閉式循環(huán)沖洗技術(shù)在石化工程大型循環(huán)水管網(wǎng)中的應(yīng)用

袁智慧，任靜(延長石油煉化公司油田氣化工科技公司，陜西 延安 716000)

0 引言

管網(wǎng)閉式循環(huán)沖洗，就是利用水在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的動(dòng)力以及紊流、渦流、層流狀態(tài)以及水對雜物的浮力作用，迫使管內(nèi)殘存物質(zhì)在流體運(yùn)動(dòng)中懸浮、移動(dòng)、滾動(dòng)，從而使管內(nèi)殘存物質(zhì)隨流體運(yùn)動(dòng)帶出管外或沉積于污水池中或在過濾器內(nèi)清除掉再向管內(nèi)注水使其在管內(nèi)閉式循環(huán)，經(jīng)過多次注水、循環(huán)、排水、再換水、循環(huán)、排水，凈水循環(huán)、排水、再換水的沖洗過程，最終達(dá)到?jīng)_洗質(zhì)量要求[1]。

文章結(jié)合延長油田某項(xiàng)目循環(huán)水管網(wǎng)系統(tǒng)沖洗實(shí)際情況，對大型閉式管網(wǎng)循環(huán)沖洗的工藝進(jìn)行了闡述，通過現(xiàn)場閉式循環(huán)沖洗，以及旁濾在大型閉式循環(huán)沖洗中的工程應(yīng)用，閉式循環(huán)沖洗效果十分理想。

1 工程概況及閉式循環(huán)沖洗工藝流程

延長油田某資源循環(huán)利用項(xiàng)目生產(chǎn)區(qū)占地88.12 hm2，包含6套主要生產(chǎn)裝置以及相配套的10套公輔工程裝置。其中公輔工程中循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行規(guī)模30 000 m3/h，其中包括6座鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)機(jī)械通風(fēng)逆流式消霧節(jié)水型冷卻塔，單塔平面基礎(chǔ)尺寸長×寬：20 m×20 m，配用Φ10.36 m 軸流風(fēng)機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)，單塔冷卻水量5 000 m3/h，設(shè)計(jì)能力達(dá)到5 250 m3/h；4臺(tái)流量10 800 m3/h，揚(yáng)程55 m的循環(huán)水泵，三開一備；一套1 600 m3/h的旁濾設(shè)備；6 000 m3的塔下水池，4 000 m3的吸水池。循環(huán)水供回水總管管徑DN2000，大于DN500的埋地管道總長約7 630 m，循環(huán)水管網(wǎng)總里程超過60 000 m，循環(huán)水系統(tǒng)保有水量約2.6萬立方米。

2 閉式循環(huán)沖洗工藝流程

先沖洗全場埋地主管，再依次沖洗各裝置埋地支管，最后沖洗各裝置地上管道。

3 閉式循環(huán)沖洗實(shí)施方案

3.1 沖洗前準(zhǔn)備

主循環(huán)水管網(wǎng)系統(tǒng)及各裝置循環(huán)水管網(wǎng)系統(tǒng)試壓完成，循環(huán)水塔下末端回水總管加固、支撐完成，各裝置地上循環(huán)水干管臨時(shí)聯(lián)通管道及閥全部安裝就位；循環(huán)水泵安裝調(diào)試完成；塔下水池濾網(wǎng)及旁濾安裝完成，旁濾調(diào)試正常。生產(chǎn)供水、沖洗排水管線均已聯(lián)通，供水水泵和排水水泵調(diào)試完成，能夠正常供水和排水等；沖洗系統(tǒng)已確定，沖洗順序確定，連通管按系統(tǒng)和順序開通或關(guān)閉；上塔管線閥門關(guān)閉，沖洗回水管線閥門打開。

3.2 系統(tǒng)充水

打開生產(chǎn)供水水泵，將生產(chǎn)水引入循環(huán)水場的吸水池和塔下水池，待水池處于90%高液位時(shí)，開啟一臺(tái)循環(huán)水泵將沖洗的系統(tǒng)主干線的供水管和回水管內(nèi)全部注滿水，并在末端排放空氣，充水期間保持生產(chǎn)供水，確保吸水池高液位，直至沖洗干管全部注滿水為止，停止生產(chǎn)水供給。

3.3 全場主干管粗洗循環(huán)

