CN112553011A - 一种用于钢铁厂高炉循环冷却水系统不停车清洗的清洗剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于钢铁厂高炉循环冷却水系统不停车清洗的清洗剂，包含A组分和B组分；A组分为：质量浓度为50％的渗透剂JFC(脂肪醇聚氧乙烯醚)；B组分为：氨基三甲叉磷酸四钠(ATMP.Na4)7％、己二胺四甲叉磷酸钾盐(HMDTMPA.K6)15％、二乙烯三胺五甲叉磷酸七钠(DTPMP.Na7)10％、聚丙烯酸钠10％和水58％。本发明清洗剂pH值为6.5‑7.5，属于偏中性，对金属无腐蚀，不会引起循环水水质pH值的剧烈波动变化，给循环冷却水系统的在线清洗提供了安全的保障，本发明清洗剂使用浓度较低，循环水的排放符合环保要求，清洗后的循环水不需要经过专门的pH值调节即可正常排放。
Description
技术领域
本发明涉及一种清洗剂，特别涉及一种用于钢铁厂高炉循环冷却水系统不停车清洗的清洗剂。
背景技术
目前，钢铁厂的高炉清洗多采用停车离线酸洗的方式，来清洗高炉炉体冷却壁附着的碳酸钙、硫酸钙、硅酸钙等多种污垢、金属腐蚀产物、微生物粘泥、固体悬浮物杂质等。此清洗方式需要高炉停车并外接循环管路和清洗槽，工艺较复杂，使用不便。所用药剂pH值为酸性，酸洗pH值较低，对金属腐蚀性较强，对所清洗的对象存在不可避免的腐蚀现象，存在施工安全隐患，对操作人员的业务水平要求也较高。离线清洗往往只是清洗高炉炉体的冷却壁和连接处的进出水管，对于整套系统循环管路和冷却塔，冷却塔填料无法顾及。
发明内容
本发明针对现有清洗工艺和酸性清洗剂存在的弊端，发明一种应用于钢铁厂高炉不停车清洗的清洗剂，清洗剂pH值为6.5-7.5，对金属不具有腐蚀性，且能快速渗透、剥离、溶解高炉冷却壁、循环管路、冷却塔池壁及冷却塔填料附着的污垢、粘泥、不溶性固体颗粒，使循环冷却水系统恢复清洁状态，提高换热效率，降低安全隐患。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种用于钢铁厂高炉循环冷却水系统不停车清洗的清洗剂，包含A组分和B组分；
其中，A组分原料及其质量百分数为：质量浓度为50％的渗透剂JFC(脂肪醇聚氧乙烯醚)；
B组分原料及其质量百分数为：氨基三甲叉磷酸四钠(ATMP.Na4)7％、己二胺四甲叉磷酸钾盐(HMDTMPA.K6)15％、二乙烯三胺五甲叉磷酸七钠(DTPMP.Na7)10％、聚丙烯酸钠10％和去离子水58％。
作为优选，所述氨基三甲叉磷酸四钠(ATMP.Na4)质量浓度为30％，己二胺四甲叉磷酸钾盐(HMDTMPA.K6)质量浓度为23％、二乙烯三胺五甲叉磷酸七钠(DTPMP.Na7)质量浓度为32％，聚丙烯酸钠质量浓度为30％。
一种采用如上所述清洗剂不停车清洗钢铁厂高炉循环冷却水系统的方法，包含以下操作步骤：
(1)向循环冷却水系统凉水塔集水池中投入清洗剂，先投入清洗剂A组分，间隔后再投入清洗剂B组分，在关闭系统的补水排水之后正常补水排水，根据每日系统补水量和浓缩倍数，再继续投入清洗剂A组分，间隔一段时间后再投入清洗剂B组分，循环清洗，全程控制pH值6.5-7.5之间；
(2)清洗完成后，排水置换，使循环水浊度≤10NTU，总铁≤1.0mg/L。
优选的是，步骤(1)中所述清洗剂A组分投入量为系统中每1L水投入20mg的A组分，所述清洗剂B组分投入量为系统中每1L水投入600mg的B组分。
