电石炉循环水系统在设备防结垢防腐方面探讨(共4页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上电石炉循环水系统对设备防结垢、防腐影响研究姜国平 张远海 张起龙 （北方民族大学化工学院 银川 ）摘要 本文从电石生产工艺出发，探讨电石生产冷却循环水系统对设备运行的影响，从中归纳出最佳的冷却循环水除垢技术，提高装置运转率，降低电石生产成本。关键词 电石炉 冷却系统 防结垢 措施1 前言我国目前属于世界上的电石生产大国，但长期以来，由于生产装备的落后与生产技术的薄弱导致电石生产一直处于“高耗能、高污染、高危险、低效益”的尴尬境地。二十世纪初，随着国际市场石油价格的不断上涨，很多PVC生产企业为了降低生产成本，优先采用电石法生产线。于是在2002年至2006年之间，西北

2、、新疆、内蒙等先后筹建了很多的电石生产线，而且绝大多数的半密闭电石炉。我国于八十年代末至九十年代初开始从挪威埃肯公司引进具有国际先进水平的密闭电石炉技术，至今建有二十余套装置，宁夏大地化工首先31500KVA密闭电石炉两台、25500KVA密闭电石炉三台，宁夏宝塔石化集团临河工业基地也在筹建31500KVA的密闭电石炉，新疆、内蒙等地也先后上马大型密闭电石炉项目。随着电石行业的不断壮大，对生产装置的技术等级的要求也在逐步提高，经过电石行业界工程技术人员的不断消化、吸收，密闭电石炉技术已日趋成熟，其中在电石炉密闭循环水系统对设备的防结垢、防腐方面也取得长足进步。3 水垢在电石生产过程中对设备的影

3、响电石生产的特点是很复杂的过程，生产环节与水密不可分。电石炉是将电能转化为热能的设备,这就决定了它时刻处在高温环境状态下运行。为了保证电石炉长周期安全运行,对设备各系统进行冷却必不可少。为了节约水资源,多数企业目前采用循环冷却水代替普通工业用水，冷却水在对设备降温的同时，其自身温度也在不断上升，有时在夏季设备冷却水出口温度高达60以上，这样的工作温度极易形成水垢粘接在设备内壁，从而造成设备换热效果差，而且水垢还会局部脱落、堆积阻塞管路和阀门，导致水流阻力增加，设备壁厚被腐蚀减薄，进而加速设备提前报废。电石冷却循环水主要分两部分， 一部分冷却电炉变压器油，一部分冷却短网系统及电极导电设备，下面分

4、别说明其影响情况。2.1 水垢对电石炉变压器水冷器的影响电石炉变压器是电石炉的心脏。电炉变压器在运行过程中产生阻抗，会造成电能的损耗，这种损耗都是以热量的形式表现出来，这些热能必须及时的移走，否则会造成线圈和铁芯的温度逐步升高，最后导致线圈发热烧损。一般电炉变压器优先采用循环水冷却系统通过水冷器将变压器油降温，最终达到变压器降温的目的。水冷器常采用固定管板式换热器，为减少腐蚀，列管采用紫铜管，但水温的升高会在列管内壁产生水垢，由于列管直径很小，19mm、21mm，这样极易导致部分列管因水垢而使管路流道变窄，阻力增大，管壁上的水垢也大大地降低了换热效果，这样恶性循环，后果不堪设想。2.2 水垢对

5、电石炉断网系统和电极导电设备的影响电石短网系统是电石炉变压器与电石炉体衔接的纽带，是电能的传输装置。最早电炉短网主要是由铝排、铜排组成，但随着电炉变压器容量的不断增大，铝排、铜排散热差、阻抗高、布局难的劣势凸显，所以多数变压器生产厂家采用厚壁铜管代替实心铝排和铜排。但铜管的直径也不能太大，否则也会造成电能损耗和组装困难。一般都是在铜管内通入冷却循环水，这样可以降温，短网铜管又与电极导电设备铜瓦的冷却水铜管相贯通，减少了循环水的分支，充分提高了循环水的利用率。但是，由于铜瓦和电极设备锥套相互结合，这些设备都是长期工作于炉体内部的料层上，最高温度高达800，这样使铜瓦、锥套处于高温状态，全部依靠冷

