循環(huán)水系統(tǒng)溫度升高的原因分析及解決方案

付榮卿 ，喬志軍，梁明暉 ，郭一平 ，張國輝

（1.陜西省延長石油集團榆林煤化有限責任公司，陜西榆林 719000；2.陜西省石油化工研究設計院，陜西西安 710054）

循環(huán)水系統(tǒng)工藝泄漏是指循環(huán)水系統(tǒng)水冷卻器內(nèi)換熱管發(fā)生穿孔或破裂，使各種工藝物料進放到循環(huán)水中的現(xiàn)象[1]。循環(huán)水系統(tǒng)是密閉循環(huán)系統(tǒng)，一旦被污染，得不到及時處理，水質(zhì)將發(fā)生變化，給循環(huán)水系統(tǒng)造成較大危害，泄漏時間越長，對循環(huán)水系統(tǒng)危害越嚴重。同時泄漏介質(zhì)給循環(huán)水系統(tǒng)中微生物的迅猛繁殖提供了豐富的營養(yǎng)物，隨著時間的推移，泄漏介質(zhì)及其變性物被微生物所消耗。迅猛繁殖的細菌、細菌代謝產(chǎn)物及其所粘附的泥沙形成了危害更大的生物粘泥。因為生物粘泥附著的地方，將成為垢下腐蝕及點蝕的部位，容易導致冷卻器管束的泄漏[2]。隨之而來循環(huán)水系統(tǒng)用大量新鮮水置換，造成水資源的嚴重浪費，不符合節(jié)能減排和科學發(fā)展觀的要求，所以一旦出現(xiàn)附著粘泥現(xiàn)象，必須系統(tǒng)地分析粘泥的成因，采取相應的措施以清除粘泥并防止粘泥的再次生成，才能保證循環(huán)水系統(tǒng)和工藝裝置安全、穩(wěn)定、長周期、滿負荷地運行[3]。

1 循環(huán)水系統(tǒng)存在的問題

榆林煤化有限公司供排水車間的循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)水量23 000 m3/h，保有水量8 900 m3。2011年11月10日以來，循環(huán)水系統(tǒng)濁度、總磷、COD等指標一切正常，雖然冷卻水冷卻塔的溫差變化不大，但上水和回水溫度卻持續(xù)上升，維持在很高的溫度，以至于影響到了工廠的正常運行（見表1）。在這里，從自身的調(diào)試實踐出發(fā)，深入分析了榆林煤化循環(huán)水系統(tǒng)水溫升高的原因，提出了不停車在線剝離清洗處理方案。

表1 循環(huán)水系統(tǒng)數(shù)據(jù)指標Table1 Normal and abnormal index of circulating water systerm

2 溫度升高的原因分析

榆林煤化循環(huán)冷卻水系統(tǒng)自2011年9月大修后，由于甲醇和醋酸最近產(chǎn)量的加大，導致熱負荷增加，同時始終在甲醇、醋酸泄漏狀態(tài)下運行。為了盡快解決這一問題，于11月16日下午打開了冷卻塔的上層填料，觀察到填料內(nèi)存在較多的微生物粘泥，生物粘泥附在換熱管壁上，除了會形成氧的濃差電池引起腐蝕外，它們還會使冷卻水的流量減少，從而導致了冷卻塔的降溫效率下降[4-5]，導致循環(huán)水系統(tǒng)水溫升高。在生物膜形成過程中，最初可能是由機械原因引起的，表面的凸凹不平，為微生物的“拋錨”提供了條件，由于經(jīng)常出現(xiàn)工藝介質(zhì)如醋酸甲醇的泄漏，進入循環(huán)水系統(tǒng)后，給異養(yǎng)菌提供了有機營養(yǎng)源，加劇了細菌在粘泥表面的繁殖，細菌分泌的粘液將無機垢、灰塵顆粒、腐蝕產(chǎn)物等粘結在一起形成粘泥沉積物，附著在管壁、塔壁上以及冷卻塔填料中。

3 清洗方案

根據(jù)現(xiàn)場的情況，為了降低水溫，同時確保工廠的正常運行，擬采取如下處理方案。

表2 兩次在線剝離清洗操作指標Table2 The operation index of two times cleaning online

（1）對循環(huán)水系統(tǒng)的水進行置換。

（2）連續(xù)性投加液氯。在系統(tǒng)中的有效殺菌成分是余氯，余氯的量要控制在0.5～1.0 mg/L的范圍內(nèi)效果才能達到最優(yōu)，通過控制“余氯量”來投加液氯量。