优选的是，步骤(1)中每1L系统补水的量投入(20÷浓缩倍数)mg清洗剂A组分，间隔一段时间后每1L系统补水的量再投入(600÷浓缩倍数)mg清洗剂B组分。
优选的是，步骤(1)中所述的间隔一段时间为间隔30min后再投入清洗剂B组分；步骤(1)中在关闭系统的补水排水24h之后正常补水排水；步骤(1)中间隔一段时间后再投入清洗剂B组分，循环清洗25天。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明清洗剂pH值为6.5-7.5，属于偏中性，对金属无腐蚀，不会引起循环水水质pH值的剧烈波动变化，给循环冷却水系统的在线清洗提供了安全的保障，本发明清洗剂使用浓度较低，循环水的排放符合环保要求，清洗后的循环水不需要经过专门的pH值调节即可正常排放。
具体实施方式
下面结合具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。实施例中采用的原料、试剂若无特殊说明，皆为市售所得。实施例中使用的氨基三甲叉磷酸四钠(ATMP.Na4)质量浓度为30％，己二胺四甲叉磷酸钾盐(HMDTMPA.K6)质量浓度为23％、二乙烯三胺五甲叉磷酸七钠(DTPMP.Na7)质量浓度为32％，聚丙烯酸钠质量浓度为30％。
实施例中高炉循环冷却水系统有循环冷却水系统(1)和循环冷却水系统(2)；循环冷却水系统(1)循环水量8710m3/h，保有水量8100m3，补充水720m3/d，浓缩倍数(K)2.0倍，系统材质碳钢、不锈钢；循环冷却水系统(2)循环水量4800m3/h，保有水量4000m3，补充水200m3/d，浓缩倍数(K)2.0倍，系统材质碳钢、不锈钢。
实施例1
一种用于钢铁厂高炉循环冷却水系统不停车清洗的清洗剂，包含A组分和B组分；其中，A组分为质量浓度为50％的渗透剂JFC(脂肪醇聚氧乙烯醚)；B组分原料及其质量百分数为氨基三甲叉磷酸四钠(ATMP.Na4)7％、己二胺四甲叉磷酸钾盐(HMDTMPA.K6)15％、二乙烯三胺五甲叉磷酸七钠(DTPMP.Na7)10％、聚丙烯酸钠10％、去离子水58％，将各原料混合搅拌均匀，即得B组分，所得B组分固含量范围为15-20％。
一种采用如上所述清洗剂不停车清洗钢铁厂高炉循环冷却水系统的方法，具体操作步骤如下：
(1)在集水池进口水流速较快处，按系统保有水量计向循环冷却水系统凉水塔集水池中投入清洗剂，按照系统中每1L水先投入清洗剂A组分20mg(系统(1)约投入0.175吨)，间隔30min后按照系统中每1L水再投入清洗剂B组分600mg(系统(1)约投入5.0吨)，在关闭系统的补水排水24h之后，正常补水排水，根据每日系统补水量和浓缩倍数，每1L系统补水的量投入10mg(20÷浓缩倍数，即20÷2＝10)清洗剂A组分(系统(1)每日投加7.2公斤)，间隔30min后每1L系统补水的量再投入300mg(600÷浓缩倍数，即600÷2＝300)清洗剂B组分(系统(1)每日投加216公斤)，循环清洗25天，全程控制pH值6.5-7.5之间；清洗过程中做好pH、钙离子、浊度、总铁的分析与记录，当系统浊度和总铁浓度由低至高变化，最后趋于稳定，pH值相对稳定后，即可认定化学清洗终点达到，即完成清洗；
清洗期间水质分析监测项目和频率见表1：
表1.
