煉油裝置循環(huán)冷卻水系統(tǒng)物料泄漏查找技術(shù)

郎國(guó)江，胡 洋，曹雪峰

（1.北京安泰信科技有限公司，北京100085；2.中國(guó)石化齊魯分公司，山東 淄博255400）

在循環(huán)水系統(tǒng)日常運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)的循環(huán)水冷卻器，受工藝腐蝕性介質(zhì)、循環(huán)水腐蝕性介質(zhì)或其他諸多因素的影響，常常會(huì)出現(xiàn)腐蝕泄漏現(xiàn)象。當(dāng)循環(huán)水場(chǎng)水質(zhì)出現(xiàn)異常（如濁度異常、pH值異常、堿度異常、游離氯降低、COD升高，油含量升高、水面出現(xiàn)油花、泡沫、油狀懸浮物）時(shí)［1-3］，應(yīng)迅速采用應(yīng)急快速查漏技術(shù)，對(duì)所屬異常區(qū)域內(nèi)的在用水冷器進(jìn)行漏點(diǎn)定位。如果查漏不及時(shí)，不僅增大能耗、加劇設(shè)備腐蝕，甚至危及裝置安全生產(chǎn)。

1 循環(huán)水系統(tǒng)泄漏案例

某石化公司第四循環(huán)水場(chǎng)循環(huán)水中余氯含量連續(xù)一個(gè)月持續(xù)下降，直至檢測(cè)不出來(lái)；堿度從360 mg／L降至61 mg／L；pH值從8.98降至7.75，系統(tǒng)存在嚴(yán)重的泄漏問(wèn)題，但一直未查找到漏點(diǎn)。開(kāi)始判斷為酸性介質(zhì)泄漏，后期檢測(cè)發(fā)現(xiàn)硝化細(xì)菌嚴(yán)重超標(biāo)，黏泥量最高達(dá)到116 mL／m3。經(jīng)過(guò)分析查找，最終確定為氨水冷器泄漏。該次泄漏持續(xù)一個(gè)月，恢復(fù)水質(zhì)用時(shí)10 d，月能耗比平時(shí)增大兩倍多，并且造成系統(tǒng)多臺(tái)水冷器堵塞嚴(yán)重，之后緊急增大循環(huán)水流速并進(jìn)行反沖洗，設(shè)備隱患才得以消除。

另一家石化公司循環(huán)水場(chǎng)出現(xiàn)大量重質(zhì)油泄漏（見(jiàn)圖1）。循環(huán)冷卻水的濁度、油含量等數(shù)值急劇上升，造成循環(huán)水系統(tǒng)污染嚴(yán)重。盡管一周后查出泄漏源，但重質(zhì)油黏附在涼水塔頂填料、旁濾器濾料、系統(tǒng)水冷器管壁及管道管壁等處，很難清除，經(jīng)各種反復(fù)清洗處理，直到3個(gè)月后循環(huán)水水質(zhì)才得以恢復(fù)正常。在這期間，由于水質(zhì)長(zhǎng)時(shí)間受到嚴(yán)重污染，緩蝕劑、阻垢劑和殺菌劑效果下降，細(xì)菌大量滋生，腐蝕速率加速上升，水系統(tǒng)很快又出現(xiàn)水冷器腐蝕泄漏問(wèn)題。

圖1 某循環(huán)水場(chǎng)重質(zhì)油泄漏

因此，實(shí)現(xiàn)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)泄漏的快速查找，對(duì)保障循環(huán)水系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行和水冷器壽命延長(zhǎng)具有重要的意義。

2 煉化行業(yè)冷卻水系統(tǒng)典型泄漏物料

循環(huán)水冷卻器泄漏后會(huì)造成循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)發(fā)生異常變化，主要是由于泄漏物料在水中發(fā)生了物理或化學(xué)反應(yīng)。由于泄漏介質(zhì)的不同，發(fā)生的反應(yīng)和泄漏的表象不同，對(duì)水質(zhì)造成的影響也不盡相同。通過(guò)分析泄漏表象可以快速篩查泄漏物料。煉化裝置循環(huán)冷卻水系統(tǒng)典型泄漏物料及 其表象見(jiàn)表1。

表1 煉化行業(yè)冷卻水系統(tǒng)泄漏物料及表象

3 石化行業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)查漏方法

鑒于物料泄漏對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)平穩(wěn)高效運(yùn)行的影響，一旦發(fā)生泄漏，需要快速采取查漏技術(shù)準(zhǔn)確找出泄漏的水冷器。目前常用的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)物料泄漏查找技術(shù)有濁度法、pH值測(cè)定法和紅外分光測(cè)油法等9種，具體見(jiàn)表2。

表2 煉化裝置循環(huán)冷卻水系統(tǒng)查漏方法

4 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)物料泄漏

4.1 油品泄漏

（1）油品泄漏量較大

當(dāng)油品泄漏量比較大時(shí)，臺(tái)式紅外分光測(cè)油儀或便攜式紅外測(cè)油儀，對(duì)嫌疑水冷器出、入口水中油含量進(jìn)行測(cè)量。臺(tái)式紅外分光測(cè)油儀測(cè)量操作相對(duì)復(fù)雜，所用四氯化碳溶劑有毒性且不環(huán)保。而便攜式紅外測(cè)油儀，不需使用有機(jī)溶劑，即可檢測(cè)水中油含量。該儀器操作簡(jiǎn)單，但精度稍差。

