简耀先
（贵州开阳化工有限公司，贵州 开阳550399）
［摘 要］工业生产中一般通过循环水系统挂片来监测循环水水质对金属材料的腐蚀情况，进而判断或推断循环水水质对工艺管道和设备的影响，实际生产中循环水系统往往会出现挂片腐蚀率偏高甚至超标的现象。以贵州开阳化工有限公司500 kt/a合成氨装置配套的2套循环水系统为例，分析循环水系统挂片腐蚀率偏高甚至超标的原因，并通过采取优化挂片方式、更改监测换热器进水、优化加酸方式、加强循环水水质管理等一系列优化改进措施，使循环水系统挂片腐蚀率得到了很好地控制，保证了循环水水质。
［关键词］循环水系统；挂片腐蚀率超标；原因分析；挂片方式；加酸方式；水质管理；缓蚀阻垢剂；改进措施
［中图分类号］TQ085+.412 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2021）04-0067-04
0 引 言
循环水处理的目的主要是防止换热设备结垢，避免换热设备因结垢而造成换热效率下降等，进而影响生产。对于易腐蚀的碳钢和铜材质设备，为避免金属腐蚀导致换热设备换热效率下降及设备过早报废，一般通过投加相应的缓蚀剂控制设备及管道的腐蚀速率，同时加强循环水系统的杀菌灭藻和黏泥剥离工作，避免设备由于菌藻和黏泥滋生造成换热效率下降及垢下腐蚀。工业生产中，一般通过循环水系统挂片来监测循环水水质对金属材料的腐蚀情况，进而判断或推断循环水水质对工艺管道和设备的影响，实际生产中循环水系统往往会出现挂片腐蚀率偏高甚至超标的现象，以下针对这个问题进行原因分析，并总结降低循环水系统挂片腐蚀率的改进措施，以改善循环水系统的运行环境，保证循环水水质。
1 循环水系统概况
贵州开阳化工有限公司（简称开阳化工）现隶属于贵州磷化（集团）有限责任公司，其一期500 kt/a合成氨项目属贵州省重点建设项目、贵阳循环经济（国家）生态工业示范基地的重点项目，作为整套装置“血液”的循环水系统，循环水水质的控制对于装置的长周期稳定运行尤为重要。
开阳化工500 kt/a合成氨装置配套有2套循环水系统，分别为一循环冷却水系统（简称一循）、二循环冷却水系统（简称二循）。来自各用户的循环回水（42 ℃）至水处理车间的压力为0.20～0.25 MPa，带压上至冷却塔（凉水塔），经冷却塔冷却降温至32 ℃后依靠重力流入吸水池，再由循环水泵加压送至各用户：一循供给空分车间、热电车间，二循供给气化框架、磨煤干燥、渣水处理、变换、氨合成压缩、氨回收、硫回收、冷冻站、液氮洗、低温甲醇洗等系统。水处理车间的主要任务是维护凉水塔及其风机、循环水泵、汽轮机及其辅机设备的安全稳定运行，同时对循环冷却水进行化学处理，以防用水设备腐蚀、结垢、菌藻滋生。其中，一循的用水设备材质有碳钢、不锈钢、黄铜，二循的用水设备材质有碳钢、不锈钢，循环水系统的相关运行参数见表1。
2 循环水系统挂片腐蚀率情况
开阳化工于2019年12月28日开始在其循环水系统投加某公司的水处理药剂，一循和二循于2020年1月7日完成清洗预膜后转入正常运行状态。2020年6月，一循缓蚀阻垢剂使用量1.794 t、非氧化性杀菌剂使用量375 kg，二循缓蚀阻垢剂使用量3.3 t、非氧化性杀菌剂使用量625 kg，一循、二循均未投加黏泥剥离剂；一循循环水浓缩倍数5.80～7.20、pH=7.61～8.73、浊度5.62～12.10 NTU、Cl-含量63～141 mg/L、总锌0.78～1.69 mg/L；二循循环水浓缩倍数5.70～7.03、pH=7.76～8.64，浊度5.67～18.25 NTU、Cl- 含量45～135 mg/L、总锌0.81～1.56 mg/L。一循、二循循环水水质指标基本上均在许可范围内，但出现部分碳钢挂片腐蚀率偏高甚至超标的情况。2020年6月16日—7月15日共计29 d挂片腐蚀率监测数据（均值）见表2。可以看出，有3块碳钢挂片的腐蚀率接近国标限值（国标要求碳钢腐蚀率≤0.075 mpy，下同），有3块碳钢挂片的腐蚀率超过国标限值。从碳钢挂片的腐蚀率来看，一循、二循循环水水质情况不好，会影响合成氨装置中水冷设备的运行状况。
3 挂片腐蚀率超标的原因分析与排查
从循环水系统运行数据和挂片腐蚀现象来看，至2020年6月时循环水系统碳钢挂片出现明显的腐蚀点，腐蚀速率接近或超过国标，为查清挂片腐蚀速率超标的原因，从以下几个方面进行了分析与排查。
3.1 挂片方式
挂片装置采用螺丝固定方式，2020年6月检查发现固定处损坏，一循挂片侧面全部紧贴支撑杆，接触面积较大，接触的地方循环水的流动性较差，长时间运行容易附着黏泥等物质，从而导致垢下腐蚀；二循挂片方式与一循相同，2020年6月检查时发现挂片侧面腐蚀严重。随后，对一循、二循挂片方式进行了初步改进——采用扎带捆绑方式代替螺丝固定，但由于条件有限，改进后挂片之间的间距仍然较小，还是比较容易附着黏泥等物质，且还会形成电位差而造成电化学腐蚀。
3.2 监测换热器的进水方式
监测换热器的进水采用循环水泵给水，生产中，2套循环水系统均需加酸调节pH，而现场的pH计引水均来自于循环水泵给水侧，这样在系统用于调节pH的硫酸还未能完全混合均匀时已测得pH，即pH计测得数据与系统真实pH有一定差异。
3.3 加酸方式
循环水系统pH调节加酸采取满冲程快速投加的方式，投加至循环水系统pH降低后关闭硫酸泵，待循环水系统pH升高后再开启硫酸泵，如此的投加方式会导致给水侧pH在短时间内出现急剧的变化，容易造成挂片的冲击性腐蚀，且在给水侧冲击性投加大量杀菌剂也会增加挂片的腐蚀趋势。
3.4 水质管理
从2020年1—6月循环水系统的运行数据来看，2套循环水系统循环水的浓缩倍数从化学清洗后慢慢提高，至2020年6月时循环水的浓缩倍数已常常超过6，浓缩倍数控制偏高会增加系统结垢趋势。
循环水系统杀菌剂的投加频率及投加量是否合适对于系统的水质管理非常重要，杀菌剂投加量大，余氯过高会导致换热器及碳钢挂片腐蚀，投加量少又会导致菌藻大量繁殖（特别是在夏季）。而2套循环水系统每次投加二氧化氯和次氯酸钠均错开循环水取样时间，这就导致循环水余氯分析数据不够全面和准确，也就无法准确判定系统杀菌剂投加频率及投加量是否合适。
更多内容详见《中氮肥》2021年第4期