| 监测项目 | 频次 | 清洗过程 | 清洗终点 | 置换终点 |
| pH值 | 1次/6h | 6.5-7.5 | -- | — |
| 钙离子 | 1次/天 | — | 平稳48小时 | — |
| 总铁 | 1次/天 | — | 平稳48小时 | ＜1.0mg/l |
| 浊度 | 1次/天 | — | —— | ＜10NTU |
注：视实际情况，项目分析频率可提高。
(2)清洗完成后，排水置换，使循环水浊度≤10NTU，总铁≤1.0mg/L；清洗完成后，采用边排污边补水方式，之后可转入正常运行控制，直至本次停机。
实施例2
一种用于钢铁厂高炉循环冷却水系统不停车清洗的清洗剂，包含A组分和B组分；其中，A组分为：质量浓度为50％的渗透剂JFC(脂肪醇聚氧乙烯醚)；B组分原料及其质量百分数为：氨基三甲叉磷酸四钠(ATMP.Na4)7％、己二胺四甲叉磷酸钾盐(HMDTMPA.K6)15％、二乙烯三胺五甲叉磷酸七钠(DTPMP.Na7)10％、聚丙烯酸钠10％、去离子水58％，将各原料混合搅拌均匀，即得B组分，所得B组分固含量范围为15-20％。
一种采用如上所述清洗剂不停车清洗钢铁厂高炉循环冷却水系统的方法，具体操作步骤如下：
(1)在集水池进口水流速较快处，按系统保有水量计向步循环冷却水系统凉水塔集水池中投入清洗剂，按照系统中每1L水先投入清洗剂A组分20mg(系统(2)约投入0.075吨)，间隔30min后按照系统中每1L水再投入清洗剂B组分600mg(系统(2)约投入2.5吨)，在关闭系统的补水排水24h之后，正常补水排水，根据每日系统补水量和浓缩倍数，每1L系统补水的量投入10mg(20÷浓缩倍数，即20÷2＝10)清洗剂A组分(系统(2)每日投加2公斤)，间隔30min后每1L系统补水的量再投入300mg(600÷浓缩倍数，即600÷2＝300)清洗剂B组分(系统(2)每日投加60公斤)，循环清洗25天，全程控制pH值6.5-7.5之间；清洗过程中做好pH、钙离子、浊度、总铁的分析与记录，当系统浊度和总铁浓度由低至高变化，最后趋于稳定，pH值相对稳定后，即可认定化学清洗终点达到，即完成清洗；
(2)清洗完成后，排水置换，使循环水浊度≤10NTU，总铁≤1.0mg/L；清洗完成后，采用边排污边补水方式，之后可转入正常运行控制，直至本次停机。
本发明用于钢铁厂高炉循环冷却水系统不停车清洗的清洗剂性能测试
一、本发明用于钢铁厂高炉循环冷却水系统不停车清洗的清洗剂物理、化学性能如表2所示：
表2缓蚀除垢剂分析结果
二、用于钢铁厂高炉循环冷却水系统不停车清洗的清洗剂除垢性能测试
1)对上述实施例高炉循环冷却水系统中未处理的水质进行水质分析，所得结果如表3所示：
表3水质分析结果
| 项目 | 单位 | 指标 |
| 钙硬度(以CaCO<sub>3</sub>计) | mg/L | 10 |
| 镁硬度(以CaCO<sub>3</sub>计) | mg/L | 5.3 |
| 总硬度(以CaCO<sub>3</sub>计) | mg/L | 75 |
| 酚碱(以CaCO<sub>3</sub>计) | mg/L | 0 |
| 总碱度(以CaCO<sub>3</sub>计) | mg/L | 135 |
| 氯离子(以Cl<sup>-</sup>计) | mg/L | 14 |
| pH | — | 7.54 |
| 电导率 | μs/cm | 123 |
2)在烧杯A1,A2中加入实施例高炉循环冷却水系统中未处理的水，并添加固体不溶结垢物(主要成分为碳酸钙)500mg/L，然后烧杯A1中添加本发明清洗剂A组分20mg/L，本发明清洗剂B组分600mg/L，烧杯A2不加清洗剂；放入60±1℃恒温水浴锅中，期间保证液位不变补充蒸馏水。期间每隔一小时测定pH值，并用酸调节试验水的pH值6.5-7.5之间；在72小时后取出烧杯检测水质中钙硬度指标，查看水中溶解钙离子浓度是否增加，以确定药剂除垢性能。结果如表4所示：
表4除垢实验结果
通过上表可以看出：本发明清洗剂中的A组分20mg/L，清洗剂中的B组分600mg/L以上时，药剂的除垢率大于90％，符合钢铁厂规定除垢率要求。
三、用于钢铁厂高炉循环冷却水系统不停车清洗的清洗剂缓蚀性能测试
缓蚀性能采用GB/T 18175－2000《水处理剂缓蚀性能的测定旋转腐蚀挂片法》。
试验步骤如下：