6、却循环水来降温，这样高的温度极易产生水垢，一样会堵塞循环水管路并降低换热效率，这是极其可怕的事情。电石生产最怕漏水，这些依靠循环水冷却的炉内设备若因水垢而造成循环水路不畅、换热效率降低、管路壁厚降低，会在其焊缝处发生裂纹或漏洞，发生漏水现象，严重时会产生爆炸事故。由以上分析可知，水垢对电石炉关键设备变压器、短网系统及电极导电设备产生致命的影响，所以电石生产要想稳定、高效运行，采取有效措施抑制水结垢是必然的选择。3、从产生水垢的原因入手应采取的减少循环水结垢的应对措施我们知道，电石炉循环水系统结垢的主要原因有两个，一个是温度，一个是水质。所以很多电石生产单位都是从这两个方面入手来抑制循环水结垢对

7、设备使用寿命的影响。3.1 在降温方面应采取的有效措施电石生产是一个高温冶炼过程，所以冷却水温度升高是一个不可回避的客观问题，要想使循环水温度降下来，那么对循环水回水、蓄水池储水采取有效措施进行降温是唯一的途径。国内电石厂家很多，在循环水降温方面这些单位都采用了各自特有的方法，有的厂家将循环水通过稍有倾斜度的地沟绕厂流动一周，最后流入厂区边的一个人工湖，不仅美化了厂区环境，而且降温效果也很明显。还有的厂家在回水部位建造一个很宽的大型台阶式流道，让回水在进入储水池之前经过分散利用地势高低差别，自然从台阶高处慢慢逐级下流，和空气、台阶充分接触，降温效果也不错，而且也是企业一处迷人的景观。还有的单位

8、在储水池中央设置大型喷淋装置，也起到降温效果，不过喷淋水泵消耗电能很高。目前采用最多的还是凉水塔，但凉水塔的降温也是有一定局限性，可见在凉水塔前设置前面所说的特性冷却设计也是最佳的组合。3.2 在改善水质方面应采取的有效措施水质是当地自然资源条件决定的，不同电石厂家由于地理环境不同，水质条件也是千差万别。目前新建电石炉都采用地下水软化处理装置来改善水质，这样会收到明显的效果，但软水处理装置不仅投资大，而且运行成本也很高。水处理之前，必须对水质进行全分析和控制分析。在电石循环水软化中，有的单位采用加入六偏磷酸钠的方法。由于六偏磷酸钠加入循环水之后，极易溶于水且与水中的钙、镁盐生产稳定的可溶性盐，

9、并还能使水垢（碳酸钙）生成可溶性复盐，达到除垢和改善水质的目的，可谓一举两得。有些厂家采取化学药剂处理的方法，这种方法主要是简便易行，一次性投入低，所以得到很多单位的采纳。用于水处理的化学药剂主要有氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠、硫酸锌（含七个结晶水）、T5-3、TS-807、六偏磷酸钠和软水剂等，但这些软水剂显碱性，PH值达到7.5以上，尽管对除垢有一定的效果，但由于其显碱性，也会对设备增加腐蚀性，使设备壁厚减薄加快，最终导致其提前报废。也有单位在循环水池内加入酸性除垢剂，可以清洗电石炉高温设备及水池内的水垢和粘泥，但它的不足也和碱性除垢剂一样，需要在加入的剂量上反复测算，否则得不偿失。从上述可见

10、，各种水质软化的办法互有利弊，不能一概而论，各电石生产单位需要根据当地水质分析情况出发，制定适宜的水质处理方案。3.3 对于已经结垢的电石炉设备进行除垢应采取的办法电石炉设备中，凡是需要冷却水降温的零部件在使用一段时间后，都存在不同程度的结垢现象，水垢能直接影响到设备的正常运行，结垢严重时还会发生断水现象，直至发生设备操作事故。企业为了确保设备的安全、稳定、经济运行，一般在工作一个周期后，根据设备的结垢情况采取一些相应的除垢措施。企业用稀酸冲洗的方法也很实用，其中盐酸与水按照1:10的比例稀释后加入酸罐内，用耐酸泵将稀酸液通过软管打入设备夹套内，进行一段时间的反复循环冲洗，一般冲洗时间为4小时

