循環水系統泄漏的判斷與處理

梁 芬，王 爽

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循環水系統泄漏的判斷與處理

梁 芬，王 爽

（中國石油撫順石化公司， 遼寧 撫順 113008）

針對換熱器泄漏的原因，并根據中國石油撫順石化公司循環水系統的現狀，對換熱器發生泄漏后的現象提出幾種判斷與處理的方法進行探討，使得循環水系統長周期平穩運行。

循環水系統; 泄漏; 判斷; 處理

化工企業生產裝置重要的設備組成部分—換熱器，在長周期運行過程中，因受循環水水質較差、工藝介質具有腐蝕性等原因的影響，很容易引發泄漏情況。系統一旦出現工藝介質泄漏進入，就會使整個循環水系統水質發生異常、惡化，造成換熱效率下降，能耗增加，成本升高的后果，嚴重時會導致循環水系統停運和生產裝置非計劃停工［1］，造成較大的經濟損失。因此，優化循環水水質，做好預防因水質原因造成系統泄漏和泄漏后能準確判斷漏點并及時切除泄漏換熱器，是保證循環水水質平穩運行的重要手段。

1 循環水系統概況

中國石油撫順石化公司共建兩個循環水場，即第一循環水場和第二循環水場，于2011年建成，都是由泵房、吸水間、冷卻塔、現場機柜室及變電所組成。冷卻塔為機械抽風逆流式、采用背靠背設計。第一循環水場位于廠區西南部，單塔處理能力5 000 m3/h，設計總規模60 000 m3/h，保有水量大約：2 8000 m3，為乙烯裝置、汽油加氫裝置提供循環冷卻水。第二循環水場位于廠區東北部，單塔處理能力4 500 m3/h，設計總規模45 000 m3/h，保有水量大約：24 000 m3，為丁苯橡膠裝置、高密度聚乙烯裝置、線性低密度聚乙烯裝置、芳烴裝置、丁二烯裝置、丁烯1裝置、空分空壓裝置、儲運裝置提供循環冷卻水。

2 換熱器泄漏的原因分析

在生產裝置長周期運行和停車檢修過程中，換熱器泄漏現象是普遍存在的。易發生泄漏的泄漏點主要集中在換熱器管束、墊片、密封圈、小鍋等部位。引發泄漏的主要原因有：管束腐蝕穿孔泄漏、墊片磨損泄漏、靜密封失效泄漏等，即有工藝方面存在的問題，也有設備先天不足的原因，還有施工質量管理等方面的原因。

2.1 裝置工藝介質有腐蝕性

換熱介質腐蝕性較強，如在乙烯裂解汽油加氫系統中， H2S副產物會對換熱器產生腐蝕［2、3］，引起換熱器管束介質側發生泄漏。

2.2 裝置生產負荷調整

因進行工藝調整增減負荷，在操作過程中，介質的溫度、壓力等突然發生變化，引起換熱器短期內小鍋部位的泄漏。

2.3 換熱器檢修施工質量不合格

在檢修施工過程中，因施工人員圖省時省力，未按要求安裝，換熱器小鍋的安裝不到位，施工質量差等原因造成換熱器投用時發生泄漏現象。

2.4 配件質量差

密封圈、墊片等質量不合格，運行一段時間后，因磨損會發生換熱器泄漏的情況。

2.4 循環水水質差

循環水系統發生泄漏后，水質較差，泄漏物中的重組分有機物還可為某些細菌(如假單孢菌、脫硫弧菌)提供作為營養的碳源［4］，微生物的繁殖得以加速，且懸浮物、油等長期沉積在管壁上，會引起微生物腐蝕或金屬垢下腐蝕穿孔，從而引發換熱器管束水側發生泄漏。

3 物料泄漏的判斷

循環水系統在運行過程中，換熱器可能發生泄漏，會造成水質惡化，顏色異常、濁度增加，水中有異味或黑色浮沫，從而增加循環水的腐蝕、結垢或微生物生長的傾向。根據日常分析數據，可判斷是否有泄漏：

（1）pH值波動較大，有明顯的上升或降低，超出正常控制范圍。一般來說系統中具有較高或者較低pH值介質的換熱器不多，因此發生異常情況時，基本上都能很快的鎖定目標設備，進行及時處理。換熱器大多都是碳鋼材質，pH值過低，碳鋼表面不易形成有保護性的致密的CaCO3垢層，會加大腐蝕的速度。

（2）余氯檢測輔助分析的方法，可快速判斷出存在泄漏的換熱器。具體方法：首先提高系統的余氯控制，一般控制在0.3 mg/L以上，然后逐臺換熱器進行進、出口采水樣分析，余氯差別較大的換熱器為泄露物料的可能性較大。這種監測方法快速、方便、簡潔、判斷準確。

（3）發生泄漏時微生物藻類大量繁殖，異氧菌總數遠大于1×105個/mL，生物粘泥量遠大于4 mL/m3的控制指標，認定為系統泄漏。

（4）當系統中出現較大量物料泄漏時，循環水中的主要指標：如COD 、油等會明顯上升。當系統：CODcr≥ 150 mg/L或超過正常運行值的2倍，含油量≥ 10 mg/L，認為系統泄漏。

（5）通過在TOC線分析儀器，可燃儀器報警監測信息，判斷物料是否泄漏。案例一：

2013年5月20日，發現第一循環水場冷卻塔塔下水池水質呈現渾濁狀，顏色為淡黃色并伴有刺鼻性油味。后經化驗室分析水質數據濁度為45NTU,懸浮物為65 mg/L、油含8.22 mg/L、CODMn8.48 mg/L。當時正逢乙烯裝置停車退料階段，我們分別對有可能存在泄漏情況的換熱器逐一進行排查，對分析結果、氣味及水質外觀綜合判斷，是由于乙烯裝置退料時，浮頭式換熱器物料泄漏造成。浮頭式換熱器在停用過程中由于操作不當，會使部分管束受力過大，焊縫薄弱部分極易被破壞，造成泄漏。根據現場實際情況，我們切除泄漏換熱器，啟動事故應急預案，切除了旁濾系統，并進行排污置換，水質得到改善（表1）。