1、将试片用滤纸把油脂擦拭干净，然后分别在正已烷和无水乙醇中脱脂棉擦洗(每10片试片用50mL上述清洗剂A组分和B组分)，用滤纸吸干，置干燥器中4h以上，称量，精确到0.0001g，保存于干燥器中，待用；
2、按试验要求，准备好试验用水(试验用水为做除垢实验浓缩后水质，水中含有缓蚀除垢剂，因此不需要重新添加药剂)；
3、在不同烧杯中，同时挂入碳钢、不锈钢挂片，同时，做一个不加药剂的挂片；启动电动机，使试片按90转/分旋转速度转动，并开始计时；
4、烧杯不加盖，令试液自然蒸发，每隔4h补加水一次(补水为去离子水)，使液面保持在刻线处；
5、运转时间72小时，停止试片转动，取出试片并进行外观观察；
6、将试验后的试片用毛刷刷洗干净，然后在酸洗溶液中浸泡3～5min，取出，用自来水冲洗后；然后迅速浸入氢氧化纳溶液中约30s，取出，用自来水冲洗；用滤纸擦拭并吸干，在无水乙醇中浸泡约3min；用滤纸吸干，置于干燥中4h以上，用分析天平称量，精确到0.0001g。所得结果如表5所示：
表5腐蚀实验结果
通过上表可以看出：本发明清洗剂中的A组分20mg/L，清洗剂中的B组分600mg/L以上时，碳钢的腐蚀速率小于0.075mm/a，不锈钢的腐蚀速率小于0.005mm/a，满足GB 50050-2017《工业循环冷却水处理设计规范》中规定的要求。
A组分为渗透剂JFC具有优良的渗透润湿作用，可渗透入污垢粘泥内部起到剥离润湿作用，有助于清洗剂的渗透浸润。B组分为有机磷阻垢缓蚀单体和无磷聚羧酸阻垢分散剂以去离子水为溶剂的搅拌工艺条件下混合而成，氨基三甲叉磷酸四钠(ATMP.Na4)、己二胺四甲叉磷酸钾盐(HMDTMPA.K6)、二乙烯三胺五甲叉磷酸七钠(DTPMP.Na7)协同配合对冷却壁上的主要结垢物碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐等硬垢有络合增溶作用，提高成垢盐的溶解度。在络合增溶、晶格畸变的多种作用下，使成垢物剥离分散溶解。聚丙烯酸钠为阻垢分散剂，能促使不溶性固体颗粒在水中分散，防止聚集沉淀，和有机磷聚合物复配起到协同增效作用。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (6)
1.一种用于钢铁厂高炉循环冷却水系统不停车清洗的清洗剂，其特征在于，包含A组分和B组分；
其中，A组分原料及其质量百分数为：质量浓度为50％的渗透剂JFC(脂肪醇聚氧乙烯醚)；
B组分原料及其质量百分数为：氨基三甲叉磷酸四钠(ATMP.Na4)7％、己二胺四甲叉磷酸钾盐(HMDTMPA.K6)15％、二乙烯三胺五甲叉磷酸七钠(DTPMP.Na7)10％、聚丙烯酸钠10％和水58％。
2.根据权利要求1所述的清洗剂，其特征在于：所述氨基三甲叉磷酸四钠(ATMP.Na4)质量浓度为30％，己二胺四甲叉磷酸钾盐(HMDTMPA.K6)质量浓度为23％、二乙烯三胺五甲叉磷酸七钠(DTPMP.Na7)质量浓度为32％，聚丙烯酸钠质量浓度为30％。
3.一种采用如权利要求1或2所述清洗剂不停车清洗钢铁厂高炉循环冷却水系统的方法，其特征在于，包含以下操作步骤：
(1)向循环冷却水系统中投入清洗剂，先投入清洗剂A组分，间隔后再投入清洗剂B组分，在关闭系统的补水排水之后正常补水排水，根据每日系统补水量和浓缩倍数，再继续投入清洗剂A组分，间隔一段时间后再投入清洗剂B组分，循环清洗，全程控制pH值6.5-7.5之间；
(2)清洗完成后，排水置换，使循环水浊度≤10NTU，总铁≤1.0mg/L。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述清洗剂A组分投入量为系统中每1L水投入20mg的A组分，所述清洗剂B组分投入量为系统中每1L水投入600mg的B组分。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(1)中每1L系统补水的量投入(20÷浓缩倍数)mg清洗剂A组分，间隔一段时间后每1L系统补水的量再投入(600÷浓缩倍数)mg清洗剂B组分。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的间隔一段时间为间隔30min后再投入清洗剂B组分；步骤(1)中在关闭系统的补水排水24h之后正常补水排水；步骤(1)中间隔一段时间后再投入清洗剂B组分，循环清洗25天。
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