炼铁厂冲渣水系统的结垢清洗剂及清洗方法与流程

本发明涉及化工系统清洗的技术领域，特别是涉及一种炼铁厂冲渣水系统的结垢清洗剂及清洗方法。

背景技术：

高炉炉渣是在高炉炼铁过程中，由矿石中的脉石、燃料中的灰分和熔剂中的非挥发组分形成的固体废物，主要含有钙、硅、铝、镁、铁的氧化物和少量硫化物。

高炉炉渣水淬工艺是目前我国炼铁厂处理高炉炉渣的主要方法，该方法通过冲渣水系统将循环水用于水淬高炉炉渣。请参阅图1，其为现有炼铁厂冲渣水系统的示意图，图中箭头表示循环水的流向。冲渣水系统一般包括高炉冲渣口、水冲渣沟、沉淀系统、过滤系统、水池、循环水吸水井和泵房，所述高炉冲渣口、水冲渣沟、沉淀系统、过滤系统、水池、循环水吸水井和泵房通过管道或沟渠连接组成循环回路。泵房中设有循环水泵，泵房与高炉冲渣口之间为管道连接，泵房与循环水吸水井之间也为管道连接，沉淀系统中设有沉淀池。

炼铁厂冲渣水系统的运行过程为：从泵房的循环水泵出来的高压循环水进入高炉冲渣口内，将高温液态炉渣急速冷却，于是炉渣被击碎，水淬冷却为粒化渣，渣水混合物从高炉冲渣口出来，经过水冲渣沟进入到沉淀系统和过滤系统，完成渣水分离，脱水后的粒化渣储存在沉淀系统的沉淀池内，由天车等清渣设备清出外运处理，分离所得的冲渣水经过水池进入到循环水吸水井，再由泵房中的循环水泵加压送至高炉冲渣口循环利用。

目前，炼铁厂冲渣水系统存在容易结垢、以及结垢严重危害设备和管道的问题，结垢的形成有如下几方面的原因：(1)系统引用外部的其他废水，如烧结厂脱硫废水、转炉炼钢除尘废水等，这些废水中含有大量的盐类，极易导致系统设备和管道结垢；(2)循环使用的冲渣水中溶解有各种盐类，在逐渐冷却时盐的浓度随水分蒸发而增加，当其浓度达到饱和状态时，便会析出晶体，这些晶体沉积在管道内的过水面，形成致密的水垢；(3)冲渣水中大量的溶解氧会引起电化学腐蚀，冲渣水中的氯离子和硫酸根离子会导致管道金属表面产生点蚀，腐蚀产物沉积在管道的过水面，形成氧化铁等结垢。

炼铁厂冲渣水系统中的管道、水泵等设备结垢后，如果不进行及时清洗，这些结垢使得设备和管道的运行效率下降，能耗、物耗增加，情况严重时会使高炉被迫停产，造成严重的经济损失。因此，为了保证炼铁厂冲渣水系统能够安全、稳定、高效地运行，必须对系统进行清洗除垢处理。

然而，由于炼铁厂冲渣水系统中的结垢成分复杂，包括钙镁的碳酸盐水垢、硅酸盐垢、磷酸盐垢、氧化铁垢、铝垢、硫垢等各种沉积物，并且结垢类型有无机垢、胶体垢等，现有技术中尚未出现专门针对冲渣水系统结垢的有效清洗剂和清洗方法，难以维持系统中循环水水质的稳定，设备和管道结垢仍严重影响着冲渣水系统的运行。

技术实现要素：

基于此，本发明的目的在于，提供一种炼铁厂冲渣水系统的结垢清洗剂，其能有效清除炼铁厂冲渣水系统中设备和管道的结垢，具有针对性强、配方绿色环保、成本低和制备简单的优点。

