淺析循環水濃縮倍數的管理辦法

杜輝

（大慶油田化工有限公司甲醇分公司，黑龍江 大慶 163000）

依靠濃縮倍數的提升，可以降低水處理劑的使用劑量，減少循環水處理過程中的資金投入量。但是，在提升濃縮倍數的過程中，會導致循環冷卻水濁度、堿度和硬度的提貨所能，導致水結垢發生率的提升，影響循環水結構防控的效果；且這一形式還會導致循環冷卻水中的腐蝕性例子不斷增加，包括四氧化硫例子和氯離子，也會導致腐蝕性物質的增加，包括硫化氫和二氧化硫等物質的含量，增加水的腐蝕性，增加防腐工作的難度。同時，過高的濃縮倍數將直接導致聚磷酸鹽等藥劑長時間在循環水系統中停留，發生水解，所以，循環冷卻水的濃縮倍數必須控制在合理范圍內。

1 提高濃縮倍數的意義

我廠第二循環水場目前有4 座處理能力為1500m3/h 的橫流塔，一座處理能力為4000m3/h 的逆流塔，總處理能力為10000m3/h。主要負責為分公司動力空分裝置、合成氨裝置、制氫裝置提供循環水。現以其參數為例，循環水量為10000m3/h，，冷卻塔的進出水溫差為10℃，蒸發損失按0.05%算，則可以得出濃縮倍數K 和補充水量M、排污量B的關系曲線圖，見圖1。從圖1 中可以看出：（1）循環冷卻水的補水量和排污量隨著循環水的濃縮倍數的增加而不斷減少，因此，提高循環水的濃縮倍數，可以節約水資源。（2）在低濃縮倍數時，補水量和排污量隨濃縮倍數的變化比較大，水資源節約效果顯著，若是濃縮倍數超過4 倍，排污量及補水量的變化值趨于平緩，節水效果也愈發明顯，這就是我廠將第二循環水場的濃縮倍數保持在2.0 ～4.0 為宜。

2 濃縮倍數的影響因素

2.1 V/Q 比值

在工業循環水設計中，其保有水量與循環水量之比（V/Q）一般為1/3 ～1/5。在循環水系統水量及蒸發量保持不變的情況下，循環水系統的保有水量越小，則其體系中的鹽濃度就越大，濃縮倍數也就越高。在V/Q 的數值較大情況下，可以進一步提升濃縮倍數。

圖1 濃縮倍數與補水量、排污量的關系

2.2 冷卻塔進出口溫差小

在一些循環水系統中會出現設計熱負荷高，而實際運行時溫差小的現象，導致濃縮倍數較低。在設計循環水系統時，熱負荷值估算量過高情況下，溫差應設計為10℃，實際工作過程中，其溫度值遠遠低于設計值，冷卻塔內部的進出水溫大都在6℃左右，所以蒸發量不足，補水量也隨之下降，補入鹽類也就減少，從而導致系統的濃縮倍數較低。

2.3 補充水的水質條件

補充水的水質如硬度、堿度、濁度等指標對濃縮倍數有一定的影響。如果補充水濁度高，會造成系統濁度高，為了避免產生大量的淤泥，保證水質，就要通過旁濾反洗排除大量的污水，就要補充一定量的新鮮水，造成濃縮倍數降低。

2.4 藥劑選擇

循環水中不管是投加緩蝕阻垢劑還是殺菌劑，都有一定的局限性，這些藥劑對循環水水質有限制條件，只有根據工藝條件、水質條件，選擇效果好的水處理劑，才能提高循環水的濃縮倍數。

2.5 設備泄漏造成水質污染

由于裝備檢修質量和長期運行的因素影響，換熱器穿孔泄漏和腐蝕現象時有發生，造成循環水系統工藝介質和循環水污染，使濁度、pH、含油、微生物等指標嚴重超標。為了保證水質，循環水要大排大補，在開展消毒滅菌工作的過程中，會對原油系統的動態平衡產生破壞作用，使得濃縮倍數在低水平狀態下穩定維持。

