合成循環(huán)冷卻水系統(tǒng)存在的問題及處理

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簡介： 通過對湖南金信化工有限公司合成循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中存在的問題，有針對性地從設(shè)備、藥劑、管理等方面進(jìn)行優(yōu)化處理，使水質(zhì)明顯改善。
關(guān)鍵字：合成循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 技術(shù)管理 優(yōu)化運(yùn)行

1 存在的問題

我公司合成循環(huán)水系統(tǒng)主要向合成冰機(jī)、高壓機(jī)、合成塔、銅洗、甲醇塔等設(shè)備提供合格的循環(huán)冷卻水。屬敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，其循環(huán)水量：5000～6000 m³/h，保有水量：1000～1500 m³/h，補(bǔ)充水量：80～120 m³/h，旁濾水量：100～200 m³/h。

為降低消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益，合成循環(huán)冷卻水系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行，即通過規(guī)范操作，提高運(yùn)行人員的技術(shù)水平，合理利用和改造現(xiàn)有的水處理設(shè)施，使系統(tǒng)處理效率最高。同時(shí)，腐蝕率達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)（碳鋼≤0.125mm/a），濁度達(dá)到Ⅱ級水要求（≤20mg/l），循環(huán)水系統(tǒng)處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。由于系統(tǒng)存在以下因素的影響，阻礙了裝置的優(yōu)化運(yùn)行。

1.1 工藝泄漏，水質(zhì)污染嚴(yán)重，濁度嚴(yán)重超標(biāo)

由于冷卻系統(tǒng)中各換熱器、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間較長，均不同程度存在密封和腐蝕問題，導(dǎo)致工藝介質(zhì)外泄，使合成循環(huán)水中富含NH₃、H₂S、CO₂等細(xì)菌生長、繁殖的營養(yǎng)源（循環(huán)水中NH₃含量最高時(shí)達(dá)到17 mg/l），使水中細(xì)菌大量生長，加上油污流入循環(huán)水體（油含量最高時(shí)達(dá)到89mg/l）,油污與懸浮物結(jié)合成污垢,為微生物提供營養(yǎng),都會(huì)使細(xì)菌快速生長，生物粘泥迅速繁殖，從而導(dǎo)致了水體濁度上升，水質(zhì)惡化，合成循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水質(zhì)濁度全年皆大大高于國內(nèi)工業(yè)冷卻水設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的Ⅱ級水標(biāo)準(zhǔn)（參見表１）。它們大大降低了換熱器的換熱效果。與此同時(shí)，垢下腐蝕降低了換熱器的使用壽命。

1.2 旁濾池處理效率低，導(dǎo)致水質(zhì)波動(dòng)

合成循環(huán)水系統(tǒng)配有S775t型 （ Q=240m³/h）旁濾池1座，處理4%的循環(huán)水量。因系統(tǒng)漏氣較大，且回水帶有0.18Mpa余壓，旁濾池回水閥不能開得太大，否則配水井中回水就會(huì)沖出，導(dǎo)致循環(huán)水滲漏損失量增加。因此旁濾池的處理量僅為設(shè)計(jì)值的40%左右，當(dāng)每周一和每周五投加殺生劑時(shí)，濁度會(huì)呈現(xiàn)出周期性升高超標(biāo)現(xiàn)象，水質(zhì)波動(dòng)較大。

1.3 系統(tǒng)周邊環(huán)境惡劣，揚(yáng)塵太大

我公司合成循環(huán)水系統(tǒng)緊挨各化工分廠，處在原煤煤庫和造氣分廠之間，冷卻塔西邊不足10m為我公司主運(yùn)輸煤道，空氣中含有大量粉塵，加上循環(huán)水系統(tǒng)為敞開式，循環(huán)水在冷卻塔內(nèi)反復(fù)與大量工業(yè)大氣接觸，把大量工業(yè)粉塵洗滌下來帶入循環(huán)水中，使懸浮物含量增高。水中懸浮物帶入冷卻系統(tǒng)，會(huì)因流速改變而沉積在換熱設(shè)備和管道中影響熱交換效果。

1.4 管線堵塞

合成循環(huán)水冷卻塔由于使用時(shí)間長，填料老化，填料碎片進(jìn)入水體中，堵塞換熱器管道。同時(shí)系統(tǒng)中生物粘泥生長迅速，引起垢下腐蝕、銹瘤和生物粘泥，使管道過流斷面減小，循環(huán)水流量減少從而降低換熱器的冷卻效果。

