合成循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行總結(jié)

1、合成循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行總結(jié)摘 要本文簡(jiǎn)要介紹了公司合成冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和存在問(wèn)題，繼而有針對(duì)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)鍵詞合成循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行狀況處理措施0 前言江蘇華昌化工股份有限公司是一家以基礎(chǔ)化工為主，精細(xì)化工、生物化工并舉的現(xiàn)代化企業(yè)，公司于 2004 年開(kāi)始搬遷、擴(kuò)建，現(xiàn)已形成年產(chǎn)50 萬(wàn)噸氨醇、 40 萬(wàn)噸尿素的生產(chǎn)能力。公司配套的合成循環(huán)水系統(tǒng)主要向壓縮、合成、尿素、精甲醇四大車間的設(shè)備提供合格的循環(huán)冷卻水，有兩套2000m2雙曲線自然通風(fēng)冷卻塔，屬于敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。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(guò)

2、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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（碳鋼0.125mm/a ），濁度達(dá)到級(jí)水要求（ 20mg/l） 。通過(guò)6 年的不斷努力、摸索，整套合成循環(huán)水系統(tǒng)處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，現(xiàn)將我們對(duì)循環(huán)水的一些看法及做法介紹給大家，一起交流探討。1 工藝流程及主要設(shè)備參數(shù)1.1 系統(tǒng)工藝流程循環(huán)水冷卻通常分為密閉式循環(huán)水冷卻系統(tǒng)和敞開(kāi)式循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。密閉式循環(huán)水冷卻系統(tǒng)中，水是密閉循環(huán)的，水的冷卻不與空氣直接接觸；敞開(kāi)式循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，水的冷卻需要與空氣直接接觸，根據(jù)水與空氣接觸方式的不同，可分為水面冷卻、噴水池冷卻和冷卻塔冷卻等。我公

3、司采用的是冷卻塔冷卻（淋水面積2000m2 ） ，其工藝流程如（圖一）所示：補(bǔ)充水殺菌滅藻劑阻垢劑緩蝕劑排放去后工段過(guò)濾器冷水泵冷水池自然通風(fēng)冷卻塔熱水泵熱水池旁濾水泵合成有壓回水尿素有壓回水無(wú)壓回水排污圖一合成循環(huán)水工藝流程1.2 循環(huán)水系統(tǒng)參數(shù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)循環(huán)水量 m3/h 26000 保有水量 m3/h 18000 蒸發(fā)水量 m3/h 250 補(bǔ)充水量 m3/h 350400 排污水量 m3/h 100150 溫差（最高）8 濃縮倍數(shù)2.0 3.5 旁濾水量2% 系統(tǒng)材質(zhì)碳鋼1.3 循環(huán)水水質(zhì)指標(biāo)項(xiàng)目指標(biāo)ph 7.0 9.0 濁度 ntu 20 電導(dǎo)率 us/cm 2500 鈣離子 mg/l

4、 350 氯離子 mg/l 300 總堿度 mg/l 350 總磷 mg/l 47 總鐵 mg/l 1.0 1.4 主要設(shè)備及型號(hào)序號(hào)名稱型號(hào)技術(shù)參數(shù)數(shù)量（臺(tái)）備注1 臥式冷水離心泵800s-32a q = 5000m3/h h = 32m 6 合成用2 臥式冷水離心泵600s-75a q = 2693m3/h h = 60m 3 尿素用3 臥式熱水離心泵350s-26a q = 1116m3/h h = 21.5m 3 輸送無(wú)壓水4 立式管道泵isg250-32 q = 660m3/h h = 18m 3 旁濾用5 全自動(dòng)無(wú)閥過(guò)濾器sq- -100 q = 100m3/h 濾后濁度 10nt

