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)在運行過程中存在的問題，有針對性地從設備、藥劑、管理等方面進行優(yōu)化處理，使水質明顯改善。
關鍵字：合成循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 技術管理 優(yōu)化運行

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、高壓機、合成塔、銅洗、甲醇塔等設備提供合格的循環(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，補充水量：80～120 m³/h，旁濾水量：100～200 m³/h。

為降低消耗，提高經濟效益，合成循環(huán)冷卻水系統(tǒng)必須實現優(yōu)化運行，即通過規(guī)范操作，提高運行人員的技術水平，合理利用和改造現有的水處理設施，使系統(tǒng)處理效率最高。同時，腐蝕率達到國家標準（碳鋼≤0.125mm/a），濁度達到Ⅱ級水要求（≤20mg/l），循環(huán)水系統(tǒng)處于良好的運行狀態(tài)。由于系統(tǒng)存在以下因素的影響，阻礙了裝置的優(yōu)化運行。

1.1 工藝泄漏，水質污染嚴重，濁度嚴重超標

由于冷卻系統(tǒng)中各換熱器、設備運行時間較長，均不同程度存在密封和腐蝕問題，導致工藝介質外泄，使合成循環(huán)水中富含NH₃、H₂S、CO₂等細菌生長、繁殖的營養(yǎng)源（循環(huán)水中NH₃含量最高時達到17 mg/l），使水中細菌大量生長，加上油污流入循環(huán)水體（油含量最高時達到89mg/l）,油污與懸浮物結合成污垢,為微生物提供營養(yǎng),都會使細菌快速生長，生物粘泥迅速繁殖，從而導致了水體濁度上升，水質惡化，合成循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水質濁度全年皆大大高于國內工業(yè)冷卻水設計規(guī)范中規(guī)定的Ⅱ級水標準（參見表１）。它們大大降低了換熱器的換熱效果。與此同時，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，導致水質波動

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沖出，導致循環(huán)水滲漏損失量增加。因此旁濾池的處理量僅為設計值的40%左右，當每周一和每周五投加殺生劑時，濁度會呈現出周期性升高超標現象，水質波動較大。

1.3 系統(tǒng)周邊環(huán)境惡劣，揚塵太大

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)水在冷卻塔內反復與大量工業(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)，會因流速改變而沉積在換熱設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間長，填料老化，填料碎片進入水體中，堵塞換熱器管道。同時系統(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 水處理設施混用，使系統(tǒng)水質復雜化

合成循環(huán)水系統(tǒng)和尿素循環(huán)水系統(tǒng)共用一個斜管沉淀池，尿素泄漏的NH₃類物質和合成泄漏的NH_3、H_2、CO₂、H₂S及油污等混合，使水質更加復雜，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 進行水處理設施改造

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，消除了填料碎片進入循環(huán)水中堵塞管道現象。

2.1.2 簡化系統(tǒng)水體介質

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、尿循水體中介質泄漏互混形成的復雜水質，使單系統(tǒng)水質介質簡化，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，運行效果良好。

2.1.3 增設溢流槽

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

2.1.4 增設系統(tǒng)旁路試驗管

1999年9月增設了系統(tǒng)旁路試驗管，通過對每月的掛片分析系統(tǒng)水質發(fā)展趨勢，從而及時作出調整，使系統(tǒng)的腐蝕、結垢率控制在GB范圍之內。

2.1.5 加強旁濾池處理效果

旁濾池是凈化系統(tǒng)水質的關鍵設備。2000年至2002年，我們對旁濾池進行了十余次換砂補砂，加強了旁濾池的過濾效果，并先后進行了旁濾池加蓋板以增加回水處理量，為防止反洗強度過大時濾層沖塌，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入系統(tǒng)，堵塞水冷器列管，在合循二樓集水槽進冷水池端安裝了不銹鋼篩網，徹底解決了填料碎片進入系統(tǒng)堵塞換熱器管道的問題。

2.2 清洗預膜

針對合成循環(huán)水系統(tǒng)垢下腐蝕嚴重及粘泥生長過快的情況。2000年元月系統(tǒng)進行了不停車化學清洗，之后大量排污置換。清洗后冰機臥式水冷器進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)設備管線已較干凈。再進行36h預膜，用旁路試驗管掛片監(jiān)測，掛片上有明顯的五彩光暈，表明管線、設備內表面覆蓋有一層完整、致密的金屬保護膜。

2.3 選擇優(yōu)質水質穩(wěn)定劑，及時調整殺菌劑配方

1999年10月，在合成循環(huán)水系統(tǒng)試用目前國內工藝較成熟的全有機磷復合配方，生物粘泥得到了有效控制，系統(tǒng)冷卻設備腐蝕、結垢現象得到明顯改善。同時為防止某一種殺菌劑的長期使用，使水體中細菌、生物粘泥的抗藥性相對增強導致水中異養(yǎng)菌呈上升趨勢，自2001年至今，先后調整更換殺菌劑配方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到了很好的殺菌效果，異養(yǎng)菌數量最高為1х10⁵個/ml, 最低為0.2х10⁵個/ml。

2.4 消除泄漏  斷絕污染

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

2.5 加強管理

“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)水水質過程控制作業(yè)指導書》、《循環(huán)水水質過程報告單》和《循環(huán)水加藥日程表》，進行了定崗、定點、定時、定量的合理化管理，同時加強了水質分析人員的力量，提高了分析頻率，白班分析人員每天兩次對系統(tǒng)循環(huán)冷卻水進行全分析。提高分析人員本身素質，保證了分析結果具有及時性、準確性，更好地指導操作人員日常操作。同時設立了專門人員負責循環(huán)水的加藥工作。負責檢查、監(jiān)督加藥質量和數量，并根據分析結果及時調整加藥量，使各工藝指標控制在廠控指標內。達到保證循環(huán)水水質平穩(wěn)運行的目的。

3 效果

自1999年8月運行至今，經過一系列整改，合成循環(huán)冷卻水水質有了明顯改善。系統(tǒng)運行穩(wěn)定,水質波動小。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年至今保持水質平穩(wěn)。

1999年4～9月，合成冰機水冷器平均每隔20天要清理1次，自2000年元月至今，僅清理5次，節(jié)省清理費用約20萬元。同時冰機系統(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的壓力,提高了產量，現實了合成循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化，達到了經濟運行的效果。

參考文獻

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

2. 周本省，《工業(yè)水處理技術》，化學工業(yè)部工業(yè)水處理培訓中心，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)于湖南大學衡陽分校給排水工程專業(yè)，給排水助理工程師，現從事給排水及化工工藝設計工作。

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