蒸氨废水冷却方式的探讨

Nov. 20 1 9Vol. 50 No.6
42
燃料与化工
Fuel & Chemical Processes
蒸氨废水冷却方式的探讨
文小波汪业民黄力梁周祥(湖南煤化新能源有限公司，娄底417009)
摘 要：蒸氨废水冷却过程中，循环水通道与废水通道易结垢堵塞，导致换热效率逐渐降低。

经过研究与探索，采
用蒸氨废水循环预冷,并设置软水换热器的方式,解决了冷却器易结垢堵塞的难题。

关键词：蒸氨废水；冷却器；循环预冷；软水换热中图分类号：X784
文献标识码：A
文章编号：1001-3709 (2019) 06-0042-03
Discussion on cooling method for stripped water
Wen Xiaobo Wang Yemin Huang Li Liang Zhouxiang (Hunan Coal -Chemical New Energy Co., Ltd., Loudi 4 1 7009, China)
Abstract : During the process of stripped water cooling , the circulating water line and waste water line
would be prone to blockage due to scaling , which would decrease heat exchanging efficiency. It is studied that pre-cooling circulation for the stripped water plus soft water heat exchanger can solve this problem.
Key words : Stripped water ； Cooler ； Circulation for pre-cooling ； Soft water heat exchanger
从蒸氨塔出来的蒸氨废水温度较高，且含油含 尘，与剩余氨水换热后，再经过冷却器用循环水降
温，蒸氨废水进入污水生化处理系统的温度要控制 在30-35
在生产过程中因循环水通道逐渐结
垢导致蒸氨废水螺旋板换热器的换热效率逐渐降
低。

尤其在夏季高温季节，蒸氨废水温度过高，极易 造成污水生化处理系统A 池、0池温度超过38 °C ,
导致生化处理系统活性菌团迅速失活，生化处理系 统崩溃，影响外排水各项指标，造成超标排放。

湖南煤化新能源有限公司回收作业区原有3台
蒸氨废水冷却器，是120 m 2碳钢材质的卧式螺旋板 换热器。

蒸氨塔出来的蒸氨废水（95七左右）首先
经过3台并联的90 m 2剩余氨水换热器冷却后温度 达到82~85 %,然后再与3台蒸氨废水冷却器换
热，在蒸氨废水冷却器内循环水通道局部温度甚至
会超过68 在此温度下循环水通道结垢速率加 快,造成循环水侧的通道壁结垢，影响传热。

为保证 蒸氨废水换热，每年需将蒸氨废水冷却器的循环水
通道进行酸洗除垢。

每年进入夏季前酸洗1次，并
且需要在高温季节更换1台新的碳钢换热器。

1酸洗工艺分析
废水冷却器水通道中垢样分析见表1,从表1 可知，垢样中钙垢含量为65.4%。

取出垢片，用小
刀刮平边缘，发现垢质分为多层，中间是黑色部分, 表面为灰状物质。

表1垢样成分分析
豫
分析项目
95
CaO MgO 见韵3灼烧失重550益灼烧失重
酸不溶物含量65.4 5.5
0.3 1 8.96 3.7 1
1 6.1 2
根据化验结果可以判断垢样主要为钙垢，根据
550七灼烧失重分析可以判断微生物粘泥等其他有
机物含量约为3.71%，根据酸不溶物分析可以判断
二氧化硅（泥沙）约为16.12%。

1.1清洗流程设定
清洗操作程序为：水冲洗一酸洗一漂洗一钝 化一水冲洗一检查清洗结果。

清洗前的水冲洗是为
收稿日期：20 1 9-06-28
作者简介：文小波（1 970-）,男，工程师
了洗去蒸氨废水冷却器中循环水通道中的泥沙和疏松的水垢，并且用缓蚀剂润洗整个循环水通道。

酸 洗采用以氨基磺酸为主的复合酸，加上表面活性剂、粘泥剥离剂、螯合剂、分散剂等其他一些清洗助剂。

酸洗配方。

氨基磺酸主酸）、诺贝因高效酸性清洗剂羟基乙叉二膦酸（HEDP）十二烷基磺酸钠乙二胺四乙酸二钠
二钠用来增强清洗剂对金属离子的螯合能力。

酸洗注意事项:依次加入螯合剂、诺贝因高效酸性清洗剂、氨基磺酸、表面活性剂，在清洗的中后段当酸性洗液时再加入助洗剂二钠，否则二钠不能发挥效果。

整个酸洗过程需要每小时用便携式精密pH计测量1次,控制酸洗液pH<
漂洗。

清洗后金属表面处于十分活泼的状态，很容易生锈，漂洗就是去除系统内新生浮锈，为下一步钝化打好基础
漂洗配方和条件:用质量分数的柠檬酸或者为时间缓蚀剂质量分数为0.29
钝化。

钝化是对处于活泼状态的金属表层进行保护,使其生成一层钝化膜，避免重新氧化产生二次浮锈。

亚硝酸钠或磷酸三钠均可作为钝化剂。

钝化配方和条件:0.25%磷酸二氢钠+0.25%磷酸氢二钠亚硝酸钠，在下钝化2h, pH控制在9~1
1.2化学清洗结果评估
此方法除垢率及洗净率约为碳钢腐蚀率2钝化率如果蒸氨废水冷却器为碳钢材质，酸洗时间、酸洗强度会受到很大限制，并且不能选用效果更好的氨基磺酸+盐酸组合清洗法（洗净率因为碳钢材质的冷却器承受不住多次清洗,容易引发窜漏，致使蒸氨废水窜入循环水管道，污染循环水系统,故此种方法更适用于304不锈钢废水冷却器。