本发明采用的技术方案如下：

一种炼铁厂冲渣水系统的结垢清洗剂，按质量百分比包括以下组分：

所述盐酸的质量浓度为30～36％。

其中，s-羧乙基硫代琥珀酸(cetsa)是一种羧酸类聚合物，其含有大分子链，具有分散和阻垢作用，对多种无机垢和胶体垢具有较好的分散溶解能力，能分散成为难溶盐结晶中心的难溶盐微粒，减少或控制难溶盐的聚集成垢，还能使沉积的晶体发生晶格畸变，达到阻垢的目的，对碳酸钙、硅酸盐、硫酸盐和磷酸盐等结垢沉积物的溶解能力强。cetsa还有防锈性，能预防管道生锈。cetsa具有良好的水溶性，在宽ph范围内具有较好的缓蚀阻垢性能，相比于一般的工业及家用洗涤剂，其生物降解性好，极易被生物降解、无磷环保，不会给环境带来污染。

聚醚多氨基亚甲基膦酸盐n-氧化物是一种大分子的膦酸盐阻垢剂，具有分散能力，其用于循环水系统的效果好，并且在污水中较稳定，难以被污水中的重金属离子氧化降解，能持续发挥分散作用。

丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物(t-225)具有阻垢和分散作用，对碳酸钙、硫酸钙、锌盐、磷酸钙垢的形成和沉积有良好的抑制作用，对三氧化二铁、污泥、粘土和油垢也有良好的分散性能，且t-225与有机磷酸盐的混溶性好。

盐酸能溶解碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、氧化铁垢和铝垢等沉积，同时能维持清洗剂为酸性，防止铁离子、铝离子等金属离子发生水解。

二乙烯三胺五亚甲基磷酸(dtpmpa)无毒，易溶于酸性溶液中，一般在水处理中用作循环冷却水和锅炉水的阻垢缓蚀剂，阻垢、缓蚀效果佳且耐温性好，可抑制碳酸盐、硫酸盐垢的生成。

顺丁烯二酸二异辛酯磺酸盐，又称琥珀酸酯磺酸盐、快速渗透剂t，是一种高效渗透剂，具有润湿良好、渗透快速均匀的优点。

本发明所述结垢清洗剂中的各组分发挥协同作用，顺丁烯二酸二异辛酯磺酸盐能促进清洗剂快速渗透到结垢内部、结垢与管壁的结合处，而cetsa、聚醚多氨基亚甲基膦酸盐n-氧化物、t-225、dtpmpa复配后对致垢的金属离子具有整合分散作用，改变了结垢的晶体结构，使其由致密变为松散，同时盐酸能溶解结垢，因此所述结垢清洗剂能使冲渣水系统中的各种结垢能从管壁脱落或消融，实现对冲渣水系统的管道及设备内部的清洗。

相对于现有的水处理剂或阻垢剂，本发明的结垢清洗剂能针对性地、高效地清除炼铁厂冲渣水系统中设备和管道的结垢，结垢去除率可达99.9％以上，解决了结垢危害冲渣水系统运行的难题，而且其配方设计合理，可预先配制好储存备用，处理效率高、绿色环保、成本低、制备简单。

进一步地，按质量百分比包括以下组分：

所述盐酸是质量浓度为31％的工业级盐酸，容易购买、成本低。

进一步地，所述炼铁厂冲渣水系统的结垢清洗剂，按质量百分比包括以下组分：

所述盐酸是质量浓度为31％的工业级盐酸，容易购买、成本低。

进一步地，上述任一项所述的炼铁厂冲渣水系统的结垢清洗剂，由以下步骤制备而成：在常温、常压下，先按配比称量好各组分，然后将s-羧乙基硫代琥珀酸和聚醚多氨基亚甲基膦酸盐n-氧化物加入搪瓷反应釜内，启动搅拌电机，再依次缓慢加入丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物、盐酸、二乙烯三胺五亚甲基磷酸和顺丁烯二酸二异辛酯磺酸盐，然后搅拌混合1～3h，制得成品。该制备方法操作简单、容易实现。

本发明的另一目的在于提供一种炼铁厂冲渣水系统的清洗方法，该清洗方法包括以下步骤：

(1)停止炼铁厂冲渣水系统的运行，再将冲渣水系统中待清洗管道内的循环水排空，然后使用临时管道将清洗剂吸水井、清洗泵与待清洗管道连接组成循环回路，并在清洗剂吸水井中灌入结垢清洗剂，所述结垢清洗剂为上述任一项所述的结垢清洗剂；