（3）沖擊性投加非氧化殺菌劑，根據(jù)殺菌實驗測定，采用混合非氧化殺菌劑溶液殺菌效果較好。投加量為150～300 kg，投加頻率為7～10 d?？刂朴嗦仍?0.5～1.0 mg/L的范圍內(nèi)運行12～36 h后，投加非氧化殺菌劑。目的是氧化型殺菌劑和非氧化型殺菌劑同時作用在微生物粘泥上的效果最好。

（4）但由于受系統(tǒng)設計和現(xiàn)場補、排水的限制，系統(tǒng)未能及時進行有效置換，濁度一直在高于40 mg/L，COD在300～1 000 mg/L條件下運行。該水質(zhì)極易產(chǎn)生細菌，進而堵塞換熱器、冷卻塔，造成菌藻腐蝕，換熱器穿孔。所以清洗方案中又進行了兩次系統(tǒng)在線剝離清洗，加藥情況和操作指標（見表2）。

（5）微生物粘泥的清理：①循環(huán)水的濁度超過20 mg/L時應該進行了置換。在投加液氯和非氧化型殺菌劑后，微生物粘泥會被剝離下來，導致循環(huán)水中的濁度上升，及時的清理增強熱交換的能力；②吸水池上的格柵出現(xiàn)明顯的液位差時，應及時對格柵上的附著物進行清理，以防污染物重新進入循環(huán)水系統(tǒng)中，導致二次污染；③通過改變上塔水的流量，改變填料中水流與空氣流的比例進行水氣清洗以提高換熱效率，使用填料的交換效率達到最大。

4 效果評價

根據(jù)循環(huán)水現(xiàn)場的數(shù)據(jù)情況，剝離的效果還是非常成功的，在三次剝離后1 h后的濁度均超過了60.0 NTU，格柵擁堵的很快，剝離出的污染物非常的多，大部分污染物為褐色和黑色，說明剝離效果明顯。由表2可知，第一次剝離濁度后，循環(huán)水系統(tǒng)濁度從18.1 NTU上升到最高的76.5 NTU，但剝離出來粘泥受系統(tǒng)設計和現(xiàn)場補、排水的限制，并沒有及時完全置換掉。所以11月27日又進行了第二次粘泥剝離，第二次剝離出來的粘泥依然非常多，濁度的最高點達到64.6 NTU，可以判定系統(tǒng)內(nèi)的粘泥基本已徹底剝離，但是剝離后從外觀上看，冷水塔的填料的底部依然掛著有大量的粘泥和被殺死的細菌。所以又對循環(huán)水系統(tǒng)冷卻塔填料進行了物理方法清洗。在12月5日、6日連續(xù)兩天水氣清洗冷卻塔E，沖洗出來很多黑色死掉的菌藻，最終使循環(huán)水系統(tǒng)正常運行。

循環(huán)水系統(tǒng)經(jīng)上述方案處理后，上水和回水溫度及溫差（見表3），由表3可知循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水溫度得到明顯改善，出水和回水的溫度差有明顯上升，由清洗前的5.3～5.5℃升高至5.6～6.9℃，說明換熱效率得到大大提高，清洗方案效果明顯。

表3 清洗后上水、回水溫度及溫差Table3 Supply water,return water temperature and temperature difference after clean

5 小結

本文分析了榆林循環(huán)水系統(tǒng)上回水溫度升高的原因，并且根據(jù)現(xiàn)場情況，通過加氯、沖擊性投加非氧化殺菌劑、兩次在線粘泥剝離以及物理清洗方法的運行方案，對循環(huán)水系統(tǒng)進行了剝離清理，并且效果明顯，使循環(huán)水系統(tǒng)正常運行，保證了榆林煤化醋酸的正常生產(chǎn)。但是由于冷卻水塔的過濾作用，易在填料上沉積大量粘附物，對冷水塔的換熱造成一定影響，為防止以后此類事件的發(fā)生，做好循環(huán)水系統(tǒng)的管理，因此盡早發(fā)現(xiàn)物料泄漏征兆，盡快找出漏點并及時將泄漏冷卻器從系統(tǒng)中切除，防止細菌滋生形成生物粘泥，是保證循環(huán)水水質(zhì)的一個重要手段。

[1]王艷紅.循環(huán)水系統(tǒng)泄漏及水質(zhì)惡化對策[J］.工業(yè)水處理技術，2007，27（12）:86-89.

[2]姚杰，席宗敬，吳洪福，等.水冷器泄漏危害分析[J］.安全，2005，（5）:25-27.

[3]周曉翔.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)黏泥成因分析及控制[J］.工業(yè)水處理，2004，24（4）:61-63.

[4]周本省.工業(yè)水處理技術[M］.北京：化學工業(yè)出版社，2003，129-131.

[5]龍荷云.循環(huán)冷卻水處理[M］.南京：江蘇科學技術出版社，1991：73-76.