化工循环水系统存在问题及应对措施

化工循环水系统存在问题及应对措施

邹朋

兖矿新疆煤化工有限公司，新疆乌鲁木齐市甘泉堡工业园， 830011

摘要：石油炼制和化工行业对水资源依赖程度较高，属高耗水行业，也是我国节水减排重点关注的行业。循环水系统在工业生产中应用广泛，节能节水空间巨大，介绍循环水系统运行过程中存在的问题，提出循环水系统中常用的水处理措施，生产装置处理能力得到有效提升。

关键词：化工；循环水系统

引言

丙烯制冷压缩机是乙烯装置的心脏，也是影响生产稳定的关键设备。丙烯制冷压缩机平稳运行，才能保证乙烯稳产高产，最终实现效益最大化。而循环水对装置平稳生产，增收创效，起着保驾护航的作用。

1循环水系统及存在问题

1.1循环水系统简介

在工业生产中，为满足工艺装置的正常运行，循环水系统需要源源不断的为其输送符合要求的冷却水。循环水系统虽为生产辅助系统，但应用非常广泛，加之技术、管理比较粗放，节能潜力巨大。而敞开式循环水系统在工业企业中应用又最为广泛。其主要工艺流程是通过循环水泵冷却水被送至工艺换热器，经过热交换，冷却水温度升高，借助余压，升温后的热水进入冷却塔，通过淋水填料与进入塔内的空气进行热量交换而重新冷却。

1.2存在问题

循环水系统的正常运行是我厂生产运行的基本保障，循环水系统运行管理中常常会遇到的设备结垢、腐蚀、生物粘泥堵塞等等，这些情况都会降低换热器效率或损坏换热器设备。

2化工循环水系统存在问题及应对措施

2.1化工循环热水温度高的原因和解决措施

2.1.1烯烃热负荷超过循环水冷却能力

对烯烃装置近期的运行数据进行整理，发现烯烃装置的热负荷超过循环水的冷却能力。特别是夏天，循环冷水与热水温差最高接近14℃，平均10.97℃，已超过设计能力。

2.1.2降低化工循环水的热负荷

要降低烯烃装置的循环热水温度，就需要降低化工循环水的热负荷。化工循环水原供应烯烃装置、聚丙烯装置、聚乙烯装置和丁二烯装置，新建循环水场后，聚丙烯、丁二烯装置已由循环水场供应循环水。目前化工循环水负荷中，烯烃装置占73.24%，聚乙烯装置占20.56%。西区循环水场可扩能至4万t/h，可消化聚乙烯装置的循环水量。故利用停工大检修的机会，分别在循环水场的循环冷水与循环热水主管线上增设了甩头和控制阀。

2.2换热器结垢的原因和解决措施

2.2.1换热器结垢的原因

因烯烃装置与循环水进行热交换的冷却器系统存在着工艺侧长期泄漏，个别换热器大检修开工后仅3个月就出现了泄漏。曾对烯烃装置进行过排查，发现换热设备存在泄漏。且因泄漏，导致化工循环水水质中的COD浓度上升,因烯烃装置循环水COD浓度上升，造成其浊度上升，浓缩倍数下降，导致粘泥沉积，换热器结垢。

2.2.2针对泄漏采取的措施

在泄漏点投加杀菌剂，既能快速避免因工艺侧泄漏而为微生物提供营养源，导致微生物滋生，产生生物粘泥；又能减少药剂投加量。针对烯烃装置压缩机段间冷却器E20204、丙烯单元E50501因泄漏长期带病运行的情况，除正常投加常规氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂外，将余氯≤0.25mg/L为控制标准，加大次氯酸钠投加量和频次来进行应急杀菌处理。《工业循环冷却水处理设计规范》（GB/T50050－2017）规定循环水余氯为0.1~0.5mg/L。据此，重新调整循环水系统药剂投加量。

2.3针对浊度采取的措施

2.3.1循环水浊度高的危害

循环冷却水系统在运行过程中，悬浮于冷却水中的污泥会牢固地附着在设备表面上，产生污垢热阻，影响换热效率；另一方面，悬浮物黏附在金属表面，将形成氧的浓差电池，引起垢下腐蚀。悬浮物与微生物尸体也是营养源的载体，会加速微生物繁殖。