粗細(xì)循環(huán)前，關(guān)閉各裝置界區(qū)閥門，打開界區(qū)連通閥。粗洗循環(huán)從系統(tǒng)充水過程循環(huán)水泵啟泵開始，沖洗回水經(jīng)塔下末端回水總管直接進(jìn)塔下水池，管內(nèi)臟水循環(huán)迫使主管管內(nèi)沉積的砂、礫石、鐵屑、焊渣、泡沫、塑料袋、木渣、手套等各種雜質(zhì)沿水流方向移動(dòng)而最終到達(dá)塔下水池，漂浮物經(jīng)吸水池入口格網(wǎng)攔截至塔下水池，人工進(jìn)行打撈；大顆粒砂和礫石沉積到塔下水池，小顆粒砂和泥土沉積在吸水池，由于全場埋地主干管管徑大，管內(nèi)雜物多，臟水循環(huán)時(shí)間控制在24 h以上，確保管內(nèi)雜物能夠盡可能多的沖洗出。在粗洗循環(huán)回水管出口目測無明顯顆粒物時(shí)，進(jìn)行清洗循環(huán)。

3.4 各裝置內(nèi)干管清洗循環(huán)

清洗循環(huán)前，按照離循環(huán)水場最遠(yuǎn)至最近的沖洗順序，分階段打開各裝置界區(qū)閥門，關(guān)閉界區(qū)連通閥；關(guān)閉地上第一道切斷閥，打開切斷閥前連通閥。每套裝置閉式循環(huán)沖洗時(shí)間為連續(xù)24 h，若循環(huán)沖洗不理想，可以延長沖洗時(shí)間。清洗循環(huán)過程中，隨著各裝置地下主管網(wǎng)的不斷帶入，需不斷向吸水池補(bǔ)充生產(chǎn)水，同時(shí)管道系統(tǒng)水利摩擦阻力損失增大，供回水壓差逐漸增大，當(dāng)供回水管道壓差增加至0.1 MPa時(shí)，增開至兩臺(tái)循環(huán)水泵。最后一套裝置地下管網(wǎng)全部帶入系統(tǒng)進(jìn)行閉式循環(huán)沖洗，沖洗時(shí)間控制在72 h以上，確保管內(nèi)雜物能夠盡可能多的沖洗出。

3.5 塔下水池和吸水池清理

埋地管道清洗完成后，為避免沖洗出的大顆粒砂石、泥土、鐵屑等固體微小雜物進(jìn)入換熱設(shè)備和冷區(qū)設(shè)備中。停止循環(huán)水泵，開啟吸水池排水泵，將沖洗廢水排放至污水系統(tǒng)，對塔下水池和吸水池淤泥進(jìn)行清理，對吸水池進(jìn)口格網(wǎng)進(jìn)行刷洗，水池和格網(wǎng)清洗干凈后，關(guān)閉排水泵，開啟生產(chǎn)供水泵，將吸水池補(bǔ)充至90%高液位。

3.6 各裝置內(nèi)支管凈洗循環(huán)

啟動(dòng)兩臺(tái)循環(huán)水泵，開啟旁濾系統(tǒng)，同時(shí)投用旁濾反洗系統(tǒng)。按照離循環(huán)水場最遠(yuǎn)至最近的沖洗順序，分階段打開各裝置地上第一道切斷閥，關(guān)閉閥前連通閥；打開各用用水設(shè)備進(jìn)出口閥。每套裝置閉式循環(huán)沖洗時(shí)間為72 h，若循環(huán)沖洗不理想，可以延長沖洗時(shí)間。凈洗循環(huán)過程中，隨著各裝置所有用水設(shè)備的不斷帶入，需不斷向吸水池補(bǔ)充生產(chǎn)水，保證循環(huán)水池處于高液位。隨著管道系統(tǒng)的不斷增大，水利摩擦阻力損失隨之增大，供回水壓差逐漸增大，按照設(shè)計(jì)循環(huán)水量，開啟三臺(tái)循環(huán)水泵，完全模擬正常運(yùn)行狀態(tài)。最后一套裝置全部設(shè)備帶入系統(tǒng)進(jìn)行閉式循環(huán)沖洗，最終閉式循環(huán)沖洗回水連續(xù)一周濁度小于10 NTU[2]時(shí)，閉式循環(huán)沖洗完成。

