四川化工第15卷2012年第3期動態(tài)模擬在循環(huán)水配方篩選及日常管理中的應(yīng)用張忠全(四川大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院,成都,610065)摘要?jiǎng)討B(tài)模擬作為一種先進(jìn)的化工流程模擬技術(shù),極具科學(xué)性和可靠性。本文就循環(huán)水動態(tài)模擬裝置在循環(huán)水配方篩選及日常管理中的應(yīng)用作了認(rèn)真研究和系統(tǒng)總結(jié)。關(guān)鍵詞:動態(tài)模擬循環(huán)水配方篩選日常管理1概述實(shí)際情況基本相同,主要由冷卻塔、集水池、水泵、熱交換器以及計(jì)算機(jī)監(jiān)測評價(jià)系統(tǒng)等幾大部分組成動態(tài)特征是化工過程系統(tǒng)最基本的特征之循環(huán)水動態(tài)模擬試驗(yàn)裝置的工作原理是:采用由于在化工生產(chǎn)過程中,存在著相當(dāng)多的動態(tài)過程,電加熱(或高溫蒸汽加熱)產(chǎn)生的飽和蒸汽作為熱這些過程的工藝參數(shù)都是隨時(shí)間變化的函數(shù),所以,源,模擬工藝生產(chǎn)中的熱物料,用便于拆裝和稱量的對這些過程的科學(xué)分析都需要進(jìn)行動態(tài)模擬?；鳠嵩嚬?試管尺寸一般有10mm×1mm、小19mm過程系統(tǒng)優(yōu)化分析與合成理論的不斷發(fā)展,持續(xù)推2mm、25mm×1mm等幾種規(guī)格)模擬生產(chǎn)裝置動著化工流程的模擬研究,尤其是促進(jìn)了化工動態(tài)換熱器列管。傳熱試管置于蒸汽發(fā)生器內(nèi),使管子模擬的深入研究與廣泛應(yīng)用。早在20世紀(jì)70年代外圍充滿飽和蒸汽。冷卻水由循環(huán)水泵提供,調(diào)節(jié)末至80年代,化工過程動態(tài)模擬技術(shù)就已在美國、冷卻水流量(流速一般0.8~1.0米/秒),使冷卻水日本、西歐等國家和地區(qū)進(jìn)人了廣泛的應(yīng)用階段。通過傳熱試管(管程)時(shí)吸收熱量溫度升高,隨后被隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展和落實(shí)“科學(xué)發(fā)展送入冷卻塔進(jìn)行冷卻(冷卻塔進(jìn)出水溫度差一般8觀”構(gòu)建和諧社會的迫切要求,資源緊缺、環(huán)境惡化12℃),最后回到集水池中,再由循環(huán)水泵進(jìn)行循等矛盾日益突出,節(jié)水減排、節(jié)能降耗已成為當(dāng)今世環(huán)運(yùn)行。循環(huán)水經(jīng)冷卻塔強(qiáng)制抽風(fēng)冷卻時(shí)不斷蒸界各國面臨的一個(gè)十分嚴(yán)峻的課題,我國在“十一發(fā),達(dá)到所需的濃縮倍數(shù)后,調(diào)節(jié)排污閥以一定的流五”規(guī)劃中就專門制定了節(jié)水減排的目標(biāo)計(jì)劃和工量連續(xù)排污,集水池自動補(bǔ)水維持水位恒定。根據(jù)作措施。循環(huán)冷卻水作為工業(yè)企業(yè)的耗水大戶,約試驗(yàn)要求,輸入設(shè)定的蒸汽、冷凝管、循環(huán)水進(jìn)出口占我國工業(yè)取水量的70%左右,因此,節(jié)水的最大水溫度等參數(shù),控制計(jì)算機(jī)會根據(jù)在線電導(dǎo)率監(jiān)測潛力是節(jié)約工業(yè)冷卻用水,而采用循環(huán)水是節(jié)約水儀,實(shí)現(xiàn)模擬裝置的自動補(bǔ)水、加藥和濃縮倍數(shù)的自資源的重要途徑。動控制;根據(jù)在線pH計(jì),實(shí)現(xiàn)酸堿度自動控制。