油田某原稳装置循环冷却水处理系统于2004年投入使用,设计循环水量100m3/h,保有水量200m3。因装置运行周期较长,水系统内细菌及生物粘泥大量滋生,粘泥和油污混在一起,附着在设备、管线表面,换热效率降低,同时循环水浊度、电导率、总铁含量等各项指标合格率较低,管线存在结垢、粘泥沉积及腐蚀情况。为此,装置对循环冷却水系统进行了化学清洗及预膜,以达到改善换热设备换热效果和循环水质量的目的。
化学清洗由清洗剥离与酸洗两个过程组成,均采用酸洗,即通过无机酸或有机酸与铁锈及钙垢发生化学反应,将Fe2O3、Fe3O4或Ca CO3等物质除去。
通过酸洗使管道及换器设备通过投加具有缓蚀效果的预膜剂,与水中金属离子(如Ca2+、Mg2+)等发生络合反应而形成沉淀性保护膜,均匀地覆盖在金属表面,预膜可以有效地控制结垢的增长,以避免腐蚀产生。
控制循环水罐液位在1.5-2m,在循环水泵正常运行条件下,一次性投加剂杀菌剂ZD-002S(浓度为2000 mg/L),加药后按照1次/h的频次对浊度指标进行监测,连续监测6h。根据浊度数据判定剥离终点。由检测数据可以判断,浊度上升至45mg/L并平稳为剥离终点,达到终点后,边排污边补水置换,直至循环水浊度小于10mg/L后准备进入化学清洗步骤。
控制循环水罐液位在1.5-2m,向循环水中一次性投加抗失水清垢剂ZD-005A。循环30min后,按照1次/h的频次对p H值进行监测,连续监测10h(p H最佳控制范围为5.5±0.2,如p H值未在控制范围内可适当滴加DHW-105进行调节)。同时监测总磷、总铁及浊度指标,并以1次/2h的频次对其进行监测,连续监测10h。为保持化学清洗药剂浓度,化学清洗期间尽量不进行补水排污操作。通过检测数据可判断当清洗终点为浊度上升至最大为97mg/L,总铁含量最大值为5.102(连续测定相差±0.2可判定平稳为清洗终点),总磷控制范围为在4-200之间,此时可判定为化学清洗阶段终点。同时循环水系统可进行大量补排水进行系统置换4-12h后,连续测定三次浊度小于10 mg/L后,进入预膜阶段。
化学清洗置换结束后,向循环水罐中一次性投加DHW-105长效降阻剂和ZD-005B抗失水清垢剂,并在循环水罐罐顶进行挂片监测(悬挂2片进行对比)。循环半小时后,按照1次/h的频次对p H值进行监测,连续监测6h(p H最佳控制范围为6.5±0.5,如p H值未在控制范围内可适当滴加硫酸调节)。同时监测总磷、总铁及浊度指标,按照1次/2h的频次对其进行监测,连续监测6h。由检测数据可以得出,预膜阶段各项指标均在理论控制范围内,数据显示预膜效果良好。
预膜挂片显示表面无锈蚀,成膜较明显,肉眼可见,呈五彩红紫色,表明预膜效果较好,达到系统内金属表面均匀成膜的要求。
预膜结束后通过大量补水置换操作,将系统内总无机磷由预膜结束时的38.6mg/L降至10mg/L以下,已具备切换至正常运行的条件。
预膜结束后利用2片挂片进行预膜效果检验,分别进行挂片腐蚀及硫酸铜盐蚀试验。实验结果显示预膜过程中碳钢最大腐蚀率为0.0465g/m2.h,平均腐蚀率为0.0434 g/m2.h,均符合《GB/T18590-2001金属和合金的腐蚀点蚀评定方法》标准要求。同时对预膜后的碳钢试片进行Cu SO4-Na C1检验,发现铜的析出时间较长,均为30s以上,且试液滴上后能迅速扩散,说明成膜致密,表面光滑;而没有经过预膜的挂片,试液滴上只有4s就出现红点,并且试液滴到挂片上不会流动,预膜与未预膜差别较大。
(1)向循环系统进行加药前,控制循环水罐液位在1.5-2m之间,有效保证药剂浓度,达到良好的清洗预膜效果。
(2)化学清洗过程中要严控调整及监控p H值的变化,从而减少对设备的腐蚀;化学清洗结束后补水置换时间应尽可能短一些,以10-12小时为宜,可降低金属的腐蚀机率。
(3)预膜时的浊度不宜控制过高。因为浊度提高,腐蚀状况相应有所增加;同时在设备表面沉积物增多,产生较多的斑点,易形成局部腐蚀或孔蚀。因此,预膜时的循环水浊度应尽可能控制低一些,控制在10mg/L以内较适宜。
(4)预膜过程中p H值宜控制在6.5~7.0之间。因为预膜剂中三聚磷酸钠占有一定比例,如p H值控制较高时,极易造成聚磷酸钠分解,从而形成磷酸钙垢,最终影响预膜效果。建议实际操作时,在控制循环水浊度的基础上,p H值在6.0~7.0范围较好。
摘要：油田某原稳装置循环冷却水处理系统经过长期运行后,发现系统存在结垢、粘泥沉积和腐蚀情况。本文主要介绍了油气厂对循环冷却水系统进行化学清洗及预膜处理过程,并结合监测结果进行分析总结。
关键词：循环冷却水,化学清洗,预膜处理
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