循環水系統運行分析和解決措施

國　龍

(中國石油長慶石化分公司，陜西　咸陽　712000)

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生產技術

循環水系統運行分析和解決措施

國龍

(中國石油長慶石化分公司，陜西咸陽712000)

循環冷卻水在使用之后，溶解固體和懸浮物相應增加，空氣中污染物如灰塵、雜物、可溶性氣體以及換熱器物料泄漏等，均可以進入循環冷卻水，使系統中的設備和管道腐蝕、結垢，造成換熱器傳熱效率降低，甚至導致設備管道腐蝕穿孔。文章匯總了長慶石化公司南廠區循環水系統運行過程中存在的問題，并對這些問題進行分析總結，提出針對性的解決措施，保證循環水系統的長周期運行。

循環水系統；分析總結；解決措施

循環水作為工業生產中的冷卻用水，對裝置的平穩運行起著極為關鍵的作用。如何在保證水質、水量的前提下使水不斷的進行循環，如何降低循環過程中在系統產生腐蝕、結垢、微生物黏泥的幾率，確保裝置和設備的長周期運行，成為迫切需要解決的問題。

長慶石化公司南廠區循環水系統，采用敞開式循環冷卻系統，集水池存量800 m3，系統存量1000 m3，設計流量900 m3/h的循環水泵2臺。主要向硫磺回收聯合裝置、污水處理裝置臭氧氧化加后生化單元、液化氣站螺桿壓縮機等提供冷卻水。三套裝置共用一套循環水系統，一旦運行過程中出現上述問題，將直接影響三個崗位的正常生產，存在一定的安全和環保隱患。本文就此展開探討，分析問題產生的原因，提出針對性的解決措施，保證循環水系統的長周期運行。

1　現階段環水系統問題匯總

1.1物料泄漏

2015年6月初，循環水水質出現渾濁現象，且水中伴有難聞的氣味，化驗室取樣分析，循環水pH較正常范圍(7.8～9.2)偏低。立刻對裝置內所有循環水換熱器進行排查，發現E3502酸性氣冷卻器存在泄漏，立刻將其切出。為防止水循環對其它換熱器的間接腐蝕，對系統進行排污置換，并加堿處理，控制pH。跟蹤取樣，發現pH逐漸恢復正常，6月中旬，水質再次出現渾濁。檢查發現E3506氨氣二級冷卻器、E3604酸性氣冷卻器存在不同程度的內漏。(泄漏的E3502和E6304見圖1)由于兩臺換熱器均沒有副線流程，無法正常切出。在風險評估和制定了應急操作卡后，關閉E3506換熱器循環熱水進循環水總線閥門(并加盲板隔離)，循環熱水通過皮帶引入消防井內，并通過消防水稀釋、沖洗，排放至污水管網。硫化氫微溶于水，若通過此方法處理，風險較大，緊急情況下，只好投用2014年新建的50 t/h溶劑再生裝置。暫時停用目前運行的老溶劑再生裝置，待檢修維護后，留作備用。

硫化氫泄漏進入循環水系統，最初階段表現為pH、堿度上升，但泄漏一段時間后，水中的硫細菌將循環水中的硫化物轉化為硫酸，反應如下：

循環水的堿度、pH均會明顯下降。

氨氣泄漏進入循環水系統，以NH3為營養物質的硝化細菌加速繁殖，發生硝化反應。

亞硝酸細菌將氨或銨鹽氧化成亞硝酸：

在堿性條件下發生發應：

硝酸細菌將亞硝酸氧化成硝酸：

亞硝酸根離子為還原性物質，在通鹵殺菌時，只有將亞硝酸根離子全部氧化為硝酸根離子之后，才有余鹵出現，否則水中不會存有余鹵，因而也就不能控制微生物。進而出現氧化性殺菌劑消耗高、化學耗氧量增大、濁度上升、系統粘泥量增加等問題[1]。

危害：

(1) 硫化氫和氨氣的泄漏，最終導致循環水水質偏酸性，在系統循環作用下，腐蝕其它冷換設備；

(2) 產生大量的生物粘泥，導致濁度升高。當形成的生物粘泥附著在設備上，在各類微生物共同作用下，加速了冷換設備的腐蝕。介質因設備腐蝕而泄漏，泄漏的介質又加劇了設備的腐蝕，形成惡性循環，大大降低了冷換設備的運行周期，成為裝置長周期運行的潛在隱患；