5、u 3 旁流處理6 全自動(dòng)無(wú)閥過(guò)濾器sq-300 q = 300m3/h 濾后濁度 10ntu 2 旁流處理2 循環(huán)水運(yùn)行現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題2.1 循環(huán)水運(yùn)行狀況循環(huán)冷卻水是工業(yè)用水中的用水大項(xiàng)，占企業(yè)用水總量的50% 90% 。循環(huán)冷卻水由泵送往冷卻系統(tǒng)中各用戶，經(jīng)換熱后溫度升高，被送往冷卻塔進(jìn)行冷卻。在冷卻塔中熱水從塔頂向下噴淋成水滴或水膜狀，空氣則逆向或水平交流流動(dòng)，在氣水接觸過(guò)程中，進(jìn)行熱交換。水溫降至符合冷卻水要求時(shí)，繼續(xù)循環(huán)使用?？諝庥伤斠绯鰰r(shí)帶走水蒸氣，使循環(huán)水中離子含量增加，因此必須補(bǔ)充新鮮水，排出濃縮水，以維持含鹽量在一定濃度，從而保證整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行。補(bǔ)充水的量應(yīng)彌補(bǔ)系統(tǒng)蒸

6、發(fā)、風(fēng)吹（包括飛濺和霧沫夾帶）及排污損失的水量。循環(huán)水與補(bǔ)充水中含鹽量之比，即為該循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)。在一定的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，只要改變補(bǔ)充水的含鹽量，就可以改變循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)，而提高濃縮倍數(shù)是保證整個(gè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵。冷卻水在循環(huán)系統(tǒng)中不斷循環(huán)使用，由于水溫升高、流速變化、蒸發(fā)、各種無(wú)機(jī)離子（如ca2+、cl-、so42-等）和有機(jī)物質(zhì)的濃縮，溶解固體和懸浮物相應(yīng)增加，空氣中污染物如灰塵、雜物、可溶性氣體以及換熱器物料泄漏等，均可進(jìn)入循環(huán)冷卻水，影響水質(zhì)（參見(jiàn)表一），使循環(huán)水系統(tǒng)中的設(shè)備和管道腐蝕、結(jié)垢，造成換熱器傳熱效率降低，過(guò)水?dāng)嗝鏈p少，甚至使設(shè)備管道腐蝕穿孔。表一

7、2008年 2 月因合成烴化水冷器泄漏循環(huán)水分析數(shù)據(jù)表日期項(xiàng)目18 19 20 21 22 23 24 濁度69.3 94.1 73.6 46 41.6 31.5 43.2 總鐵0.68 0.73 1.02 1.06 1.08 1.17 1.13 總磷6.51 9.47 6.73 5.62 2.92 5.86 6.45 2.2 循環(huán)水系統(tǒng)存在的問(wèn)題循環(huán)水系統(tǒng)中結(jié)垢、腐蝕和微生物繁殖是相關(guān)聯(lián)的，污垢和微生物粘泥可以引起垢下腐蝕，而腐蝕產(chǎn)品又形成污垢，從而影響系統(tǒng)的良好運(yùn)行。2.2.1水垢附著在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，碳酸氫鹽的濃度隨蒸發(fā)濃縮而增加。當(dāng)其濃度達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)，或經(jīng)過(guò)傳熱表面水溫升高時(shí)，會(huì)分

8、解生成碳酸鹽沉積在傳熱表面，形成致密的微溶性鹽類水垢，其導(dǎo)熱性能很差（ 1.16w/(m.k) ，鋼材一般為45w/(m.k) ） 。因此，水垢附著，輕則降低換熱器傳熱效率，嚴(yán)重時(shí)，使換熱器堵塞，系統(tǒng)阻力增大，水泵和冷卻塔效率下降，生產(chǎn)能耗增加，產(chǎn)量下降，加快局部腐蝕，甚至造成非正常停產(chǎn)。2.2.2設(shè)備管道腐蝕循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，大量設(shè)備是由金屬制造，長(zhǎng)期使用循環(huán)冷卻水，會(huì)發(fā)生腐蝕穿孔。這是由多種因素造成的，主要有：冷卻水中溶解氧引起的電化學(xué)腐蝕；有害離子（ cl-和 so42-）引起的腐蝕；微生物（厭氧菌、鐵細(xì)菌）引起的腐蝕等。設(shè)備管壁腐蝕穿孔，會(huì)形成滲漏，或工藝介質(zhì)泄露入冷卻水中，損失物料，

