合成循环冷却水系统存在的问题及处理

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简介： 通过对湖南金信化工有限公司合成循环冷却水系统在运行过程中存在的问题，有针对性地从设备、药剂、管理等方面进行优化处理，使水质明显改善。
关键字：合成循环冷却水系统 技术管理 优化运行

1 存在的问题

我公司合成循环水系统主要向合成冰机、高压机、合成塔、铜洗、甲醇塔等设备提供合格的循环冷却水。属敞开式循环冷却水系统，其循环水量：5000～6000 m³/h，保有水量：1000～1500 m³/h，补充水量：80～120 m³/h，旁滤水量：100～200 m³/h。

为降低消耗，提高经济效益，合成循环冷却水系统必须实现优化运行，即通过规范操作，提高运行人员的技术水平，合理利用和改造现有的水处理设施，使系统处理效率最高。同时，腐蚀率达到国家标准（碳钢≤0.125mm/a），浊度达到Ⅱ级水要求（≤20mg/l），循环水系统处于良好的运行状态。由于系统存在以下因素的影响，阻碍了装置的优化运行。

1.1 工艺泄漏，水质污染严重，浊度严重超标

由于冷却系统中各换热器、设备运行时间较长，均不同程度存在密封和腐蚀问题，导致工艺介质外泄，使合成循环水中富含NH₃、H₂S、CO₂等细菌生长、繁殖的营养源（循环水中NH₃含量最高时达到17 mg/l），使水中细菌大量生长，加上油污流入循环水体（油含量最高时达到89mg/l）,油污与悬浮物结合成污垢,为微生物提供营养,都会使细菌快速生长，生物粘泥迅速繁殖，从而导致了水体浊度上升，水质恶化，合成循环冷却水系统水质浊度全年皆大大高于国内工业冷却水设计规范中规定的Ⅱ级水标准（参见表１）。它们大大降低了换热器的换热效果。与此同时，垢下腐蚀降低了换热器的使用寿命。

1.2 旁滤池处理效率低，导致水质波动

合成循环水系统配有S775t型 （ Q=240m³/h）旁滤池1座，处理4%的循环水量。因系统漏气较大，且回水带有0.18Mpa余压，旁滤池回水阀不能开得太大，否则配水井中回水就会冲出，导致循环水渗漏损失量增加。因此旁滤池的处理量仅为设计值的40%左右，当每周一和每周五投加杀生剂时，浊度会呈现出周期性升高超标现象，水质波动较大。

1.3 系统周边环境恶劣，扬尘太大

我公司合成循环水系统紧挨各化工分厂，处在原煤煤库和造气分厂之间，冷却塔西边不足10m为我公司主运输煤道，空气中含有大量粉尘，加上循环水系统为敞开式，循环水在冷却塔内反复与大量工业大气接触，把大量工业粉尘洗涤下来带入循环水中，使悬浮物含量增高。水中悬浮物带入冷却系统，会因流速改变而沉积在换热设备和管道中影响热交换效果。

1.4 管线堵塞

合成循环水冷却塔由于使用时间长，填料老化，填料碎片进入水体中，堵塞换热器管道。同时系统中生物粘泥生长迅速，引起垢下腐蚀、锈瘤和生物粘泥，使管道过流断面减小，循环水流量减少从而降低换热器的冷却效果。

1.5 水处理设施混用，使系统水质复杂化

合成循环水系统和尿素循环水系统共用一个斜管沉淀池，尿素泄漏的NH₃类物质和合成泄漏的NH_3、H_2、CO₂、H₂S及油污等混合，使水质更加复杂，水体中生物粘泥在丰富的营养源和适宜的水温下生长十分迅速。冷却塔配水板上沉积的生物粘泥有3～5mm厚。

2、处理办法

2.1 进行水处理设施改造

2.1.1 更换冷却塔填料

为增加冷却效果，于2000年元月更换了合成循环水冷却塔的填料，采用改性PVC折板波纹型，该种填料抗破碎性和耐压性好，消除了填料碎片进入循环水中堵塞管道现象。

2.1.2 简化系统水体介质

封堵了原有斜管沉淀池去尿素循环水管线，将合循、尿循两系统共用斜管沉淀池改为由合成循环水系统单用。消除了由于合循、尿循水体中介质泄漏互混形成的复杂水质，使单系统水质介质简化，降低了处理难度，使水体中生物粘泥的营养源减少，微生物得到有效控制。合成循环水系统填料运行3年多以来表面无粘泥附着，配水板粘泥沉积厚度控制在0.5～1mm，运行效果良好。