2013年3月19日，某公司循環(huán)水場(chǎng)水面出現(xiàn)淺黃色浮沫，塔池邊角處有淺黃色油脂漂浮物，斷定存在蠟油泄漏。經(jīng)便攜式紅外測(cè)油儀現(xiàn)場(chǎng)采樣檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。由表3判斷E137水冷器泄漏，對(duì)E137進(jìn)行隔離、切出和打壓處理，發(fā)現(xiàn)64根管出現(xiàn)不同程度的泄漏。

表3 蠟油泄漏紅外測(cè)油儀檢測(cè)結(jié)果

（2）油品泄漏量較小

當(dāng)油品泄漏量較小時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)就地分析，可采用便攜式總有機(jī)碳（TOC）或水中油等分析儀。如果在室內(nèi)進(jìn)行油品分析，可采用紫外分光光度計(jì)，該儀器檢測(cè)靈敏度較高，檢測(cè)精度達(dá)到1 mg／L。

（3）油品泄漏量小到難以定量分析

當(dāng)油品泄漏量難以定量分析時(shí)，可采用頂空進(jìn)料和固相微萃取與氣相色譜儀聯(lián)用方法進(jìn)行定性分析檢測(cè)。固相微萃取集采集、濃縮于一體，無(wú)溶劑，不會(huì)造成二次污染。該方法先采集易泄漏裝置油品樣品，建立特征譜圖，之后將樣品進(jìn)行萃取，然后用氣相色譜儀進(jìn)行分析，最后將檢測(cè)結(jié)果與譜圖進(jìn)行比對(duì)，可快速定性泄漏油品，從而定位泄漏水冷器。

2014年6 月某公司循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)水濁度從12.5 NTU緩慢上升到18.3 NTU，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初步判斷為水冷器微漏。對(duì)總回水進(jìn)行固相微萃取和色譜分析，分析結(jié)果見(jiàn)表4。根據(jù)表4，對(duì)照水冷器臺(tái)賬查找，順利查到泄漏的水冷器。

表4 某循環(huán)水場(chǎng)泄漏物色譜分析結(jié)果

（4）在線測(cè)油儀

在裝置的循環(huán)水總線或支線安裝在線測(cè)油儀，實(shí)時(shí)檢測(cè)循環(huán)水系統(tǒng)的油含量，實(shí)現(xiàn)循環(huán)水冷卻器泄漏情況的有效監(jiān)控，大幅度縮短了循環(huán)水物料泄漏查找的時(shí)間。目前常用的在線測(cè)油儀分旁路型和光纖型。

2018年，某公司循環(huán)水場(chǎng)發(fā)現(xiàn)濁度升高至26 NTU，常減壓蒸餾裝置在線水中油監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)到油質(zhì)量濃度為14 mg／L；兩天后水中油質(zhì)量濃度達(dá)到34 mg／L（見(jiàn)圖2）。經(jīng)快速排查發(fā)現(xiàn)常減壓蒸餾裝置循環(huán)水冷卻器E136因小浮頭鉤圈變形造成泄漏。

圖2 某循環(huán)回水在線測(cè)油儀檢測(cè)曲線

4.2 其他介質(zhì)泄漏

（1）氨水、胺液泄漏

采用水質(zhì)多參數(shù)快速檢測(cè)儀，可以在現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)水冷器的出入口余氯、氨氮、亞硝酸鹽含量，根據(jù)前后數(shù)值比對(duì)，即可初步判斷該水冷器是否泄漏。

（2）酸性物料泄漏

酸性物料泄漏，可以采用便攜式pH計(jì)或精密試紙，對(duì)可能泄漏部位進(jìn)行檢測(cè)。

（3）氣體泄漏

采用便攜式VOCs氣體分析儀進(jìn)行檢測(cè)。

5 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)泄漏的管理

5.1 查漏基礎(chǔ)管理

（1）健全查漏機(jī)制

建立健全循環(huán)水系統(tǒng)全流程運(yùn)行管理體系及制度，即建立組織網(wǎng)絡(luò)（指定具體查漏牽頭單位、牽頭人和相關(guān)責(zé)任人）、考核制度、預(yù)防措施、快速反應(yīng)機(jī)制和應(yīng)急處理預(yù)案等。當(dāng)發(fā)生循環(huán)水系統(tǒng)物料泄漏時(shí)，真正做到各級(jí)相關(guān)單位及時(shí)聯(lián)動(dòng)、齊抓共管、快速查漏和堵漏并對(duì)循環(huán)水水質(zhì)快速恢復(fù)。