控利用循環(huán)水動態(tài)模擬裝置對循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行水制計(jì)算機(jī)還能通過設(shè)定、自動調(diào)節(jié)和控制好溫度參質(zhì)穩(wěn)定優(yōu)化和科學(xué)管理,無疑會提高循環(huán)水系統(tǒng)管數(shù),計(jì)算出瞬時(shí)污垢熱阻;同時(shí),計(jì)算機(jī)還可以對系理水平降低新鮮水消耗,推進(jìn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。統(tǒng)的計(jì)算參數(shù)、控制參數(shù)及所測點(diǎn)的溫度進(jìn)行修正2循環(huán)水動態(tài)模擬裝置的工作原理和報(bào)表打印。這樣,通過在動態(tài)的、有傳熱面的,并模擬生產(chǎn)裝V中國煤化工水流動狀態(tài)的循環(huán)水動態(tài)模擬裝置,實(shí)際上就是按照工業(yè)循試驗(yàn)裝置上↓CNMHG方案和工藝條環(huán)水生產(chǎn)的實(shí)際運(yùn)行原理,根據(jù)動態(tài)模擬的理論而件。設(shè)計(jì)開發(fā)的一種小型生產(chǎn)模型。該模型與生產(chǎn)裝置動態(tài)模擬試驗(yàn)裝置工藝原理如圖1所示。第3期動態(tài)模擬在循環(huán)水配方篩選及日常管理中的應(yīng)用332B310A12A3到151.補(bǔ)水桶;2.軸流風(fēng)機(jī);3.冷卻塔;4.集水池;5.循環(huán)水泵;6.浮球;7.冷卻水流量計(jì);8.排污流量計(jì);9.蒸汽發(fā)生器;10.球型冷凝管;11.溫度計(jì);12.傳熱管內(nèi)接;13.傳熱管;14.傳熱管外接;15.電爐絲圖1動態(tài)模擬試驗(yàn)裝置工藝原理圖試驗(yàn)裝置中換熱管可選擇不同管徑和不同材質(zhì)現(xiàn)行國標(biāo)規(guī)定敞開式循環(huán)水系統(tǒng)的污垢熱阻值一般可選碳鋼、不銹鋼、銅等材質(zhì))的試管,試驗(yàn)結(jié)為1.71×10-4~3.44×10m2·℃/W束后,可拆解査看管程的結(jié)垢和腐蝕情況,簡單直對于腐蝕測定,可以根據(jù)試管失重,換算成腐蝕觀,真實(shí)可靠。同時(shí),模擬裝置中安裝的腐蝕監(jiān)測速率管,不僅可以目測監(jiān)測管材的腐蝕情況,而且可以定即量計(jì)算循環(huán)水對材料的腐蝕速率,由此動態(tài)模擬和綜合評價(jià)管程對流換熱強(qiáng)化技術(shù)的換熱效果、流動×365×24阻力、污垢特性等。該裝置以強(qiáng)化換熱管和普通列式中:H一腐蝕速率(毫米/年);管的換熱過程的基本影響因素相同為基礎(chǔ),采用除W1、W2—試管腐蝕前、后的重量(kg);實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)參數(shù)外其余參數(shù)(管徑、長度、工質(zhì)、Re數(shù))試管材料的密度(kg/m3);全部相同的強(qiáng)化管和列管平行置于同一溫度的蒸汽d—試管內(nèi)徑(m);環(huán)境中,以進(jìn)行強(qiáng)化換熱和列管換熱的類比分析。1——試驗(yàn)管長度(m);動態(tài)模擬裝置中,冷卻水在流量進(jìn)出口水溫—試驗(yàn)時(shí)間(h)。蒸汽溫度等保持穩(wěn)定的情況下,則污垢系數(shù)可由下現(xiàn)行國標(biāo)要求碳鋼材質(zhì)腐蝕率不超過0.125毫式計(jì)算:米/年(中石化標(biāo)準(zhǔn)為不超過0.075毫米/年)銅和雙(不銹鋼材質(zhì)腐蝕率不超過0.005毫米/年。循環(huán)水的污垢系數(shù)和腐蝕率是兩個(gè)非常重要的式中:y—循環(huán)水污垢系數(shù)(m2·C/W);設(shè)計(jì)選型參數(shù)。由于動態(tài)模擬的可靠性、科學(xué)性,在Q循環(huán)水流量(kg/S);系統(tǒng)設(shè)計(jì)和投運(yùn)前進(jìn)行模擬試驗(yàn),可以為工程和項(xiàng)Cp——水的比熱(J/kg·℃)目的經(jīng)濟(jì)、合理設(shè)計(jì)提供依據(jù),取得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也可t進(jìn)—冷卻水瞬時(shí)進(jìn)口溫度(℃);以直接用于工業(yè)生產(chǎn)。