(3) 冷卻器內漏嚴重情況下，將導致大量惡臭介質泄漏至循環水系統，進入冷卻塔通過風道擴散至大氣，將對周邊大氣環境造成一定的污染。

圖1　腐蝕泄漏的E3502和E3604

1.2偏流

均勻的布水有利于冷卻塔保持良好的冷卻效果，使循環水系統維持良性運轉狀態。而在近期運行過程中，冷卻塔填料破損、坍塌，導致冷卻水出現嚴重的偏流現象。(見圖2)。偏流一定程度上影響了循環水的冷卻效果，也為細菌及藻類的滋生提供了有利條件。同時由于水流的不均導致冷卻塔入口流速不均，在流速過慢的位置容易結垢，產生的微生物粘泥也不容易被沖刷至集水池，長期運行下去便會產生垢下腐蝕，進而引發惡性循環[2]。

圖2　冷卻塔填料破損，布水出現偏流

1.3循環水水量不足

伴隨公司的發展，部分裝置設施都進行了相應的擴建和技術改造，循環水需求量較之前大幅增加。夏季氣溫較高，在水量和水溫雙重因素影響下，現有循環水水量已無法滿足一些冷換設備的設計要求，存在一定的安全隱患。特別是在今年7月份，冷卻塔風機減速箱故障，風機無法正常運行，導致循環水溫度偏高，對各裝置造成了嚴重的負面影響：

(1) 4000 t硫磺回收裝置，急冷水冷卻不足，過程氣溫度偏高，進入吸收塔后不利于吸收，導致外排二氧化硫偏高。若過程氣溫度進一步升高，將直接導致尾氣加氫系統自保，外排二氧化硫超標；

(2) 外供貧液溫度偏高，不能滿足上游裝置需求。其次，降低了尾氣吸收塔吸收效果，造成外排二氧化硫偏高；

(3) 酸性氣、氨氣，無法得到相應的冷卻，攜水進入主燃燒爐、氨氣爐，造成爐溫波動，(酸性氣帶水)影響硫磺收率和質量，甚至引發裝置自保；

(4) 污水處理裝置外排水優化系統，臭氧機溫度偏高，存在跳停風險。一旦跳停，容易造成外排水水質超標；

(5) 液化氣站回收氣壓縮機潤滑油溫度升高，存在跳停風險。一旦跳停，大量氣體直排火炬，將產生大量黑煙和廢氣，對環境影響較大。且造成大量可回收氣的浪費。

1.4系統自控程度低

(1) 循環水水溫隨季節變化較大，以往冬季運行過程中，氣溫低時啟風機容易造成冷卻水結冰。為防止冷卻塔填料被冰柱墜塌損壞，只能采取關停風機的措施。但風機關停后水溫上升較大，不能滿足一些設備的冷卻要求；

(2) 現有循環水系統，水質分析受取樣時間、地點、水溫、頻次等因素影響，不能直接有效的反應水質變化情況。且加藥模式為手動加藥，受員工技術水平和加藥位置等因素影響，藥劑不能更好的發揮作用。其次，冬季氣溫較低時，藥劑容易冷凍結塊，往往不能按要求及時投加。這些因素都將影響水質穩定，不利于系統的平穩運行；

(3) 集水池中的懸浮物和底部污泥，僅僅依靠排污來解決，操作性不強，且每次排污都會造成大量循環水的浪費；

(4) 硫磺、污水、液化氣站三個崗位共同使用一套循環水系統，一旦出現介質泄漏，將造成整個系統受到污染，不利于各個裝置的平穩運行，甚至引發環境污染問題。

2　解決措施

2.1提高冷換設備運行周期

(1) 建議更換涉及惡臭介質的循環水冷卻器管束為不銹鋼材質，降低腐蝕內漏的幾率；

(2) 泄漏管束封堵、管束回裝、打壓測試等，各個環節都要認真檢查、確認，嚴把施工質量。

2.2冷卻器增加副線流程

建議對其它涉及惡臭介質的循環水冷卻器進行改造，增加副線流程。改造的工藝管線、閥門最好采用耐腐蝕材質，保證出現泄漏時，切出的安全性。改造后，當發現換熱器出現泄漏時，便于及時切出處理，避免停工更換導致的裝置波動。

2.3更換冷卻塔的填料、噴頭和收水器

冷卻塔填料、分布器老化破損，冷卻水偏流較為嚴重，冷卻效率大大降低。收水器收水效率也不高，造成大量水蒸氣揮發，增加了系統補水量。建議在檢修過程中更換新的填料層、分布器和收水器，提高冷卻塔的冷卻效率。同時，減少循環水揮發量，達到節能降耗的目的。