2蒸氨废水冷却器由并联改为串联
我公司蒸氨废水冷却器原设计为3台并联冷却,3台冷却器均为板宽循环水通道Lm、废水通道由于40m3/h的废水在该冷却器中的流速仅为而蒸氨废水温度远远超过导致通道结垢，而且无法形成湍流，所以换热效率低。

我们尝试将3台并联的冷却器改造为3台串联使用，解决了流速过低导致换热效率低下的问题。

刚开始3台冷却器串联运行效果明显，蒸氨废水能冷却到
2.1串联冷却方式存在的问题
台冷却器串联运行3个月后，由于串联的第1台冷却器与高温的蒸氨废水换热，第1台冷却器结垢较快,换热效果变差，废水温度升高后逐渐影响第2台冷却器，第2台冷却器也开始结垢，到高温季节时蒸氨废水温度已上升至不能满足工艺要求。

2.2串联方式改进设想
对于夏季制冷水还有富余能力的厂家,蒸氨废水冷却器串联的方式还可以考虑增加第4台冷却器，进行制冷水换热,也可以解决此问题。

3最终解决方案
3.1解决思路
要使蒸氨废水冷却器保持长期稳定运行，一是要解决蒸氨废水温度过高导致循环水通道结垢的问题;二是要解决废水流速过慢的问题。

解决蒸氨废水温度高的问题可利用温度较低的软水进行预冷,在此考虑用蒸氨废水循环预冷的办法。

解决废水和循环水流速过慢的问题必须对冷却器重新进行设计，根据蒸氨废水流量来设计流道间距。

3.2改造方式
将3台废水换热器更换为3台立式304不锈钢螺旋板换热器，蒸氨废水先进入软水换热器,该台换热器用温度较高的蒸氨废水与温度较低的蒸氨废水进行换热，因蒸氨废水的硬度相比于循环水的硬度（600mg/L），蒸氨废水可视为软水，如图1所示。

此种换热方式最大的好处是循环水的回水温度低，仅为左右，故冷却器理论上不会结垢。

中间的软水换热器可使用多年,结垢速度也非常缓慢，无需清洗。

降至35废水
送污水处理
32循环水
升至55废水
43P循环水
二次冷却器
85七的蒸氨废水
降至35废水32七循环水
44循环水
，降至60的蒸氨废水
软水换热器一次冷却器
图1改造后的换热方式
下转第45页）
2优化设计
(1)拆除人孔M2和M4的法兰盖，在各人孔法兰上面加装1块钢化玻璃,再覆盖1块环板，与原有的人孔法兰通过螺栓连接，将钢化玻璃固定。

在现场可以方便地通过人孔视镜观测塔内操作工况。

拆除人孔Ml和M3的法兰盖，在人孔法兰上面连接1根管段，管段侧面设置空气吹扫孔和安装检修孔，在管段内部设置支架和红外线摄像头，管段顶部采用与人孔M2和M4同样的设计方式,加装钢化玻璃，如图2所示。

红外线摄像头可在黑暗环境中清晰录制视频，无需设置照明灯。

空气吹扫口内通入空气,保证摄像头的清洁。

将红外线摄像头的画面接到中控室内，可以实时查看塔内的运行工况。

图2再生塔优化设计图
液位调节装置顶部增设电动执行机构，实现电动调节
脱硫液出口处设置硫泡沫监测装置，显示硫泡沫含量超过正常操作范围时，说明液位调节装置位置低，需提高其位置。

硫泡沫出口处也设置硫泡沫监测装置，显示硫泡沫含量低于正常操作范围时，说明泡沫槽内脱硫清液含量高,液位调节装置位置高，需降低其位置。

将脱硫液出口和硫泡沫出口处设置的硫泡沫监测装置与液位调节装置的电动执行器实现PLC 连锁，自动控制液位高低。

3结语
再生塔运行时，在中控室内自动调整红外线摄像头的位置，可实时确认再生塔顶部的运行工况。

空气吹扫口内断续通入空气，保证摄像头的清洁，确保中控室内的画面清晰、准确。

硫泡沫监测装置与电动执行器利用形成连锁控制，自动控制液位调节装置的高低。

工人在塔顶部巡检时，可通过人孔视镜观测塔内运行情况，与中控室的监控画面进行对比。

再生塔顶部操作实现自动化后，可对异常工况做出快速响应,操作省时省力，降低了工人的操作难度。

该设计已在唐山某焦化厂应用，设备运行良好。

参考文献
:1］邵泽伟，王荣利，王健，等•改良ADA脱硫连续稳定运行的经验与对策［J］.石化技术,2016,11(1):205.
甘李军编辑
(上接第43页)
3.3注意事项
选用不锈钢材质的冷却器可以方便以后的酸洗，避免窜漏。

改用立式全逆流螺旋板换热器的原因是蒸氨废水及循环水均含有悬浮杂质，卧式螺旋板无法将沉积杂质排放干净。

设备选型方面，单台换热器冷热介质的流速要达到并且使循环水的回水温度不超过由此来确定冷却器的流道间距与换热面积。

4结语
蒸氨废水与循环水换热前，先将温度降低至60弋，可使冷却器内循环水回水温度控制在〕左右,可减少冷却器的清洗或更换周期。

适当缩小蒸氨废水与循环水的通道间距，将2种流体的流速提高至可提高换热效率并且减少结垢。

最终实现3台冷却器长期稳定运行，达到冷却器免更换、少清洗的目的。

改造半年以来,3台冷却器运行良好，蒸氨废水温度可稳定在废水通道清洗也非常方便，只需每隔1个月将循环水通道阀门关闭，提高废水温度,废水通道内附着的焦油类物质即可冲洗干净。

甘李军
编辑。