2.3.2降低循环水浊度的措施

1）严控循环水补充水的浊度

净化站加强对源水水质和微涡絮凝高效斜板沉淀池及V型滤池出水水质的在线监控，依据源水水质调整PAC投加量，沉淀池及时排泥以及对滤池进行反冲洗等措施来控制循环水补充水浊度低于控制指标。

2）改善旁滤系统，提高过滤效果

具体采取了更换旁滤罐虹吸管，避免漏气，影响过滤效果；调整旁滤罐设备运行策略，旁滤设施的砂滤层由一年更换一次改为半年一次；调整旁滤设施的操作，由自动反冲洗改为每天进行一次手动反冲洗；在不能增加旁滤量的情况下，在旁滤进口，创造添加助滤剂和针对性杀菌剂的加注设施，改善旁滤效果，使滤后水浊度有所降低。在旁滤量受限的情况下，加大循环水塔池底部排污量。上述措施实施后，在运行过程中，发现现场降浊效果十分有限，无法将循环水浊度降到控制指标以下。

3）现有旁滤系统存在的问题

经过分析，发现现有旁滤系统存在如下问题：①旁滤量过低。相关规范规定，旁滤水量宜为循环水量的1%~5%，旁流过滤器出水浊度应小于3NTU。而化工循环水的旁滤能力靠下限。同行企业旁滤量多接近5%。②旁滤罐选型不合适，过滤效果差。化工循环水所用旁滤罐为重力式无阀过滤器，且进水采用的循环热水（压力低）。净化站生产给水即循环水系统补充水处理装置砂滤器石英砂滤料粒径为0.9~1.2mm，旁滤罐石英砂滤料粒径为1.2~1.6mm，过滤器过滤时此类粒径的石英砂滤料对悬浮物无法起到拦截作用，导致水中的绝大部分悬浮物直接穿透滤料层，间接造成了出水水质与进水水质相比无明显改善；由于滤料层中没有截留到悬浮物，整个滤料层上下长时间仍处于一个压差接近零的状态，此种情况导致了系统中虹吸上升管水位无法上升，无法与虹吸下降管中的水汇合在一起，从而造成系统长时间不能形成反洗，导致旁滤罐除浊效率不高，平均43.12%。故无阀过滤器只适用于循环水水质正常时的工况。若遇上工艺介质频繁泄漏，则除浊效果异常差。

4）改进旁滤系统效果差的措施

因化工循环水旁滤系统设计能力仅满足系统正常运行或偶然泄漏的工况，在烯烃装置内部长期连续泄漏状态下，其应急能力严重不足，导致系统浊度超标。故应改造化工循环水旁滤系统，增加滤速、滤量，缩短浊度指标恢复到正常的时间。因烯烃的泄漏长期存在，故旁滤水量应选循环水量的5%，即2868.33t/h。经过反复比选和招投标后，最终选用了SHMF-3000＊5全自动过滤器（简称撬装旁滤），撬装旁滤用石英砂作滤料，通过滤料进行截污清洗，当滤料因截留过量的机械杂质而影响其正常工作时，过滤器设置的反冲刷系统对滤料进行反洗。运用逆向进水，使过滤器内砂滤层松动，可使粘附于填料外表的截留物剥离并被反冲水流带走，有利于排除滤层中的沉渣、悬浮物等，避免滤料板结。

2.4撬装旁滤投用后的效果

撬装旁滤投用后，尽管烯烃泄漏状态未发生改变，但循环水浊度却得到快速下降，详见表8。且撬装旁滤投用后，因浓缩倍数上升，循环水补水量减少20.05%。

结束语

循环水是生产装置的“血液”，浊度的变化会对水质产生很大的影响。针对存在长期持续泄漏的循环水系统，应先快速找到泄漏点，在泄漏点投加杀菌剂，避免微生物滋生；然后将旁滤水量选为循环水量的5%。且采用压力式的过滤系统，才能尽快降低循环水的浊度，避免因换热设备腐蚀和结垢使生产装置处理能力受到约束的状况发生。

参考文献

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