洗剂消垢除锈工序实施的情况日8:00取水样测得pH 6. 89,总铁离子浓度为10月24日13:00开始向集水池中投加JA-60. 92mg/L,浊度10. 0mg/L,结束-次置换水后,开酸洗剂、JA-107螯合剂,每隔1h测一次pH值,每始预膜。隔4h测一次浊度、钙离子浓度、总铁离子浓度,消垢10月26日8:45开始向集水池中投加JA-225除锈时间24h，分次分批共投加JA-6酸洗剂阻垢分散剂、JA-204预膜剂,每4h测一次pH、总.1500mg/LJA-107螯合剂1800mg/L,消垢除锈过磷、浊度。分次分批共投加JA-225阻垢分散剂程中pH控制在4.0~5.0，Ca+最高升到100mg/LJA-204预膜剂400mg/L,总磷(以PO:89.81mg/L.总铁离子最高升到28.16mg/L。计)控制在180~ 190mg/L,pH控制在6.5~7.5,预图2、图3分别是消垢除锈过程中Ca2+浓度、总膜时间48h。铁离子浓度随时间的变化曲线,可以看出,投加JA-预膜开始时挂入新碳钢挂片三片。预膜结束后6酸洗剂JA-107螯合剂后:取出挂片,对着阳光用肉眼观察,三片挂片表面都有(1)水中的Ca2+明显增加，最高达到一层均匀致密的七彩光晕,其中一片用CuSO,溶液89. 81mg/L。再投加JA-6、JA-107后,Ca2+浓度增点滴试验,挂片变色时间为25s, 说明预膜效果良长不大且随着补水有“下降趋势,说明设备、管道内的好。水垢已基本清洗干净。预膜结束后,开始二次置换水,置换到10月29(2)水中总铁离子明显增加，最高达到日8:00,取水样测得总磷浓度为7.20mg/L, pH28.16mg/L。清洗时挂入集水也中的监视铁锈用的7.53,甲基橙碱度(以CaCO3计)50. 7mg/L,浊度挂片上的铁锈已大部分清洗干净、露出金属本色,说3.69mg/L,总硬度(以CaCO3计)98. 71mg/L,CI明系统中设备、管道内的锈垢基本清洗干净。浓度17. 13mg/L,总铁离子浓度0. 20mg/L。结束消垢除锈前挂入集水池中碳钢、铜质新挂片各二次置换水后,转入正常运行。三片,以监测挂片(设备)的腐蚀速率,消垢除锈结束3结束语后,取出挂片,处理、干燥、称重，新碳钢挂片的腐蚀速率平均值为0.79g/m2●h,远远低于国家标准规梅山炼钢厂一连铸净循环水系统,在正常 运行不影响生产的情况下,投加JA102粘泥剥离剂JA-9C74_ 80/ 80886酸洗剂、JA-107螯合剂、JA-204预膜剂、JA-225807065阻垢分散剂进行不停车的化学清洗和预膜后,循环60水量增加10%，系统冷却效果明显改善。本次清洗.50-47/和预膜过程平稳,没有发现异常,没有影响生产,转36.912 16入正常运行投加JA-213阻垢缓蚀剂、JA-306杀菌时间/h灭藻剂后,该系统一直处于良好的运行状态,一号连图2消垢除锈过程中钙离子浓度随时间的变化曲线铸机-直安全、稳定、长周期.满负荷生产。由此说明采用JA系列清洗剂、预膜剂进行净循环水系统28.163025/26的不停车化学清洗和预膜取得了良好的效果,值得25+1820类似工况条件的其他企业推广应用。0叶1st参考中国煤化工*[HCNMHG[1] 周本省.工业水处埋技木,第二版[M].北京:化学工81216业出版社,2002.图3消垢除锈过程中总铁离子浓度随时间的变化曲线[2] HG/T2387- 1992,工业设备化学清洗质量标准[S].537●