t出—冷卻水瞬時(shí)出口溫度(℃);t’進(jìn)——清潔管時(shí)冷卻水進(jìn)口溫度(℃);3動態(tài)模擬裝置在循環(huán)水水處理配方t’出—清潔管時(shí)冷卻水出口溫度(C);研究中的瓜中國煤化工T——蒸汽溫度(℃);為了節(jié)約CNMHG化工、電力d試管內(nèi)徑(m);冶金等企業(yè)大多或正在逐步采用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。1—試驗(yàn)管有效傳熱長度(m)。但冷卻水長期使用后,由于水溫、水質(zhì)的變化,必然34四川化工第15卷2012年第3期會帶來沉積物粘附、金屬腐蝕和微生物滋生等一系Ca(HcO3)2=CaCO3++CO2 1+H2O列問題,導(dǎo)致?lián)Q熱器傳熱效率降低,影響裝置的安順利進(jìn)行,運(yùn)行一定時(shí)間(一般也是72小時(shí)),然后全、穩(wěn)定和長周期運(yùn)行,所以必須實(shí)施對循環(huán)冷卻水測定水中鈣離子濃度。在相同的試驗(yàn)條件下,添加的水質(zhì)穩(wěn)定處理。某種藥劑后腐蝕率越低,說明該緩蝕劑的緩蝕作用循環(huán)冷卻水水質(zhì)穩(wěn)定處理技術(shù)的發(fā)展在我國起越強(qiáng);同理,添加某種藥劑后水中的鈣離子穩(wěn)定數(shù)值步較晚,但是發(fā)展很快。上世紀(jì)70年代初,我國引越大,則說明該阻垢劑的阻垢性能越好。進(jìn)大化肥、石油化工、軋鋼、大化纖等裝置時(shí),才同時(shí)快速腐蝕和阻垢試驗(yàn)嚴(yán)格說來可以認(rèn)為是過程引入了循環(huán)冷卻水處理技術(shù),它的優(yōu)越性和帶來的模擬,只不過它們是在固定溫度下,沒有考慮熱負(fù)荷經(jīng)濟(jì)效益很快就被人們公認(rèn),并迅速推廣到其他行和溫度變化的影響,所以,它實(shí)際上是一種穩(wěn)態(tài)模業(yè)。特別是80年代后期以來,循環(huán)冷卻水水質(zhì)穩(wěn)定擬。與處理技術(shù),尤其是將成熟、優(yōu)良的藥劑配方方案與根據(jù)快速試驗(yàn)的初步結(jié)果,選擇幾種適宜的配自動控制技術(shù)相結(jié)合的研究,得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)方進(jìn)行動態(tài)模擬試驗(yàn),然后再根據(jù)動態(tài)試驗(yàn)結(jié)果優(yōu)展,應(yīng)用范圍也越來越廣泛。選出1~2種配方,再進(jìn)行反復(fù)的多次試驗(yàn),考核其對循環(huán)水進(jìn)行水質(zhì)穩(wěn)定處理時(shí),主要考慮的是重現(xiàn)性,最終確定水質(zhì)配方。無論是1991年國家出其配方中包含的藥劑種類數(shù)量以及各種藥劑的投臺的HG/T216091《冷卻水動態(tài)模擬試驗(yàn)方法》,加濃度等等。由于冷卻水水源水質(zhì)地區(qū)差異大,而還是后來修訂發(fā)布的HG/T21602008同名新標(biāo)且運(yùn)行過程中產(chǎn)生的問題及其影響是多方面的,它準(zhǔn),都對冷卻水動態(tài)模擬試驗(yàn)的步驟、方法、要求等們之間相互交錯(cuò),相互關(guān)聯(lián),因此,目前尚沒有一個(gè)進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。因?yàn)閯討B(tài)模擬裝置基本與生產(chǎn)簡單的定量計(jì)算方法能夠直接算出各種藥劑的加入實(shí)際相符,所以動態(tài)試驗(yàn)結(jié)果可以作為是否用于生量,以及預(yù)示各種藥劑的增效作用。這就必須根據(jù)產(chǎn)實(shí)踐的依據(jù)水質(zhì)冷卻幅度(冷卻后的水溫與當(dāng)?shù)貪袂驕囟戎?