表1 第一循環水場發現系統泄漏期間的數據變化(1)

案例二：

2014年2月10日發現第一循環水場循環水中有油汽味道，從循環水外觀觀察無明顯變化，有少量泡沫，取水樣進行分析，結果顯示TOC含量為15.68 mg/L，CODMn含量為13.12 mg/L，油含量為13.93 mg/L，分析苯系物含量，結果未檢出。我們對分析結果、氣味及水質外觀綜合判斷，此次泄漏屬微量泄漏（表2）。

表2 第一循環水場發現系統泄漏期間的數據變化（2）

因第一循環水場專為乙烯裝置提供循環冷卻水，所以排查范圍就鎖定在乙烯裝置投入使用的每臺換熱器。我們根據循環水外觀、氣味及分析數據，分別對有可能存在泄漏情況的換熱器逐一進行排查，初步判定急冷水E-1224B換熱器有泄漏跡象。乙烯車間根據排查依據將急冷換熱器E-1224B切除后，對第一循環水場水質情況進行加樣跟蹤監控，分析數據表明：TOC、CODMn、油含量持續降低，水質逐漸好轉，并根據系統運行現狀，制定了相應的非氧化性殺菌劑投加方案，氧化性殺菌劑、非氧化性殺菌劑交替投加，避免因物料泄漏造成循環水系統菌藻大量繁殖，水質得以控制。

4 物料泄漏的處理對策

4.1 消除泄漏源

循環水系統發生泄漏后，水質嚴重惡化，為了減輕水質惡化對換熱設備造成的危害，必須快速查找漏點切出，如確實無法切出的，讓其循環回水就地排放，避免受污染回水回到循環水場影響整個循環水系統。

4.2 降低濃縮倍數運行

由于泄漏后，循環水中濁度、懸浮物、COD值上升，水質嚴重惡化，為控制細菌、藻類的的滋生，減輕因水質惡化對換熱設備的造成的危害，應增大排污水量，進行大量置換水質，降低濃縮倍數運行，同時為確保旁濾系統不受污染應切除旁慮設備。

4.3 優化殺菌劑［5］

物料發生泄漏后，最直接的影響就是循環水濁度、懸浮物、COD的升高，造成微生物失控及沉積速率加大，隨之而來的是系統嚴重腐蝕。因此水質穩定處理的首要任務是如何保證微生物受控。第一、二循環水場日常所用殺菌劑主要是以氧化性殺菌劑（氯氣）為主，發生泄漏后水質情況較為復雜，使用單一品種的氧化性殺菌劑殺菌效果不會理想。因此擇機選擇有機溴類、異噻唑啉酮非氧化殺菌劑與氧化性殺菌劑交替使用，非氧化性殺菌劑具有較好的粘泥剝離作用，而且與緩蝕劑、阻垢劑有良好的配伍性。能夠通過斷開細菌和藻類蛋白質的鍵而起殺生作用，能夠通過抑制苔藻的光合作用而起到殺滅苔藻的作用，也能夠抑制其生長，且這種抑制是不可逆的，從而導致微生物細胞的死亡，達到長期有效控制菌類的目的。

4.4 采用新型剝離技術

在發生泄漏的循環水中，投加粘泥剝離劑，他是由低聚葡萄糖、癸基辛基苷類等聚合物組成，是一種用于循環冷卻水系統優良的多功能剝離劑。對于系統中由于物料泄漏，造成換熱器表面粘附油脂、粘泥具有良好的去除效果，使粘泥難以在循環水中穩定、沉積。

5 結語

循環水查漏工作是一項長期的系統工程，發生泄漏后，關鍵是要準確地判斷泄漏的是何種介質，有針對性地去查找漏點，根據泄漏介質的不同選擇適宜的處理方案來改善水質，避免水質惡化對系統設備產生腐蝕。我廠為新建項目，其設備都為全新，無特殊原因不會發生泄漏情況。但是新的設備在運行過程中需要精心維護和保養，才能延長其使用壽命，確保裝置長周期運行，為企業創造更好的效益。

［1］姚杰、席宗敬，等. 水冷器泄漏危害分析［J］. 安全，2009(5):25- 27.

［2］徐壽昌．工業冷卻水處理技術[M]．北京：化學工業出版社，1982．

［3］周本省．工業冷卻水系統中金屬的腐蝕與防護[M]．北京：化學工業出版社．1992-09．

［4］李本高．石化工業水處理技術進展[M]．北京：化學工業出版社，1999．

［5］周本省．工業水處理技術 冷卻水殺生劑．北京：化學工業出版社．2002-05．

Diagnosis and Treatment of Leakage Accidents in Circulating Cooling Water System

(PetroChina Fushun Petrochemical Company, Liaoning Fushun 113008, China)

Based on the reasons of the leakage of heat exchanger, according to the present situation of circulating water system, judging and treating methods of heat exchanger leakage accident were discussed.

Circulating water system; Leakage; Judgment; Treatment

TE 685

A

1671-0460（2014）06-0958-03

2014-04-20

梁芬（1980-），女，遼寧撫順人，助理工程師， 2009年畢業于遼寧石油化工大學化工工藝專業，研究方向：從事給排水技術管理工作。E-mail：liangfen@petrochina.com.cn。