4 旁濾在閉式循環(huán)沖洗中應(yīng)用

該項(xiàng)目循環(huán)水裝置共設(shè)置八套壓力式淺層砂旁濾器，室外露天放置，過濾器每套產(chǎn)水量200 m3/h，總旁濾設(shè)計(jì)規(guī)模1 600 m3/h，占循環(huán)水總量的5.3%。旁濾裝置進(jìn)水管由循環(huán)水回水總管上引出一根DN500 的支管供給，濾后水濁度＜3NTU，過濾后的水利用余壓回塔下水池。反洗為壓力管的自動(dòng)反洗系統(tǒng)，反洗排水收集后進(jìn)入清凈廢水收集池，最終經(jīng)回用水裝置處理后回收利用。本次閉式循環(huán)沖洗過程中除埋地管道沖洗完排污14 000 m3污水外，其余并未進(jìn)行大量排放。其余排水量僅在旁濾反洗后進(jìn)行污水排放，日排水量約為200 m3，整個(gè)閉式循環(huán)沖洗周期48 d內(nèi)旁濾反洗排水9 600 m3，節(jié)水效果十分明顯。旁濾系統(tǒng)的投用，使得閉式循環(huán)沖洗可以連續(xù)進(jìn)行，避免了系統(tǒng)多次注水、循環(huán)、排水、再換水、循環(huán)、排水，凈水循環(huán)、排水、再換水的沖洗過程，大大降低縮短了沖洗時(shí)間和沖洗用水。

在循環(huán)水旁濾投用后，連續(xù)八天對閉式循環(huán)沖洗回水和旁濾產(chǎn)水濁度進(jìn)行記錄，如圖1所示。由圖1可知旁濾處理后回水的濁度均小于3NTU，滿足設(shè)計(jì)要求；旁濾可以降低閉式循環(huán)沖洗水的整體濁度；旁濾產(chǎn)水的水質(zhì)濁度隨回水濁度的增加而增加。

圖1 閉式循環(huán)沖洗濁度記錄圖

在全場循環(huán)水系統(tǒng)閉式循環(huán)凈洗過程中，對每天的閉式循環(huán)沖洗回水濁度進(jìn)行記錄，如圖2所示。由圖2可知，每套裝置的凈水閉式循環(huán)沖洗，沖洗回水濁度均有所增加；裝置循環(huán)水系統(tǒng)越大，沖洗回水濁度增加越大；旁濾對整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)閉式循環(huán)沖洗水的濁度下降具有明顯效果，最終整個(gè)系統(tǒng)沖洗水濁度可以達(dá)到3 NTU以下，沖洗效果遠(yuǎn)大于預(yù)期10 NTU以下，完全可以滿足后期預(yù)膜要求。

圖2 全場循環(huán)水系統(tǒng)閉式循環(huán)凈洗回水濁度記錄圖

5 結(jié)語

閉式循環(huán)沖洗技術(shù)在石油化工大型循環(huán)水系統(tǒng)沖洗中效果十分顯著，節(jié)約大量生產(chǎn)用水，且最終沖洗效果遠(yuǎn)大于預(yù)期要求。采用正式循環(huán)水泵和永久性設(shè)施，即減少了臨時(shí)沖洗設(shè)備的投資，又可以對正式生產(chǎn)設(shè)備和工藝系統(tǒng)性能進(jìn)行考核。旁濾在閉式循環(huán)沖洗過程中，對沖洗水凈化起到關(guān)鍵作用，可以連續(xù)循環(huán)沖洗，大大降低生產(chǎn)用水，節(jié)約沖洗時(shí)間。

閉式循環(huán)沖洗技術(shù)在大型管道系統(tǒng)沖洗過程中應(yīng)用突出，可適用于石化裝置循環(huán)水系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)、市政供熱系統(tǒng)、建筑空調(diào)系統(tǒng)等大型循環(huán)系統(tǒng)的沖洗。閉式循環(huán)沖洗技術(shù)在大型管網(wǎng)沖洗過程中應(yīng)分階段沖洗，先沖洗主干管，再?zèng)_洗支干管，最后沖洗末端小支管和設(shè)備。閉式循環(huán)沖洗技術(shù)在大型管網(wǎng)沖洗過程中盡可能的采用旁濾系統(tǒng)，如無正式的旁濾系統(tǒng)可增加臨時(shí)的石英砂濾池或者壓力式濾罐等大流量過濾設(shè)備。在征得生產(chǎn)運(yùn)行單位同意后，盡量采用正式水泵和永久性設(shè)施，可以減少了臨時(shí)沖洗設(shè)備的投資，節(jié)約大量資金。