動態(tài)模擬裝置在循環(huán)水日常運(yùn)行管值)、濃縮倍數(shù)、換熱設(shè)備材質(zhì)及工藝介質(zhì)溫度、流速等條件,應(yīng)用動態(tài)模擬設(shè)備進(jìn)行大量的試驗(yàn),最終篩理中的應(yīng)用選出適宜的配方。4.1用于日常生產(chǎn)運(yùn)行的旁路在線監(jiān)測循環(huán)水配方的動態(tài)模擬研究一般在試驗(yàn)室完循環(huán)水水質(zhì)處理配方投運(yùn)后,由于其腐蝕結(jié)垢及成,其大致可分為單劑優(yōu)選、組成基本配方、配方快微生物滋生等情況常常要運(yùn)行一個(gè)檢修周期(一般不速優(yōu)選、動態(tài)模擬試驗(yàn)等四個(gè)步驟?？紤]到動態(tài)模少于1年)后才能進(jìn)行觀察和測試,因此許多問題不能擬試驗(yàn)周期較長(一般不少于15天),所以,在作動被及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。把生產(chǎn)系統(tǒng)的循環(huán)水直接引人動態(tài)試驗(yàn)前,首先進(jìn)行方案的快速腐蝕和阻垢試驗(yàn),然態(tài)模擬裝置的換熱器(冷卻塔和水泵可以不運(yùn)行),仍后再進(jìn)行動態(tài)模擬試驗(yàn)?？焖俑g和阻垢試驗(yàn)的目然以飽和蒸氣對其加熱,控制好水的流速和進(jìn)出口溫的是通過較短時(shí)間的試驗(yàn),初步評價(jià)用于試驗(yàn)的所度差,出水返回生產(chǎn)系統(tǒng),這就變成了一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的有藥劑及其方案的緩蝕、阻垢性能,為后續(xù)的動態(tài)模旁路監(jiān)測裝置。利用腐蝕在線監(jiān)測儀跟蹤腐蝕的變擬試驗(yàn)擇優(yōu)選擇方案化,系統(tǒng)自動計(jì)算出腐蝕率和污垢沉積速率,通過485快速腐蝕試驗(yàn),也稱旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗(yàn)。其方總線與計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)通訊在計(jì)算機(jī)WNC組態(tài)畫面上法是通過試片在恒溫的水里旋轉(zhuǎn),初步模擬循環(huán)水顯示試驗(yàn)裝置工藝流程圖、實(shí)時(shí)曲線圖、歷史曲線圖、系統(tǒng)水的流速和溫度,運(yùn)行若干時(shí)間(一般72小報(bào)警畫面等,完成報(bào)表和曲線的打印。通過日常觀測時(shí)),取下掛片處理后測定其失重量,算出腐蝕率。和定期測試其中國煤化工的污垢沉積同樣,快速阻垢試驗(yàn)的方法是通過向有恒定溫度的速率評定系績CNMHG時(shí)調(diào)整藥劑投水中鼓人空氣,以帶走水中的二氧化碳,促使化學(xué)反加濃度和種類,提高對水質(zhì)處理的監(jiān)管水平,確保循環(huán)應(yīng)水系統(tǒng)的安穩(wěn)長運(yùn)行。第3期動態(tài)模擬在循環(huán)水配方篩選及日常管理中的應(yīng)用4.2用于水處理藥劑質(zhì)量監(jiān)控及其性能評定因此常被人們稱為動態(tài)模擬培訓(xùn)器。由于該裝置與目前國內(nèi)市場上用于循環(huán)水水質(zhì)處理的藥劑種生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)原理和操作方法基本相同,加之類、品牌繁多,性能千差萬別質(zhì)量參差不齊,如不注其本身非常直觀明了,所以對操作員工,尤其是新進(jìn)意慎重加以選擇極有可能對循環(huán)水系統(tǒng)造成較為員工進(jìn)行理論知識和實(shí)際操作培訓(xùn)常?？梢允諊?yán)重的不良后果。因此,選擇水處理藥劑,包括不同到事半功倍的效果。