四川化工第15卷2012年第3期動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)等幾大部分組成動(dòng)態(tài)特征是化工過(guò)程系統(tǒng)最基本的特征之循環(huán)水動(dòng)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(guò)程中,存在著相當(dāng)多的動(dòng)態(tài)過(guò)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(guò)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(duì)這些過(guò)程的科學(xué)分析都需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬。化工傳熱試管(試管尺寸一般有10mm×1mm、小19mm過(guò)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(dòng)著化工流程的模擬研究,尤其是促進(jìn)了化工動(dòng)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(guò)程動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)就已在美國(guó)、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(guó)家和地區(qū)進(jìn)人了廣泛的應(yīng)用階段。通過(guò)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(huì)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(huì)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(guó)面臨的一個(gè)十分嚴(yán)峻的課題,我國(guó)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(dòng)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(guó)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(huì)根據(jù)在線電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)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(dòng)補(bǔ)水、加藥和濃縮倍數(shù)的自資源的重要途徑。動(dòng)控制;根據(jù)在線pH計(jì),實(shí)現(xiàn)酸堿度自動(dòng)控制。控利用循環(huán)水動(dòng)態(tài)模擬裝置對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行水制計(jì)算機(jī)還能通過(guò)設(shè)定、自動(dòng)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(wú)疑會(huì)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(duì)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(cè)點(diǎn)的溫度進(jìn)行修正2循環(huán)水動(dòng)態(tài)模擬裝置的工作原理和報(bào)表打印。這樣,通過(guò)在動(dòng)態(tài)的、有傳熱面的,并模擬生產(chǎn)裝V中國(guó)煤化工水流動(dòng)狀態(tài)的循環(huán)水動(dòng)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(dòng)態(tài)模擬的理論而件。設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的一種小型生產(chǎn)模型。該模型與生產(chǎn)裝置動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)裝置工藝原理如圖1所示。第3期動(dòng)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(dòng)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(guó)標(biāo)規(guī)定敞開(kāi)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(jiǎn)單直對(duì)于腐蝕測(cè)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(cè)速率管,不僅可以目測(cè)監(jiān)測(cè)管材的腐蝕情況,而且可以定即量計(jì)算循環(huán)水對(duì)材料的腐蝕速率,由此動(dòng)態(tài)模擬和綜合評(píng)價(jià)管程對(duì)流換熱強(qiáng)化技術(shù)的換熱效果、流動(dòng)×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(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)度(m);動(dòng)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(guó)標(biāo)要求碳鋼材質(zhì)腐蝕率不超過(guò)0.125毫式計(jì)算:米/年(中石化標(biāo)準(zhǔn)為不超過(guò)0.075毫米/年)銅和雙(不銹鋼材質(zhì)腐蝕率不超過(guò)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(dòng)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(dòng)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(guó)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(zhǎng)度(m)。但冷卻水長(zhǎng)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(huì)帶來(lái)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(wèn)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(zhǎng)周期運(yùn)行,所以必須實(shí)施對(duì)循環(huán)冷卻水測(cè)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(shuō)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(guó)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(guó)引越大,則說(shuō)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(shuō)來(lái)可以認(rèn)為是過(guò)程引入了循環(huán)冷卻水處理技術(shù),它的優(yōu)越性和帶來(lái)的模擬,只不過(guò)它們是在固定溫度下,沒(méi)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(lái),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(dòng)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(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn),然后再根據(jù)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果優(yōu)展,應(yīng)用范圍也越來(lái)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(duì)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(wú)論是1991年國(guó)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(tái)的HG/T216091《冷卻水動(dòng)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(lái)修訂發(fā)布的HG/T21602008同名新標(biāo)且運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題及其影響是多方面的,它準(zhǔn),都對(duì)冷卻水動(dòng)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(méi)有一個(gè)進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。因?yàn)閯?dòng)態(tài)模擬裝置基本與生產(chǎn)簡(jiǎn)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(cè)循環(huán)水配方的動(dòng)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(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)等四個(gè)步驟?？紤]到動(dòng)態(tài)模少于1年)后才能進(jìn)行觀察和測(cè)試,因此許多問(wèn)題不能擬試驗(yàn)周期較長(zhǎng)(一般不少于15天),所以,在作動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(duì)其加熱,控制好水的流速和進(jìn)出口溫的是通過(guò)較短時(shí)間的試驗(yàn),初步評(píng)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(dòng)態(tài)模旁路監(jiān)測(cè)裝置。利用腐蝕在線監(jiān)測(cè)儀跟蹤腐蝕的變擬試驗(yàn)擇優(yōu)選擇方案化,系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出腐蝕率和污垢沉積速率,通過(guò)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(guò)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(guò)日常觀測(cè)時(shí)),取下掛片處理后測(cè)定其失重量,算出腐蝕率。和定期測(cè)試其中國(guó)煤化工的污垢沉積同樣,快速阻垢試驗(yàn)的方法是通過(guò)向有恒定溫度的速率評(píng)定系績(jī)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(duì)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(zhǎng)運(yùn)行。第3期動(dòng)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(píng)定因此常被人們稱為動(dòng)態(tài)模擬培訓(xùn)器。由于該裝置與目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上用于循環(huán)水水質(zhì)處理的藥劑種生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)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(wàn)別質(zhì)量參差不齊,如不注其本身非常直觀明了,所以對(duì)操作員工,尤其是新進(jìn)意慎重加以選擇極有可能對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)造成較為員工進(jìn)行理論知識(shí)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(chǎng)不方便批次購(gòu)買的同種藥劑或者同種藥劑更換了不同的生開(kāi)展的反事故演練和實(shí)際操作考核,由于動(dòng)態(tài)模擬產(chǎn)廠家等,都要先在動(dòng)態(tài)模擬裝置上進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn),裝置的工藝控制系統(tǒng)能適時(shí)檢測(cè)循環(huán)水進(jìn)出口溫確認(rèn)沒(méi)有任何問(wèn)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(dòng)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(kāi)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(dòng)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(wú)法判別其真突發(fā)事故的應(yīng)變能力偽,所以,即使長(zhǎng)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(duì)其進(jìn)行隨機(jī)抽樣,隨參考文獻(xiàn)時(shí)開(kāi)展動(dòng)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(guò)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(guó)計(jì)劃出版動(dòng)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(wàn)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(wàn)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(guò)了《關(guān)于以3000萬(wàn)元出資3000萬(wàn)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(wàn)噸/年氨化緩控釋復(fù)合肥項(xiàng)目的議2013年下半中國(guó)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(wàn)噸/年氨化緩控釋復(fù)合肥項(xiàng)目,項(xiàng)目所在地