2.6 系統清洗對濃縮倍數的持續性影響

在對預膜階段進行清洗過程中，循環水系統柜的pH 值大都處于較低水平，維持在3.5 左右，這時，大量酸洗下來一些鐵離子、鈣離子等物質，在換水階段，離子會跟隨水系統的pH 值變化而形成不溶物，此時，由于系統的排污能力較差，不能及時將不溶物排出，導致池子和管道中沉積大量不溶物，待系統清洗結束以后，預膜會進入正常工作狀態下，在未來的兩到三周內，若是關壓發生波動或者系統工藝進行調整，將直接導致濁度的上升和鐵含量的上升，為保障水質的健康，系統會不斷對排水和換水的頻次進行加大，但是，在一定程度對濃縮倍數產生影響，所以，濃縮倍數會受到清洗的持續和長期影響，必須提升對清洗的重視程度。

2.7 監測方法

在日常運行循環水系統過程中，進行濃縮倍數檢測方式大都是依據某一性質或者循環水內部濃度與水中組分濃度的比值進行計算。

但對于這一用來檢測濃縮倍數的組分，要求其不收如加熱、水處理劑、沉積及結構情況下，受到運行條件影響而發生，進行濃縮倍數檢測過程中，以電導率、鉀離子、二氧化硅、鈣離子和氯離子等進行。

3 濃縮倍數管理辦法

循環水濃縮倍數的提高是一個系統的工程，涉及多個方面，只要將濃縮倍數控制在規定的管理指標內，才能節水節約藥劑降低處理費用，才能使系統運行達到最優化。以下是我廠管理濃縮倍數的一些辦法。

3.1 加強循環水的日常管理

（1）循環冷卻水系統日常運行中，嚴控塔池的液位，調整補水與排污量，使水量達到平衡。

（2）日常加強對水質（如濁度、pH、含油等）的管理力度，若數據有異常必須開展排查干預，以迅速找出泄漏源后切除，合理進行工藝處理，以降低工藝介質泄漏而對系統產生的不利影響。

（3）強化地下管線的檢查工作，以減少管線泄漏而發生腐蝕的情況出現，定期對管線閥門和系統構筑物進行檢查，定期保養和維修。

3.2 開好旁濾系統

系統中，水體會不斷循環，大量水分蒸發和濃縮，水腫所包含的雜質和懸浮物的濃度也隨著循環的次數變化而升高，循環水系統的排污量也隨之增加。增加旁濾系統，可以在反沖洗時將雜質通過反洗水排出系統，去除循環水中的大部分懸浮物、黏泥和微生物等，可以有效地改善水質，降低循環水的濃縮倍數，進而有效地降低循環水的排污量。

3.3 加藥管理

通過間斷性加藥、連續加藥、自動控制加藥等方式向循環冷卻水系統中投加緩蝕阻垢劑、殺菌劑，控制水質在規定的工藝指標內，保證系統水質的穩定。

3.4 提高系統的熱負荷

對進出口閥門開度進行調整，以保障冷水器的正常運行，對進口閥進行全開，對出口閥開度進行優化調整，以對熱源與循環水的接觸時間進行演唱，促進系統熱負荷的增加，依據水量、水溫及冷卻塔調節方式，將上塔閥開度進行調整，以幫助循環水進出冷卻塔的溫差盡可能達到設計值。

3.5 選擇合理的監測方法

循環水系統中鉀離子來源少，加入的藥劑也極少帶入鉀離子，此時，鉀離子具有較大的溶解度，運行中會有水不斷析出，所以相對其他分析方法受到干擾較大，選用鉀離子（火焰光度法）作為測定濃縮倍數的標準離子是最合適的。

3.6 降低V/Q 之比

依據循環水系統應用的情況，為保障生產的順利開展，依據降低冷水池的液位的來降低系統保有水量，以促進濃縮倍數的提升，降低水處理過程中藥劑的應用計量，以通過減少殺生劑和清洗預膜劑方式縮減生產成本。

3.7 優化清洗操作

（1）當循環水系統需要清洗預膜時，強化對換水階段處理的重視度，對裝置的進出閥門進行開度調整，對上塔閥門進行開度調整，促進管壓的提升，以降低管道和塔池中的沉積物，避免系統水質頻繁波動，減少排污頻次，從而將濃縮倍數在短時間內提高。

（2）若進行殺菌清洗時臨時采用非氧化性殺菌劑，可不必進行污水排出處理。若是水穩劑無明顯功效，系統濁度為超過規定標準，可進行生產。

4 結語

為了循環水的濃縮倍數的提高，需要技術支持，更需要加強循環水的日常管理。提高循環濃縮倍數雖然能達到節水節約藥劑的效果，但也不是越高越好。要在保證循環水系統正常運行的情況下，使利益得到最大化。在目前運行條件下，我廠第二循環水場的濃縮倍數2 ～4 是比較理想的。