1.5 水處理設(shè)施混用，使系統(tǒng)水質(zhì)復(fù)雜化

合成循環(huán)水系統(tǒng)和尿素循環(huán)水系統(tǒng)共用一個(gè)斜管沉淀池，尿素泄漏的NH₃類物質(zhì)和合成泄漏的NH_3、H_2、CO₂、H₂S及油污等混合，使水質(zhì)更加復(fù)雜，水體中生物粘泥在豐富的營養(yǎng)源和適宜的水溫下生長十分迅速。冷卻塔配水板上沉積的生物粘泥有3～5mm厚。

2、處理辦法

2.1 進(jìn)行水處理設(shè)施改造

2.1.1 更換冷卻塔填料

為增加冷卻效果，于2000年元月更換了合成循環(huán)水冷卻塔的填料，采用改性PVC折板波紋型，該種填料抗破碎性和耐壓性好，消除了填料碎片進(jìn)入循環(huán)水中堵塞管道現(xiàn)象。

2.1.2 簡化系統(tǒng)水體介質(zhì)

封堵了原有斜管沉淀池去尿素循環(huán)水管線，將合循、尿循兩系統(tǒng)共用斜管沉淀池改為由合成循環(huán)水系統(tǒng)單用。消除了由于合循、尿循水體中介質(zhì)泄漏互混形成的復(fù)雜水質(zhì)，使單系統(tǒng)水質(zhì)介質(zhì)簡化，降低了處理難度，使水體中生物粘泥的營養(yǎng)源減少，微生物得到有效控制。合成循環(huán)水系統(tǒng)填料運(yùn)行3年多以來表面無粘泥附著，配水板粘泥沉積厚度控制在0.5～1mm，運(yùn)行效果良好。

2.1.3 增設(shè)溢流槽

對斜管沉淀池進(jìn)行技術(shù)改造，在斜管沉淀池上增設(shè)了溢流槽，及時(shí)排除合成泄漏出的油類物質(zhì)，減少了殺菌滅藻劑投加量，降低了水體中污垢含量。

2.1.4 增設(shè)系統(tǒng)旁路試驗(yàn)管

1999年9月增設(shè)了系統(tǒng)旁路試驗(yàn)管，通過對每月的掛片分析系統(tǒng)水質(zhì)發(fā)展趨勢，從而及時(shí)作出調(diào)整，使系統(tǒng)的腐蝕、結(jié)垢率控制在GB范圍之內(nèi)。

2.1.5 加強(qiáng)旁濾池處理效果

旁濾池是凈化系統(tǒng)水質(zhì)的關(guān)鍵設(shè)備。2000年至2002年，我們對旁濾池進(jìn)行了十余次換砂補(bǔ)砂，加強(qiáng)了旁濾池的過濾效果，并先后進(jìn)行了旁濾池加蓋板以增加回水處理量，為防止反洗強(qiáng)度過大時(shí)濾層沖塌，用L65 mm角鋼加固了箅子板。以上措施保證了系統(tǒng)旁濾池長周期正常、穩(wěn)定運(yùn)行。

2.1.6 消除管道堵塞源

為阻擋系統(tǒng)老化了的填料碎片進(jìn)入系統(tǒng)，堵塞水冷器列管，在合循二樓集水槽進(jìn)冷水池端安裝了不銹鋼篩網(wǎng)，徹底解決了填料碎片進(jìn)入系統(tǒng)堵塞換熱器管道的問題。

2.2 清洗預(yù)膜

針對合成循環(huán)水系統(tǒng)垢下腐蝕嚴(yán)重及粘泥生長過快的情況。2000年元月系統(tǒng)進(jìn)行了不停車化學(xué)清洗，之后大量排污置換。清洗后冰機(jī)臥式水冷器進(jìn)水端花板上銹瘤及管道上粘附的生物粘泥全部剝落，露出金屬色。表明系統(tǒng)設(shè)備管線已較干凈。再進(jìn)行36h預(yù)膜，用旁路試驗(yàn)管掛片監(jiān)測，掛片上有明顯的五彩光暈，表明管線、設(shè)備內(nèi)表面覆蓋有一層完整、致密的金屬保護(hù)膜。

2.3 選擇優(yōu)質(zhì)水質(zhì)穩(wěn)定劑，及時(shí)調(diào)整殺菌劑配方

1999年10月，在合成循環(huán)水系統(tǒng)試用目前國內(nèi)工藝較成熟的全有機(jī)磷復(fù)合配方，生物粘泥得到了有效控制，系統(tǒng)冷卻設(shè)備腐蝕、結(jié)垢現(xiàn)象得到明顯改善。同時(shí)為防止某一種殺菌劑的長期使用，使水體中細(xì)菌、生物粘泥的抗藥性相對增強(qiáng)導(dǎo)致水中異養(yǎng)菌呈上升趨勢，自2001年至今，先后調(diào)整更換殺菌劑配方5次，季胺鹽類非氧化性殺生劑與活性溴、二氧化氯、固體活性溴、新潔爾滅等氧化性殺生劑交替使用達(dá)到了很好的殺菌效果，異養(yǎng)菌數(shù)量最高為1х10⁵個(gè)/ml, 最低為0.2х10⁵個(gè)/ml。