2.4增加循環水水質分析儀

目前的取樣手段和分析方法不能及時有效的反應循環水水質變化情況。建議增加循環水水質分析儀，并將數據接入DCS系統，便于監測水質變化情況，指導藥劑添加。

2.5優化排污系統，增加旁濾過濾器

集水池需定期進行排污，排污分兩處進行：一是集水池底部排污，排除池底沉積物；二是提高集水池液位，通過溢流的方式清除水面上的懸浮物和雜質等。

池底排污，死角污垢不易排出，且水量浪費較大。建議池底面做成一定角度的傾斜面，高處為循環水泵進口，低處為排污口。一是有利于底部污垢的排出，減少死角堆積；二是，更好的杜絕污垢進入循環水泵。

通過溢流來排污，操作性不強，循環水浪費也很大。建議增加旁濾過濾器，從循環水系統中分流出一定量的旁流水進行過濾處理，通過過濾器的連續運行，不斷地除去水中的懸浮物。此方法降低了循環水的排污量，其反洗水可直接利用冷卻塔的過濾水，達到水的重復利用[3]。

2.6冷卻塔風機變頻改造

對冷卻塔風機進行變頻改造，避免冬季啟停風機造成冷卻水結冰對塔體、填料等構件的損壞以及冷卻水水溫偏高造成的生產波動。

2.7冷卻塔擴容、優化

現有冷卻塔僅占有集水池面積的1/2，可在原有基礎上增建一座2000 m3冷卻塔，與現有冷卻塔互為備用，并聯運行，便于事故狀態下切換操作。同時增加循環水泵數量，與現有循環水供水系統并聯運行，可單獨向三個崗位供水，降低污染風險，提高系統抗風險能力。

2.8優化加藥設施

現在的加藥效果較以前有了很大的提高，但加藥方式仍然是人工投加。人工投加不可避免的造成加藥量的失誤和藥劑的浪費。而且選擇投加的地點是集水池邊，這樣就會使局部藥劑濃度偏大，藥劑循環起來也需要更長的時間。建議增加一套自動加藥系統，根據水質需求配好藥品和藥量，然后由計量泵打入集水池的中間部位，實現藥劑和藥量的精確投加。這樣不僅可以節約藥量，也能提高藥劑的使用效果。

目前藥劑存放地點簡陋，夏季受陽光暴曬，存在高溫分解的可能。冬季，特別是氣溫較低時，藥劑溶劑受凍結塊，不利于及時添加甚至無法添加。建議增建藥品存放間。

2.9提高管控能力

(1) 之前由于員工循環水相關知識缺乏，思想重視程度不足，不利于循環水系統的運行管理。為此部門精心組織員工對循環水相關知識進行重復學習，提高員工的思想意識和知識水平；

(2) 日常巡檢加強冷各換設備的排查頻次，發現有介質泄漏時，要及時匯報處理，確保循環水水質安全。

3　結　論

解決好循環水的問題，不僅是節能減排的需要，更是裝置長周期運行的保障，特別是面對新常態下日趨嚴格的環保壓力，需要引起我們足夠的重視。

(1) 控制微生物的生長，是循環水處理的關鍵，否則一旦形成微生物黏泥，將很難從系統中排出，其產生的危害極其嚴重；

(2) 加強培訓，提高操作人員分析判斷能力。加大冷換設備的排查頻次，發現泄漏及時處理。同時做好事故預警，完善緊急處置預案；

(3) 通過一系列的改造，提高循環水系統的抗風險能力，保證循環水系統的長周期運行；

(4) 冷卻塔塔體及附屬填料、分水器、噴頭、收水器等相關部件，受當地自然環境、水質和循環水自身沖刷、腐蝕等不可避免因素影響較大，這就要求新建塔器要充分考慮設備選材，保證冷卻塔自身的長周期運行。

[1]王鵬,王彩鳳，吉祥，等.NH3泄漏對循環水系統的危害及處理措施[J].廣東化工,2011,38(10):76-78.

[2]趙杉林.工業循環冷卻水處理技術[M].北京:中國石化出版社,2014:40-41.

[3]齊冬子.敞開式循環冷卻水系統的化學處理[M].北京:化學工業出版社,2005:33-36.

Operation Analysis and Solutions of Circulating Water System

GUO Long

(PetroChina Changqing Petrochemical Company, Shannxi Xianyang 712000, China)

In the use of cooling water,dissolved solids and the suspension of a correspo-nding increase in air pollutants such asdust, debris,gas and heat exchanger soluble m-aterials such as leakage,can enter the cycle of cooling water, cooling water system of equipment and pipeline corrosion, scaling, resulting in heat exchanger efficiency, even the equipment pipeline corrosion perforation. The essay the problems existing in the operaion of the circulating water system of the southern factory mill plant of the Changqing Petrochemical Company were summarized and analyzed, and the solutions were proposed, so as to ensure a long perior operation of the circulating water system.

circulating water system; analysis and summary; solution

國龍(1987-)，男，學士，助理工程師。

TE991.1

A

1001-9677(2016)014-0162-03