(2)开启清洗泵，使结垢清洗剂在步骤(1)组成的循环回路中清洗作业；

(3)清洗完毕后，排走循环回路中的污水，再关闭临时管道，停止清洗泵，然后恢复炼铁厂冲渣水系统的运行。

由于对整个炼铁厂冲渣水系统进行清洗会耗费大量的结垢清洗剂，容易造成浪费，成本较高，经济上不合理，所以本发明的清洗方法仅选取系统中的部分管道作为待清洗管道，针对性地对关键管道和设备进行清洗，既能达到清洗结垢的目的，确保清洗后冲渣水系统能够安全、稳定、高效地运行，又能降低清洗成本、提高清洗的效率和操作的灵活性。而且，该清洗方法仅使用清洗剂吸水井、清洗泵和临时管道就能对庞大的冲渣水系统进行清洗，清洗操作简单、容易实现、人力成本低，使用的设备少，可因地制宜地利用厂区内的设备或设施组装成清洗时的循环回路。

进一步地，步骤(1)中，所用结垢清洗剂的质量与待清洗管道中结垢质量的比例为2～5:1，根据结垢质量设计结垢清洗剂的用量，确保结垢能被清洗干净，同时避免结垢清洗剂用量过多而造成浪费。

进一步地，步骤(1)中，所选取的待清洗管道为炼铁厂冲渣水系统中泵房与高炉冲渣口之间的管道、以及泵房与循环水吸水井之间的管道，所用清洗剂吸水井为炼铁厂冲渣水系统中的循环水吸水井，所用清洗泵为炼铁厂冲渣水系统中泵房的循环水泵，所用临时管道的数量为一根，该临时管道的一端与待清洗管道中靠近高炉冲渣口的端部连接，另一端与循环水吸水井连接。

泵房与高炉冲渣口之间的管道内的循环水温度最低，最容易析出晶体产生结垢，因此选取这段管道作为待清洗管道，并对关键设备循环水泵的内部进行清洗，能最大程度地确保清洗后冲渣水系统顺利运行。其次，直接使用冲渣水系统中的循环水吸水井和泵房的循环水泵，能减少清洗所需组装的设备，减少临时管道的数量和长度，进一步降低成本并提高清洗效率。再者，清洗完毕后污水可排入冲渣水系统的沉淀系统和过滤系统，污水中的结垢留在沉淀系统的沉淀池中，由天车等清渣设备清出外运处理，而过滤所得液体中的有效组分含量很低，可直接与循环水混合后在冲渣水系统中运行，不需要外排处理，更加方便、环保。

进一步地，步骤(2)中，清洗泵以最大流量输送结垢清洗剂，使结垢清洗剂以较快流速在循环回路中流动，对结垢造成冲击，有利于结垢细化、从管壁脱落，进而提高清洗效率。

进一步地，步骤(2)中，结垢清洗剂在循环回路中清洗作业的时间为24～48h。

进一步地，步骤(3)中，排走循环回路中的污水的时间为2～4h。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为现有炼铁厂冲渣水系统的示意图。

图2为本发明的炼铁厂冲渣水系统的清洗示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例的炼铁厂冲渣水系统的结垢清洗剂按质量百分比包括以下组分：

所述结垢清洗剂由以下步骤制备而成：在常温、常压下，先按配比称量好各组分，然后将s-羧乙基硫代琥珀酸和聚醚多氨基亚甲基膦酸盐n-氧化钠加入搪瓷反应釜内，启动搅拌电机，再依次缓慢加入丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物、工业级盐酸、二乙烯三胺五亚甲基磷酸和顺丁烯二酸二异辛酯磺酸钠，然后搅拌混合2h，制得成品。对成品进行取样检测，检测合格后进行包装，包装完毕后运送至成品库中保存，同时作好生产记录。

请参阅图2，其为本发明的炼铁厂冲渣水系统的清洗示意图，图中虚线表示临时管道，虚线上的箭头表示结垢清洗剂的流向。本实施例的炼铁厂冲渣水系统的清洗方法具体按如下步骤进行：