2.1.3 增设溢流槽

对斜管沉淀池进行技术改造，在斜管沉淀池上增设了溢流槽，及时排除合成泄漏出的油类物质，减少了杀菌灭藻剂投加量，降低了水体中污垢含量。

2.1.4 增设系统旁路试验管

1999年9月增设了系统旁路试验管，通过对每月的挂片分析系统水质发展趋势，从而及时作出调整，使系统的腐蚀、结垢率控制在GB范围之内。

2.1.5 加强旁滤池处理效果

旁滤池是净化系统水质的关键设备。2000年至2002年，我们对旁滤池进行了十余次换砂补砂，加强了旁滤池的过滤效果，并先后进行了旁滤池加盖板以增加回水处理量，为防止反洗强度过大时滤层冲塌，用L65 mm角钢加固了箅子板。以上措施保证了系统旁滤池长周期正常、稳定运行。

2.1.6 消除管道堵塞源

为阻挡系统老化了的填料碎片进入系统，堵塞水冷器列管，在合循二楼集水槽进冷水池端安装了不锈钢筛网，彻底解决了填料碎片进入系统堵塞换热器管道的问题。

2.2 清洗预膜

针对合成循环水系统垢下腐蚀严重及粘泥生长过快的情况。2000年元月系统进行了不停车化学清洗，之后大量排污置换。清洗后冰机卧式水冷器进水端花板上锈瘤及管道上粘附的生物粘泥全部剥落，露出金属色。表明系统设备管线已较干净。再进行36h预膜，用旁路试验管挂片监测，挂片上有明显的五彩光晕，表明管线、设备内表面覆盖有一层完整、致密的金属保护膜。

2.3 选择优质水质稳定剂，及时调整杀菌剂配方

1999年10月，在合成循环水系统试用目前国内工艺较成熟的全有机磷复合配方，生物粘泥得到了有效控制，系统冷却设备腐蚀、结垢现象得到明显改善。同时为防止某一种杀菌剂的长期使用，使水体中细菌、生物粘泥的抗药性相对增强导致水中异养菌呈上升趋势，自2001年至今，先后调整更换杀菌剂配方5次，季胺盐类非氧化性杀生剂与活性溴、二氧化氯、固体活性溴、新洁尔灭等氧化性杀生剂交替使用达到了很好的杀菌效果，异养菌数量最高为1х10⁵个/ml, 最低为0.2х10⁵个/ml。

2.4 消除泄漏  断绝污染

工艺介质泄漏是系统产生细菌的主要原因。合成的工艺介质（NH₃ H₂S CO₂ H₂）及油污进入循环冷却水，为细菌生长提供了丰富的营养，使水体内产生大量的生物粘泥，造成水质恶化。为防止工艺介质的泄漏或及时找出泄漏点。我们定时对循环冷却水进行油含量及NH₃含量分析，了解各换热器是否有工艺泄漏。一旦发现有泄漏发生，立即通知合成氨分厂查找泄漏点，及时堵漏，保证工艺介质不进入循环冷却水。  

2.5 加强管理

“三分药剂，七分管理”，为规范员工操作，2000年开始订立了《循环水水质过程控制作业指导书》、《循环水水质过程报告单》和《循环水加药日程表》，进行了定岗、定点、定时、定量的合理化管理，同时加强了水质分析人员的力量，提高了分析频率，白班分析人员每天两次对系统循环冷却水进行全分析。提高分析人员本身素质，保证了分析结果具有及时性、准确性，更好地指导操作人员日常操作。同时设立了专门人员负责循环水的加药工作。负责检查、监督加药质量和数量，并根据分析结果及时调整加药量，使各工艺指标控制在厂控指标内。达到保证循环水水质平稳运行的目的。

3 效果

自1999年8月运行至今，经过一系列整改，合成循环冷却水水质有了明显改善。系统运行稳定,水质波动小。合成循环水系统浊度及腐蚀率（参见表２、表３）比1999年有了大幅度下降，并从2000年至今保持水质平稳。

1999年4～9月，合成冰机水冷器平均每隔20天要清理1次，自2000年元月至今，仅清理5次，节省清理费用约20万元。同时冰机系统液氨总管高压出口压力由1.60～1.77Mpa下降到小于1.44Mpa,高压机各段出口气体温度合格率由1999年低于50%上升到100%,大大缓减了合成氨生产的压力,提高了产量，现实了合成循环冷却水系统的优化，达到了经济运行的效果。

参考文献

1. 周本省，《工业水处理技术》，化学工业出版社，1996年

2. 周本省，《工业水处理技术》，化学工业部工业水处理培训中心，1990年

3. 龙荷云，《循环冷却水处理》，江苏科技出版社，1991年

作者简介

1、 林敏，女，1971年生，汉族，湖南醴陵人，1994年毕业于湖南大学衡阳分校给排水工程专业，给排水助理工程师，现从事给排水及化工工艺设计工作。

2、 吴敏，男，1972年生，汉族，湖南新化人，1994年毕业于湖南大学衡阳分校给排水工程专业，给排水助理工程师，现从事循环水处理管理工作。