9、污染水體，而合成循環(huán)水系統(tǒng)氨污染引起的硝化菌群危害是最主要的。當(dāng)有氨氮物質(zhì)泄漏后，由于nh4+的存在，還會(huì)發(fā)生硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)。硝化細(xì)菌是自養(yǎng)型好氧微生物，由亞硝酸菌和硝酸菌組成，亞硝酸菌將水中的nh3-n 轉(zhuǎn)化為 no2-，而硝酸菌將no2-轉(zhuǎn)化為 no3-。將 1mg 的 nh3-n 轉(zhuǎn)化為 no3-需 4.57mg 氧，同時(shí)消耗約7.14mg 重碳酸鹽堿度 (以 caco3計(jì))。因此，硝化反應(yīng)會(huì)使水中堿度迅速降低，當(dāng)堿度不足時(shí)，導(dǎo)致ph 下降，會(huì)腐蝕管道、設(shè)備及冷卻塔混凝土結(jié)構(gòu)。循環(huán)水由于溫度適宜、陽(yáng)光充足又存在氧飽和的水流和部分缺氧區(qū)，而且濃縮積聚了微生物生長(zhǎng)所需的礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)，

10、氨的進(jìn)入又為微生物的生長(zhǎng)提供了氨態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)源，使得硝化菌、 亞硝化菌等迅速繁殖，從而帶來(lái)一系列的危害。濁度升高， 粘泥量增加， 堵塞噴頭和填料，影響冷卻效果，并且粘泥在管線、換熱器內(nèi)存積，粘泥下會(huì)發(fā)生設(shè)備局部腐蝕，造成經(jīng)濟(jì)損失，影響安全生產(chǎn)。2.2.3微生物的滋生與粘泥在循環(huán)水中，由于養(yǎng)分的濃縮，水溫升高和日光照射，給細(xì)菌和藻類的迅速繁殖創(chuàng)造了條件。細(xì)菌分泌的黏液使水中漂浮的灰塵雜質(zhì)和化學(xué)沉淀物等黏附在一起，形成沉積物附著在傳熱表面，即生物粘泥或軟垢。我公司起初使用的是中磷緩蝕阻垢劑，給菌藻粘泥的滋生提供了大量的營(yíng)養(yǎng)源，造成菌藻粘泥大量繁殖。這些微生物的大量滋生，將給系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重危害，一方面這些

11、物質(zhì)沉積在系統(tǒng)換熱設(shè)備及管道的表面，影響換熱效率；另一方面也容易發(fā)生微生物腐蝕，被覆蓋的金屬表面為貧氧的陽(yáng)極區(qū)，周圍金屬表面成為富氧的陰極區(qū)，這種局部氧濃差作用使覆蓋物下形成孔蝕或坑蝕；另外，菌藻粘泥附著于設(shè)備表面后影響了緩蝕阻垢劑順利到達(dá)設(shè)備表面形成保護(hù)膜。大量的菌藻滋生會(huì)加大大增加殺菌滅藻劑的使用量，增加水處理費(fèi)用。綜上所述，冷卻水長(zhǎng)期循環(huán)使用后，必然會(huì)帶來(lái)結(jié)垢、腐蝕和微生物滋生問(wèn)題。解決好這些問(wèn)題才能穩(wěn)定生產(chǎn)、節(jié)約資源與能源，從而減少環(huán)境污染，提高經(jīng)濟(jì)效益。3 循環(huán)水處理措施3.1 進(jìn)行水處理設(shè)施改造3.1.1更換部分冷卻塔填料及噴頭為增強(qiáng)冷卻效果，公司于2008 年開(kāi)始利用全廠檢修機(jī)會(huì)

12、，將1#、2#雙曲線自然通風(fēng)冷卻塔內(nèi)部分破損、變形的填料（pvc折板波紋型）進(jìn)行更換，對(duì)塔內(nèi)噴頭逐步進(jìn)行檢查，更換堵塞噴頭，同時(shí)將塔內(nèi)配水渠的噴淋管進(jìn)行改造，減少水流阻力，避免末端死角。3.1.2對(duì)系統(tǒng)粘泥進(jìn)行清理因循環(huán)水系統(tǒng)長(zhǎng)周期運(yùn)行，冷卻塔池底積累了大量的淤泥，給微生物的滋生提供了有利的空間，我們利用生產(chǎn)輕負(fù)荷運(yùn)行時(shí)機(jī)，單塔停車，對(duì)池底淤泥進(jìn)行徹底清理，有效控制了微生物的生長(zhǎng)。3.1.3加強(qiáng)旁濾處理效果旁濾是凈化系統(tǒng)水質(zhì)的關(guān)鍵設(shè)備。2008 年末，我們新增了2 臺(tái) 300m3/h 的全自動(dòng)無(wú)閥過(guò)濾器，同時(shí)將原先的旁濾系統(tǒng)排水渠加寬了一倍，解決了加大旁濾量排水益流的問(wèn)題，保證了系統(tǒng)旁濾長(zhǎng)周期