11、左右，也根据水垢厚度确定冲洗时间。其次有些设备结垢不均匀，局部结垢严重，对于这种情况用稀酸冲洗不合适，容易腐蚀设备内壁，一般经常采用局部切割除垢的方式，除垢后再对设备进行焊接，不过焊接质量要保证，防止焊缝处出现缺陷而发生泄露。综上所述，电石炉冷却循环系统尽管在除垢方面采取一些措施，但先天不足是其致命的弱点。主要是由于整个循环水系统属于开放式露天循环，大气严重污染、受季节气温影响较大，目前最为推广的循环水冷却系统时闭式冷却循环系统。4 节能型不结垢闭式循环冷却水技术的应用和推广 电石炉变压器冷却系统、短网系统降温最大困扰的就是水垢引起的，电极系统导电设备、锥套、炉盖等部件损坏的主要原因是开放式循

12、环冷却水带进设备硬垢和污垢造成的。尤其是在西北地区以兰碳为原料的电石炉，料面温度高达800度以上，而料面设备都是壳程式水道，循环水流速很低，开放式循环冷却水带进设备的硬垢和污垢沉积在设备内，这是炉内设备损坏的主要原因，因此对冷却水水质要求很高。国内目前采用的开放式冷却水系统很难达到水质要求，各厂普遍存在设备烧损严重，电石炉开动率低，维修费用高的问题。同时由于设备漏水，对电石炉运行形成安全隐患。目前国内新建大型电石炉在设计循环水系统时都采用脱盐水闭式循环，即用换热器换热、冷却塔放热这一方案。水温差提高了一倍以上。循环水量减少一半多，节省了水泵及管路的投资。由于是闭式循环，原冷却工艺中的大循环水池

13、可以减掉，节省了基础设施投资，同时充分利用了电石炉层高的位差形成的回水静压力和封闭管道的动压力，使系统的运行动力降低50%，以一台16500KVA电石炉来计算，全年水泵电费节约近30万元，同时电石炉开动率提高1.5%以上。另外，由于炉盖、料嘴、水环梁、锥套等部件损坏减少，年节省维修费35万元以上。封闭系统杜绝了溶解氧对设备腐蚀问题，杜绝了补充水中的硬垢、大气中的污垢对设备的损坏，延长了设备使用寿命，为企业创造了更多的经济效益。循环水系统在设计阶段采用绿色环保型设计和水平衡设计，没有化学水污染和废水排放，全部由DCS系统进行管理和监控。该系统用液位曲线变化直接监控电石炉设备漏水故障，保障了电石炉

14、系统的安全运行。5 结论解决电石生产中循环水结垢的问题是电石生产厂家共同面对的难题，减少水垢产生也是决定电石生产稳定性非常重要的因素之一，随着国内电石行业的不断发展，积极推广闭式冷却循环水系统的应用，对提高装置的运转率、稳定生产、提高产品质量、节能降耗具有重大意义。参考文献1 熊谟远编.电石生产及其深加工产品M.北京：化学工业出版社，2001年6月2 吴金才 J. 化工生产与技术 3 周本省 J. Calcium carbide furnace water circulating system of equipment and anti-scale building up, anticorro

15、sive impact study Jiang Guoping (Beifang Ethnic University Institute of chemical, Yinchuan Ningxia , PetroChina Ningxia Petrochemical Company, Yinchuan, ) Abstract: This paper production technology, discusses calcium carbide production cooling water circulating system on equipment operation effects,

16、 which induces the best cooling water circulating dirt-remover technologies, improve equipment availability, reducing calcium carbide production cost. Key words: Calcium carbide furnace cooling system and anti-scale building up measures 作者简介：姜国平（1966），男，北方民族大学化工学院， 高级工程师，邮编电话：0951-， 手机： 本人曾多年在石化企业从事化工设备技术管理工作，并多次参与电石炉设备设计，现在为化工学院过程装备与控制工程专业教师。专心-专注-专业