冷却水系统在日常运行过程中常常会发生一些事故。这些事故若不能及时发现和妥善处理,常会迫使冷却水系统停止运行,从而使有关的生产装置停止运行,造成很大的经济损失,故需要及时对事故进行处理。
冷却水系统中事故的处理包括:找出事故的部位及原因、消除事故生产的后果、使冷却水系统迅速恢复到正常运行状态、提出防止事故的方案和采取相应的措施以及善后处理等几个方面。从工厂的全局考虑,冷却水系统中事故的处理应尽可能在不停车的情况下进行,以避免停产带来的损失。
现以冷却水系统中常见的低pH漂移腐蚀事故为例进行讨论。
在日常运行时,如果人们不向冷却水系统中添加硫酸,则冷却水的pH值会逐渐升高,一直升高到其自然平衡pH值(pH=7.5~9.3)为止。但是在一些特殊情况下,冷却水的pH值在其运行过程中会向低pH值方向发生较大的移动。人们把这种现象称为冷却水的低pH漂移。从历史上和经验上来看,冷却水系统中最常见的腐蚀事故往往是由于低pH漂移引起的。
1、原因
加酸过多、加氯过多、酸性工艺物质泄露入冷却水系统以及冷却水在运行过程中吸收了大气中的二氧化硫等原因,都可能引起冷却水系统的低pH漂移。在这些原因中,以加酸过多引起的低pH漂移为最多见。
冷却水系统的加酸装置设计的不合理和失控、pH值监控装置的失误、值班人员的疏忽等都可能造成加酸过多。
2、影响
低pH漂移对冷却水的不利影响主要是金属设备腐蚀速率的急剧上升和冷却水中污垢物质的大量生成。
当金属(例如碳钢)由于低pH漂移而发生腐蚀时,冷却水中金属离子(例如亚铁离子)的浓度将增加。在一定条件下,这些离子能迅速生成难溶的氢氧化物(例如氢氧化铁)沉积在换热器中管壁的金属表面上,降低金属的传热系数。这些沉积物的存在还将促进金属表面上局部电池(腐蚀电池)的生成,造成高传热区的腐蚀穿孔事故。
3、防治措施
防止加酸过多的关键在于浓硫酸一定不能直接从储酸罐加到冷却水系统中。正确的做法是在储酸罐和冷却塔集水池之间增加一个“一日量加酸罐”作过渡,让储酸罐通过一日量加酸罐把浓硫酸加到冷却水系统中。这样做的好处是。及时控制系统失误而加酸过多,但由于每一次的加酸量不会超过一天的加酸量,其严重性可以大大降低。此外,pH值的监测系统和加酸的控制系统必须可靠。
4、复原
冷却水系统发生低pH漂移后的复原工作应该尽可能在冷却水系统保持继续运行的情况下进行。复原工作包括提高冷却水的pH值、除去冷却水中的污垢形成物质、重新预膜和善后处理等几个方面。
(1)提高冷却水的pH值
当冷却水的pH≤2.5时,可以通过向水中添加氢氧化钠溶液,把冷却水的pH值提高到2.5-3.0的范围内。
当冷却水的pH值为2.5-4.5时,较为安全的提高冷却水pH值的办法是向水中加入碳酸钠(纯碱)溶液,直到冷却水的pH值达到4.5为止、此时水中游离的无机酸浓度将下降为零。
一旦冷却水的pH>4.5,碳钢的腐蚀速率将大大降低,加碳酸钠溶液的工作就可以停止,此时可让补充水中的碱度去继续提高冷却水的pH值。
(2)除去污垢形成物质
冷却水的pH值提高到4.5后,工作的重点就要放到除去水中的污垢形成物质上。这些污垢形成物质(例如亚铁离子)是在金属腐蚀产生后留在冷却水系统中的。除去它们的唯一办法是通过排放。这时水的排放速度应该增加到冷却水系统设计容许的最大量。
(3)重新预膜
如果缓蚀剂以聚磷酸盐为主,则在重新预膜前将冷却水的pH值恢复至正常运行pH值的下限。聚磷酸盐缓蚀剂的浓度应该为正常运行浓度的2-3倍,预膜时间至少要48小时。
(4)善后处理
冷却水系统重新预膜且pH值恢复到正常范围内后,应该打开一个关键性的换热器,观察其中污垢的情况。如果换热器中污垢并不严重,那么就可以让它在线运行,并且可以认为冷却水系统的腐蚀已经得到控制。
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