（2）健全循環(huán)水冷卻器臺(tái)賬

建立健全循環(huán)水冷卻器臺(tái)賬、循環(huán)水冷卻器重點(diǎn)監(jiān)護(hù)臺(tái)賬、循環(huán)水冷卻器日常泄漏臺(tái)賬和循環(huán)水冷卻器流速檢測(cè)臺(tái)賬等，按照生產(chǎn)重要性、自身重要性、使用年限、可維修性、歷次泄漏情況和工藝介質(zhì)腐蝕危害程度等方面對(duì)水冷器進(jìn)行ABC分級(jí)。另外，可按工藝介質(zhì)種類(lèi)、工藝介質(zhì)腐蝕性和操作溫度偏高情況等進(jìn)行分類(lèi)，以便在循環(huán)水系統(tǒng)發(fā)生泄漏時(shí)能夠迅速定位泄漏方向和準(zhǔn)確查找泄漏部位。

（3）完善循環(huán)水冷卻器采樣口

對(duì)每套裝置的每臺(tái)循環(huán)水冷卻器采樣口進(jìn)行摸底調(diào)查整改，保證每臺(tái)水冷器均設(shè)有循環(huán)水出、入采樣口，利于隨時(shí)采樣檢測(cè)。

（4）配備查漏檢測(cè)儀器設(shè)備

各裝置（單元）要配備好循環(huán)水采樣瓶，采樣瓶放在存取方便的部位，隨用隨取。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)配齊各類(lèi)氣體、液體臺(tái)式或便攜式檢測(cè)儀，及時(shí)檢測(cè)循環(huán)水總管或單臺(tái)水冷器中的泄漏氣體或液體。裝置回水總管或易泄漏支線宜加裝游離氯、濁度、油含量、TOC和pH值等在線檢測(cè)儀表，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)波動(dòng)情況。

5.2 查漏過(guò)程管理

（1）各循環(huán)水場(chǎng)密切監(jiān)視循環(huán)水水質(zhì)變化情況，出現(xiàn)異常及時(shí)向具體查漏負(fù)責(zé)單位的負(fù)責(zé)人匯報(bào)，匯報(bào)內(nèi)容應(yīng)包括：塔池水質(zhì)表面顏色、狀態(tài)、循環(huán)水各參數(shù)異常情況、可能泄漏的工藝介質(zhì)等。

（2）負(fù)責(zé)人接到報(bào)警后，立即組織相關(guān)責(zé)任人對(duì)所屬裝置循環(huán)水總線、支線上水和回水進(jìn)行采樣，并初步判斷泄漏介質(zhì)及區(qū)域。

（3）疑似泄漏區(qū)域鎖定后，生產(chǎn)單元或裝置應(yīng)根據(jù)泄漏表象對(duì)應(yīng)的水冷器臺(tái)賬中重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象，立即展開(kāi)排查。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)水冷器排放的循環(huán)水目視和嗅覺(jué)感知，初步判定水冷器是否泄漏，應(yīng)立刻進(jìn)行采樣分析。

（4）分析單位接到查漏指令后應(yīng)及時(shí)趕到現(xiàn)場(chǎng)或生產(chǎn)裝置，對(duì)所采水樣進(jìn)行分析，并將分析結(jié)果及時(shí)上報(bào)相關(guān)部門(mén)。

（5）泄漏源確定之后，生產(chǎn)單元或裝置應(yīng)及時(shí)切除泄漏水冷器，避免造成水質(zhì)惡化，并迅速聯(lián)系檢維修單位進(jìn)行施工處理。

（6）泄漏污染源切斷后，所在循環(huán)水場(chǎng)應(yīng)及時(shí)對(duì)污染的循環(huán)水進(jìn)行置換，同時(shí)加強(qiáng)旁濾和水穩(wěn)劑相應(yīng)投加，盡快使水質(zhì)恢復(fù)正常。

5.3 查漏結(jié)果管理

（1）組織相關(guān)技術(shù)人員，分析泄漏原因，梳理查漏流程，提出改進(jìn)措施。

（2）對(duì)泄漏過(guò)程中水質(zhì)狀態(tài)、異常數(shù)據(jù)、水冷器腐蝕、結(jié)垢形貌照片和水冷器維修結(jié)果等文字及影像材料一一存檔。

（3）評(píng)估該水冷器使用壽命，制定其大修、更新計(jì)劃。

6 結(jié) 語(yǔ)

完善循環(huán)水系統(tǒng)相關(guān)基礎(chǔ)工作是循環(huán)水系統(tǒng)快速查漏的前提；建立快速反應(yīng)機(jī)制，齊抓共管，是快速查出漏點(diǎn)的關(guān)鍵；掌握泄漏介質(zhì)表象和查漏方法，可以大大提高循環(huán)水系統(tǒng)查漏效率，縮短查漏時(shí)間，改善循環(huán)水水質(zhì)，保障設(shè)備安全運(yùn)行。

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)查漏是一項(xiàng)長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程，每一臺(tái)水冷器的泄漏，其影響的形式各不相同，需要持續(xù)總結(jié)提煉，改進(jìn)查漏技術(shù)方法，尤其是在線查漏技術(shù)，以不斷提高快速查漏水平，為煉化企業(yè)的節(jié)水降耗、安穩(wěn)運(yùn)行保駕護(hù)航。