循環水對換熱器運行情況的影響

趙亞洲，牛 歡

（新疆心連心能源化工有限公司，新疆昌吉 832200）

我廠在2020年中修對換熱器進行拆檢時，發現合成循環水系統中個別換熱器存在污泥沉積、結垢的現象。E3118換熱器打開以后有較厚的泥垢；E1805與氮壓機級間換熱器存在泄漏。現從循環水的角度分析出現該問題的原因。

1 具體情況

1.1 監控指標

為了及時了解循環水各項參數的變化以便能及時進行調整加藥以及砂濾器的反洗周期，從而保證循環水換熱器的正常運行，則需要對循環水水質進行定期監測，所以我廠根據要求共制定了12項常規檢測項目，如表1所示。

表1 循環水日常監控項目及控制指標

由表1可知，目前我廠的循環水日常監控指標符合《GB/T 50050—2017 工業循環冷卻水處理設計規范》3.13與9.0.8的要求，可以滿足循環水水質情況的日常監控。

1.2 水質情況

對比2019年與2020年循環水水質分析數據發現（表2），以下控制指標存在異常：

表2 各循環水2019年與2020年濁度對比

濁度（≤20NTU）：各個循環水補水均有原水（水廠來水），由于新疆氣候原因，每年的3月至6月開始進入雨季導致水廠來水濁度升高，從而影響循環水的補水水質。在2019年各個循環水均出現了濁度長時間超標的現象，影響換熱器運行，尤其是空分換熱器。在中修時，對各個循環水進行清池，重新進行補水，水廠來水情況有所好轉，各個循環水濁度也開始下降，循環水水質情況有所改善。2020年經與循環水藥劑廠家結合，水廠來水濁度開始上升時，開始對各個循環水投加絮凝劑并加大排污，及時控制循環水濁度，所以在2020年各循環水水質相對于2019年有所好轉，未出現長達幾個月嚴重超表的現象，但仍有超標現象。

COD（＜40mg/L）：在2020年10月中旬，合成循環水出現了COD突升，經過排查、論證，發現屬于殺菌不及時導致水體中出現硝化菌，由于E1805泄漏導致，造成合成循環水氨氮長期處于超標狀態，在硝化菌的作用下，由氨氮轉化為硝酸根、亞硝酸根，該反應為耗氧反應，從而影響了循環水的COD情況，但氨氮不屬于循環水的日常監控范圍，沒有及時發現此過程，導致合成循環水COD急劇升高。后經過結合納爾科藥劑廠家加大殺菌劑，增大排污以后，11月初合成循環水水質恢復正常。但結合《GB/T 50050—2017 工業循環冷卻水處理設計規范》中水質參數要求循環水COD的控制要求遠高于我廠控制指標，所以認為此次循環水COD 的升高對其循環水換熱器影響較小。

1.3 流量情況

目前合成循環水循環量為16 000m3/h，循環冷卻水的總管流速維持在3m/s，基本上可以達到要求。但在2019年年底甲醇項目開車以后，其循環水也為合成循環水，并且在合成循環水系統的最前端，分流出去一部分水量，導致后工段的循環水水量減少。

由于此次出現問題的換熱器均集中在合成循環水系統上，合成循環水藥劑廠家懷疑是合成循環水流量過低，造成換熱器發生污泥沉積，于是在2020年中修以后對合成循環水系統的主要換熱器的流量進行了測量，對比數據發現（表3），大多數的換熱器流量都低于設計流量，通過計算發現，除個別換熱器流速大于1.0m/s以外，大多數管程換熱器的流速都集中在0.6～0.8m/s。

表3 合成循環水各換熱器的流速、流量情況

根據《GB/T 50050—2017 工業循環冷卻水處理設計規范》3.1.5中的要求：“①循環冷卻水管程流速應大于1m/s；②循環冷卻水殼程流速應大于0.3m/s”。經過對比發現，就目前合成循環水系統的換熱器循環水流速存在偏小的現象。流速越低，帶來的腐蝕風險越大。

中修時檢查個換熱器的具體情況如下。

1.3.1 凈化E3118

該換熱器在2020年中修時，打開發現換熱器水路的列管中存在較多的污泥，質地偏軟。在2019年合成循環水水質較差的情況，在E3112表面狀況良好的情況下，未對E3118打開進行檢查沖洗，導致在循環水水量減少、流速減小的情況下發生了污泥堆積。

1.3.2 合成E1805

2019年中修時，對其進行反沖洗，沖洗水較為干凈，打開檢查時，共對7根列管進行堵漏。到2020年中修在對其進行反沖洗是發現沖洗水非常渾濁，懷疑換熱器表面存在污泥沉積現象。打開檢查時，共對15根列管進行堵漏，說明E1805的腐蝕情況加劇。

1.3.3 氣化車間氮壓機級間冷卻器

該換熱器在合成循環水的最末端，長時間的循環水壓力不到0.2MPa，水量嚴重不足，導致循環水中的泥沙與懸浮物不能被帶走，從而發生污泥沉積，導致腐蝕。

1.3.4 空分凝汽器換熱器

該換熱器的在2019年中修打開時，水路存在大量的污泥，質地偏黃、偏硬，經過沖洗以后，投入運行；在2020年中修打開時發現，換熱器水路情況相對于2019年來說，有所改善，表面為一層薄薄的污泥，質地偏軟。

1.3.5 普遍情況

換熱器內部存在碎填料，有少量石子，易造成換熱器列管堵塞，造成不過水的現象，從而形成腐蝕。

2 原因分析

2.1 循環水濁度長期超標

目前我廠的循環水補水組成部分為：水廠來水、回用水、脫鹽水濃水、脫鹽水廢水池的水。其中水廠來水的水質完全不受控。根據2019年、2020年這兩年的運行情況以及新疆氣候特點來看，在每年的4—8月水廠來水濁度完全不受控，導致各循環水的濁度嚴重超標，從而影響換熱器的運行效果。

2.2 循環水用戶增多，后工段水量下降

2019年底甲醇項目開車以后，在合成循環水主管上分流，導致后工段換熱器循環水水量均減少，尤其是高層換熱器（E3118）和末端換熱器（氮壓機級間換熱器）。在循環水濁度較高的情況下，換熱器更易發生污泥沉積現象，從而發生腐蝕。

2.3 其他

循環水涼水塔填料存在風化現象，在循環水的運行過程中，將填料碎片帶至換熱器內部。吸水池濾網孔徑較大，不能將小石子完全過濾，而循環水泵進口無濾網，導致石子進入循環水系統，易導致列管式換熱堵塞，從而影響局部流速，進行腐蝕最終導致泄漏

2.4 小結

經過長時間的分析和調查發現，當循環水的流速過低加上循環水濁度超標，是各個循環水換熱器結垢，從而導致垢下腐蝕是主要原因。

3 解決方法與對策

1）在2021年計劃對原水進行技改，增加原水凈化系統，確保循環水補水的水質情況。

2）結合各循壞水藥劑廠家定期對循環水運行情況進行分析，即使調整各類藥劑，避免因加藥不對而引起循環水水質問題的發生。

3）定期對各個循環水的掛片進行檢查稱重，及時檢測循環水水質的腐蝕情況。

4）利用便攜式超聲波流量儀對各個循環水換熱器目前的運行流量進行測量，及時發現流量較低的換熱器，并制定下一步調整措施。

5）在2021年將對各循環水涼水塔填料進行更換以及在各循環水泵進口增加濾網，從而解決填料碎片與碎石子的問題。