(1)停止炼铁厂冲渣水系统的运行，选取炼铁厂冲渣水系统中泵房与高炉冲渣口之间的管道、以及泵房与循环水吸水井之间的管道为待清洗管道，将其内部的循环水排空，并关闭待清洗管道与高炉冲渣口之间的阀门，关闭循环水吸水井与水池之间的阀门。然后，使用一根临时管道，将其一端与待清洗管道中靠近高炉冲渣口的端部连接，另一端与循环水吸水井连接，使循环水吸水井、泵房的循环水泵与待清洗管道连接组成循环回路，并在循环水吸水井中灌入所述结垢清洗剂。通过检测待清洗管道中结垢的厚度，计算结垢质量，再根据结垢清洗剂的质量与待清洗管道中结垢质量的比例为2～5:1，确定需要灌入循环水吸水井中的结垢清洗剂的用量。

(2)开启泵房中的循环水泵，使循环水泵以最大流量输送结垢清洗剂，使结垢清洗剂在步骤(1)组成的循环回路中清洗作业24～48h。

(3)当待清洗管道的管壁不存在结垢或者结垢厚度不再变化时，清洗完毕，打开高炉冲渣口与水冲渣沟之间的阀门，继续运行循环水泵，将循环回路中的污水通过高炉冲渣口和水冲渣沟排进沉淀系统和过滤系统，然后，先关闭临时管道，再停止循环水泵，完成排污操作，整个排污操作所需时间为2～4h。最后恢复冲渣水系统的运行。

实施例2

本实施例的炼铁厂冲渣水系统的结垢清洗剂按质量百分比包括以下组分：

所述结垢清洗剂制备方法与实施例1的相同。

本实施例的炼铁厂冲渣水系统的清洗方法与实施例1的相同。

实施例3

本实施例的炼铁厂冲渣水系统的结垢清洗剂按质量百分比包括以下组分：

所述结垢清洗剂制备方法与实施例1的相同。

本实施例的炼铁厂冲渣水系统的清洗方法与实施例1的相同。

实施例4

本实施例的炼铁厂冲渣水系统的结垢清洗剂按质量百分比包括以下组分：

所述结垢清洗剂制备方法与实施例1的相同。

本实施例的炼铁厂冲渣水系统的清洗方法与实施例1的相同。

实施例5

本实施例的炼铁厂冲渣水系统的结垢清洗剂按质量百分比包括以下组分：

所述结垢清洗剂制备方法与实施例1的相同。

本实施例的炼铁厂冲渣水系统的清洗方法与实施例1的相同。

对比例1

本对比例采用一种水处理剂清洗炼铁厂冲渣水系统，所述水处理剂由以下组分按质量百分比配制而成：羟基乙酸4％、羟基乙叉二膦酸(hedp)13％、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(pbtca)8％、乙二胺四甲叉膦酸钠(edtmp-na)6％、聚丙烯酸(paa-h)6％、水解聚马来酸酐(hpma)7％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(aa/amps)10％、磷酸三钠6％、苯并三氮唑(bta)1％、异噻唑琳酮15％、2-羟基膦酰基乙酸(hppa)4％、软化水20％。

所述水处理剂由常规混合方法制备而成。

将所述水处理剂按实施例1的清洗方法清洗炼铁厂冲渣水系统。

对比例2

本对比例采用一种水处理剂清洗炼铁厂冲渣水系统，所述水处理剂由以下组分按质量百分比配制而成：氨基磺酸3％、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(pbtca)8％、多氨基多醚基亚甲基膦酸(papemp)6％、水解聚马来酸酐(hpma)6％、马来酸-丙烯酸共聚物(ma-aa)8％、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(aa/amps)8％、六偏磷酸钠6％、甲基苯并三氮唑(tta)1％、钼酸铵1％、异噻唑琳酮15％、戊二醛5％、氨基三亚甲基膦酸(atmp)13％、软化水20％。

所述水处理剂由常规混合方法制备而成。

将所述水处理剂按实施例1的清洗方法清洗炼铁厂冲渣水系统。

实施例1、实施例2、对比例1和对比例2对炼铁厂冲渣水系统管道结垢清洗结果如下表1所示。

表1

由表1可知，实施例1和实施例2的结垢清洗剂能有效清除炼铁厂冲渣水系统中的结垢，结垢去除率达到100％；而对比例1和对比例2的常规水处理剂虽然对循环水系统有阻垢作用，但无法清除已经形成的厚度较厚的冲渣水系统结垢，不能用作结垢清洗剂。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。