與此同時(shí),在生產(chǎn)現(xiàn)場不方便批次購買的同種藥劑或者同種藥劑更換了不同的生開展的反事故演練和實(shí)際操作考核,由于動態(tài)模擬產(chǎn)廠家等,都要先在動態(tài)模擬裝置上進(jìn)行動態(tài)試驗(yàn),裝置的工藝控制系統(tǒng)能適時(shí)檢測循環(huán)水進(jìn)出口溫確認(rèn)沒有任何問題后再投入生產(chǎn)使用。雖然藥劑在、pH值、電導(dǎo)率等參數(shù),并具備故障報(bào)警和自動出廠和進(jìn)廠時(shí)都有質(zhì)量檢驗(yàn),但由于循環(huán)水處理藥調(diào)節(jié)功能,所以非常利于開展反事故演習(xí)和實(shí)作考劑,特別是一些復(fù)合水處理藥劑有效成分的組成及核,從而提高操作人員的實(shí)際動手能力特別是處理其分子結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜,常規(guī)檢驗(yàn)根本無法判別其真突發(fā)事故的應(yīng)變能力偽,所以,即使長期使用的藥劑,也不管在不在保質(zhì)期內(nèi)的,都要定期或不定期的對其進(jìn)行隨機(jī)抽樣,隨參考文獻(xiàn)時(shí)開展動態(tài)模擬試驗(yàn),保證藥劑充分發(fā)揮其應(yīng)有的[1]龍荷云.循環(huán)冷卻水處理江蘇科學(xué)技術(shù)出版社,2001.作用[2]麻德賢,李成岳,張衛(wèi)東化工過程分析與合成.化學(xué)工業(yè)出版社,20024.3用于操作人員的仿真培訓(xùn)[3]GB50050-2007.工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范.中國計(jì)劃出版動態(tài)模擬裝置還是一套極好的仿真培訓(xùn)設(shè)備,社,2008The Application of Dynamic Simulation in FormulationSieving Daily Management of Circulating Water∠ hang Zhongquan(School of Chemical engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, Sichuan, China)Abstract: As an advanced chemical process simulation technique, The Dynamic Simulation is quite scientificand reliable. The application of Dynamic Simulation in formulation sieving & daily management of circulating water was seriously studied and systematic summarized in this article.Key words: dynamic simulation circulating water; formulation sieving; daily management新都化工在湖北宜城建設(shè)30萬噸氨化緩控釋復(fù)合肥項(xiàng)目成都市新都化工股份有限公司2012年4月25及周邊有豐富的磷礦資源,有利于進(jìn)一步延伸產(chǎn)業(yè)日發(fā)布公告,擬在湖北宜城投建30萬噸/年氨化緩鏈,保證原料低成本和穩(wěn)定供應(yīng)。此次新都化工將控釋復(fù)合肥項(xiàng)目,并審議通過了《關(guān)于以3000萬元出資3000萬元設(shè)立項(xiàng)目公司,暫定名為宜城市新都設(shè)立全資子公司宜城市新都化工復(fù)合肥有限公司并化工復(fù)合肥有限公司,項(xiàng)目建設(shè)期10個(gè)月,預(yù)計(jì)由其投資30萬噸/年氨化緩控釋復(fù)合肥項(xiàng)目的議2013年下半中國煤化工案》。該項(xiàng)目預(yù)計(jì)總投資1.78億元,主要是用于建CNMHG(汪家銘)設(shè)30萬噸/年氨化緩控釋復(fù)合肥項(xiàng)目,項(xiàng)目所在地