13、正常、穩(wěn)定運(yùn)行。3.1.4從源頭消除管道堵塞為阻擋冷卻塔內(nèi)件老化了的填料進(jìn)行系統(tǒng)，堵塞水冷器列管，在冷卻塔出水暗渠端口安裝了鋼制篩網(wǎng)，定期進(jìn)行清理，徹底解決了填料碎片進(jìn)入系統(tǒng)堵塞換熱器管道的問(wèn)題。3.2 系統(tǒng)清洗預(yù)膜針對(duì)合成循環(huán)水系統(tǒng)垢下腐蝕及粘泥生長(zhǎng)過(guò)快的情況，在一、二期合成循環(huán)水合用之前，2006年 11 月對(duì)兩套系統(tǒng)一起進(jìn)行了不停車化學(xué)清洗，之后大量排污置換。清洗后變換臥式水冷器進(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(cè)，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。3.

14、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2008 年 4月，合成循環(huán)水系統(tǒng)試用目前國(guó)內(nèi)工藝較成熟的低磷復(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(zhǎng)期使用，使水體中細(xì)菌、生物粘泥的抗藥性相對(duì)增強(qiáng)導(dǎo)致水中異養(yǎng)菌呈上升趨勢(shì)，自2008 年至今，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)變化情況，及時(shí)調(diào)整殺菌劑配方，氧化性殺菌劑與非氧化性殺菌劑，非氧化溴類殺菌劑等交替使用達(dá)到了很好的殺菌效果，異養(yǎng)菌數(shù)量為103104cfu/ml。3.4 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、尿素、壓縮、精甲醇的工藝介質(zhì)（nh3、h2s、co2、h2）及油污進(jìn)入循

15、環(huán)冷卻水，為細(xì)菌生長(zhǎng)提供了豐富的營(yíng)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(duì)循環(huán)冷卻水ph 、 總堿度、nh3-n等含量進(jìn)行分析，及時(shí)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，立即通知各車間查找泄漏點(diǎn)，及時(shí)堵漏，保證工藝介質(zhì)不進(jìn)入循環(huán)冷卻水。3.4 加強(qiáng)管理“三分藥劑，七分管理”，為規(guī)范員工操作，2006 年開(kāi)始訂立了循環(huán)水崗位操作規(guī)程，進(jìn)行了定崗、 定點(diǎn)、 定時(shí)、 定量的合理化管理，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)加強(qiáng)了水質(zhì)分析人員的力量，提高了分析頻率，每天進(jìn)行全分析三次，質(zhì)

16、檢科每周對(duì)部分指標(biāo)進(jìn)行抽樣分析。同時(shí)廠家設(shè)立了專門(mén)人員負(fù)責(zé)循環(huán)水的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)工作，負(fù)責(zé)檢查、 監(jiān)督加藥質(zhì)量、 數(shù)量以及分析數(shù)據(jù)，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)控制在公司控指標(biāo)內(nèi)，達(dá)到保證循環(huán)水水質(zhì)平穩(wěn)運(yùn)行的目的。4 結(jié)論自 2005 年 5 月運(yùn)行至今，經(jīng)過(guò)一系列整改，合成循環(huán)冷卻水水質(zhì)有了明顯改善（參見(jiàn)表），表二 20072010 同期水質(zhì)分析數(shù)據(jù)比較目前系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，濁度、總鐵、ph、腐蝕率、污垢熱阻、異氧菌總數(shù)等主要指標(biāo)均控制較好，濃縮倍數(shù)控制在24，大大降低了設(shè)備、管道的腐蝕率，提高了生產(chǎn)的運(yùn)行周期和能力，且排污量和藥劑成本基本實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。日期項(xiàng)目ph 濁度(ntu) 電導(dǎo)率(us/cm) 鈣硬度(mg/l) 總鐵(mg/l) 總堿度(mg/l) 氯離子(mg/l) 總磷(mg/l) 氨氮（ mg/l ）濃縮倍數(shù)20