純堿生產中循環冷卻水處理新思路分析

王曉波

摘要：我國目前對純堿生產中的循環冷卻水處理方式基本上都是采用以化學處理為主的方式，通常情況下選用分散劑、殺菌劑或者是阻垢劑等，可是在技術應用方面還存在一定的缺陷，常見的有：氨氣冷卻器、碳化塔冷卻水箱還有氨鹽水鈦板換熱器應用過程中都還存在一定的結垢和黏泥現象，這就需要工作人員每年都對設備進行清理，增加了人工勞動量和總體成本。鑒于此，本文就純堿生產中循環冷卻水處理新思路和生產運行效能提升策略做出了簡要分析。

關鍵詞：純堿生產;循環;冷卻水;處理;新思路

1 電化學設備工作原理

電化學設備是利用水及水中礦物質的電化學特性，通過電化學來調節水中礦物質的平衡，而實現去除結垢物質、防腐和防治微生物的目的。是一種清潔的循環冷卻水處理技術。

電化學設備中陰極電化學反應反應室中維持的工作電流大概為直流50～90A。在陰極（反應室內壁）附近形成高濃度的氫氧根，這種升高的PH 環境（PH 高達13），讓易結垢的礦物質預先結垢，并從水中析出。實際上，陰極附近局部的高氫氧根濃度形成的化學環境，和用石灰處理形成的冷石灰軟化環境類似。

2 純堿生產中循環冷卻水處理問題

純堿生產過程中需要大量使用循環冷卻水，現有的處理方法通常是化學處理技術，一般是阻垢劑、分散劑、殺菌劑三種，該技術有一定局限性，在碳化冷卻箱、氨冷卻器、氨鹽水換熱器、壓縮機中末冷器都不同程度存在結垢、粘泥現象，每年對關鍵設備都要進行酸洗，既增加了運行成本，又縮短了設備壽命。主要問題如下：

1）濃縮倍數問題比較突出，排污難度較大。按照水質控制的相關要求以及滿足生產需求，水的濃縮倍數有著較高的要求，其主要是因為循環水當中結垢性離子濃度與氯離子濃度問題無法有效解決;

2）微生物滋生以及粘泥問題明顯。菌藻的耐藥性促使處理工作必須采取經常沖擊藥物的方式，這也會導致水質發生變化，結垢性的指數也會出現一定的超標，在循環水池以及比較細的換熱器管當中會沉淀大量的淤泥，這也是菌藻沉積所導致的;

3）結垢問題頑固。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垢性離子只是被分散在水中，在換熱的地方出現不穩定現象，比如在填料上結垢，需要經常更換填料。另一方面，加藥量與濃縮倍數之間的關系是在一定設定條件下確定的，在復雜的循環水系統中，換熱器非常多，工況存在差異，有時存在部分高溫換熱設備，理論上對不同工藝條件的換熱器水質的控制標準要求也不一樣，在一個大系統中就無法兩全其美，不可能照顧到所有換熱器，只能是一部分換熱器運行在較佳工況。即使是最簡單的電廠冷卻系統，也會因為負荷、季節變化，換熱器工作條件也在變化。即使在純堿生產碳化裝置最關鍵部位，換熱溫度并不高，在檢修時也發現有明顯的結垢。

4）為了保證生產換熱需要，每年還需要對換熱器進行酸洗，對設備壽命產生不利影響。

5）結垢影響傳熱效率，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，也難免出現結垢，還是要定期酸洗或機械清洗，就是半邊清洗，對發電的影響也是巨大的。

3 純堿生產中循環冷卻水處理新思路

電化學處理主要是借助電廠的銅實現電解、氧化、還原、絮凝、氣浮等化學與物理相結合的處理步驟，促使水質得到有效的控制，同時也不需要任何的化學藥劑，也不會形成任何的二次污染，所以被稱為環境友好型水處理技術工藝。隨著電化學法在環境領域中的應用不斷成熟，已經被國內外廣泛應用于各種水循環系統處理工作中，其中也涉及到純堿生產的工業領域。電化學設備主要是應用水和水中的礦物質以電化學特性的方式進行處理，借助電化學的方式實現對水中礦物質的平衡性調節，并實現除垢、防腐以及預防微生物滋生等作用，屬于清潔循環冷卻水的一種有效方式。

在反應當中可以維持50A到90A的電流，并在陰極周邊形成高濃度的氫氧根，提高pH環境，促使容易結垢的礦物質可以預先結垢，同時在水中更容易提取。實際上陰極周邊的高氫氧根濃度會形成一個化學環境，與石灰的處理環境比較類似。電流會將一部分的氯離子轉變為氯氣，同時在冷卻水中形成持續性的殺菌物質（次氯酸），同時形成臭氧、氧自由基以及氫氧根自由基等物質，它們會提供一個環境處理效應，并按照電流以及局部pH的高低，可以維持電化學設備內部的消毒環境。

電化學設備的應用優勢非常多：

1）安全可靠。設備本身可以實現自動化工作，可以規避因為接觸設備所導致的安全性問題;

2）一機多用。可以有效的解決結垢、微生物以及生物黏泥、腐蝕等多方面的問題，同時不需要添加任何的化學制劑，在設備運行過程中也不會形成額外的化學排泄物，所以對于環境無直接性影響。另外，因為不會涉及到結垢性的因子，所以系統本身的結垢可能性也非常低，設備周期運行、運行效益及運行的維護成本等可以得到有效控制，多重的殺菌環境可以抑制菌藻的滋生;

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

4）設備清潔度較高。設備的合理安裝之后可以實現電解水處理，同時也可以有效的破壞微生物的滋生，對于塔池底部的黏泥也可以達到有效的處理;

5）設備可以通過微電腦進行控制，可以實現全自動化的工作，維護的操作難度、成本比較低。

4 效益

1）降低純堿生產成本。使用電化學處理技術可以節省采購循環水化學藥劑的成本。該方法按零排放設計，在設備自動排污時會帶出少量循環水，這部分水可以集中回收，水質與循環水系統完全一致。在生產中可以實現自動化，可以節省人工加藥成本，同時也避免了人工加藥安全事故的發生。2）節能降耗。由于電化學設備的清潔度比較高，能夠降低換熱設備的結垢速率，大大提高了循環水的水質和換熱設備的熱效率。3）避免了環境污染。化學藥劑在投加過程中對工作環境存在污染，使用電化學處理技術完全避免了對環境的污染。有些情況下pH 值偏高需要略加酸調節，如果廠內有別處用水可以從循環水池分流。在加藥的情況下，分流會引起加藥費用增加。

結束語

綜上所述，純堿生產過程中循環冷卻水的合理處理非常重要，電化學處理技術是近些年快速發展并逐漸成熟的一項新技術，其可以有效的阻垢、防腐以及殺菌，借助合理的配置循環處理的功能可以有效的達到甚至超過系統的循環量，并實現提前清理結垢問題，整體效益突出，可以顯著減少結垢問題并延長設備的運行周期以及效率，可以降低整體生產成本，在循環冷卻水系統中有著較高的應用價值。

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（作者單位：山東海化集團股份公司純堿廠）