2.4 消除泄漏  斷絕污染

工藝介質(zhì)泄漏是系統(tǒng)產(chǎn)生細(xì)菌的主要原因。合成的工藝介質(zhì)（NH₃ H₂S CO₂ H₂）及油污進(jìn)入循環(huán)冷卻水，為細(xì)菌生長提供了豐富的營養(yǎng)，使水體內(nèi)產(chǎn)生大量的生物粘泥，造成水質(zhì)惡化。為防止工藝介質(zhì)的泄漏或及時(shí)找出泄漏點(diǎn)。我們定時(shí)對循環(huán)冷卻水進(jìn)行油含量及NH₃含量分析，了解各換熱器是否有工藝泄漏。一旦發(fā)現(xiàn)有泄漏發(fā)生，立即通知合成氨分廠查找泄漏點(diǎn)，及時(shí)堵漏，保證工藝介質(zhì)不進(jìn)入循環(huán)冷卻水。  

2.5 加強(qiáng)管理

“三分藥劑，七分管理”，為規(guī)范員工操作，2000年開始訂立了《循環(huán)水水質(zhì)過程控制作業(yè)指導(dǎo)書》、《循環(huán)水水質(zhì)過程報(bào)告單》和《循環(huán)水加藥日程表》，進(jìn)行了定崗、定點(diǎn)、定時(shí)、定量的合理化管理，同時(shí)加強(qiáng)了水質(zhì)分析人員的力量，提高了分析頻率，白班分析人員每天兩次對系統(tǒng)循環(huán)冷卻水進(jìn)行全分析。提高分析人員本身素質(zhì)，保證了分析結(jié)果具有及時(shí)性、準(zhǔn)確性，更好地指導(dǎo)操作人員日常操作。同時(shí)設(shè)立了專門人員負(fù)責(zé)循環(huán)水的加藥工作。負(fù)責(zé)檢查、監(jiān)督加藥質(zhì)量和數(shù)量，并根據(jù)分析結(jié)果及時(shí)調(diào)整加藥量，使各工藝指標(biāo)控制在廠控指標(biāo)內(nèi)。達(dá)到保證循環(huán)水水質(zhì)平穩(wěn)運(yùn)行的目的。

3 效果

自1999年8月運(yùn)行至今，經(jīng)過一系列整改，合成循環(huán)冷卻水水質(zhì)有了明顯改善。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,水質(zhì)波動(dòng)小。合成循環(huán)水系統(tǒng)濁度及腐蝕率（參見表２、表３）比1999年有了大幅度下降，并從2000年至今保持水質(zhì)平穩(wěn)。

1999年4～9月，合成冰機(jī)水冷器平均每隔20天要清理1次，自2000年元月至今，僅清理5次，節(jié)省清理費(fèi)用約20萬元。同時(shí)冰機(jī)系統(tǒng)液氨總管高壓出口壓力由1.60～1.77Mpa下降到小于1.44Mpa,高壓機(jī)各段出口氣體溫度合格率由1999年低于50%上升到100%,大大緩減了合成氨生產(chǎn)的壓力,提高了產(chǎn)量，現(xiàn)實(shí)了合成循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的效果。

參考文獻(xiàn)

1. 周本省，《工業(yè)水處理技術(shù)》，化學(xué)工業(yè)出版社，1996年

2. 周本省，《工業(yè)水處理技術(shù)》，化學(xué)工業(yè)部工業(yè)水處理培訓(xùn)中心，1990年

3. 龍荷云，《循環(huán)冷卻水處理》，江蘇科技出版社，1991年

作者簡介

1、 林敏，女，1971年生，漢族，湖南醴陵人，1994年畢業(yè)于湖南大學(xué)衡陽分校給排水工程專業(yè)，給排水助理工程師，現(xiàn)從事給排水及化工工藝設(shè)計(jì)工作。

2、 吳敏，男，1972年生，漢族，湖南新化人，1994年畢業(yè)于湖南大學(xué)衡陽分校給排水工程專業(yè)，給排水助理工程師，現(xiàn)從事循環(huán)水處理管理工作。