水平衡測試中循環(huán)水的濃縮倍數(shù)經(jīng)濟區(qū)間分析

曹曉彬

(河北省邯鄲水文水資源勘測局，河北 邯鄲 056001)

在企業(yè)水平衡測試中，設(shè)備、裝置間接冷卻水是企業(yè)用水分類的重要組成部分，由于間接冷卻水具有量大、污染輕，只是水溫略有升高的特點，對間冷水進行循環(huán)利用是企業(yè)節(jié)約用水的有效途徑。在對循環(huán)水監(jiān)控、化學(xué)處理的過程中濃縮倍數(shù)是一項重要的參數(shù)。采取措施提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù)，是提高循環(huán)水循環(huán)率，減少循環(huán)水排污的有效途徑。

1 循環(huán)水濃縮倍數(shù)的定義與檢測方法

循環(huán)水的濃縮倍數(shù)，是指循環(huán)水系統(tǒng)在運行過程中，與設(shè)備換熱，經(jīng)冷卻塔涼水，由于水分蒸發(fā)、風(fēng)吹損失等情況使循環(huán)水不斷濃縮，經(jīng)濃縮后的循環(huán)水鹽度與新鮮補充水的鹽度之比值稱為濃縮倍數(shù)。公式為:

式中:C循為循環(huán)水中某一組分的濃度;C補為補充水中某一組分的濃度

在檢測過程中，一般選用的組分有 Cl－、Ca2+、SiO2、K+和電導(dǎo)率等。選用某一組分要考慮在循環(huán)水處理劑中含的離子對檢測值的干擾。在檢測濃縮倍數(shù)時，企業(yè)要根據(jù)實際情況盡量選用受干擾少的組分。

2 影響濃縮倍數(shù)的因素

1)對濃縮倍數(shù)K，是循環(huán)冷卻水的含鹽量C循與其補充水的含鹽量C補之比，進一步推導(dǎo)，按系統(tǒng)中某離子的物料衡算

因蒸發(fā)水中 C蒸=0，故

式中:M為補充水量;B為排污量;F為滲漏損失量;D為風(fēng)吹損失量;E為蒸發(fā)量;Q為循環(huán)水量;△t為進、出塔水溫差;S為蒸發(fā)損失系數(shù)

從(1)、(2)式可以看出，當(dāng)環(huán)境溫度及循環(huán)水量一定時，濃縮倍數(shù)K與△t成正比，溫差越大，其蒸發(fā)水量越大，相應(yīng)的濃縮倍數(shù)也越高，反之溫差越小，其蒸發(fā)水量也越小，相應(yīng)的濃縮倍數(shù)也越低。與循環(huán)水排污量、風(fēng)吹損失量、滲漏損失量成反比。

2)從濃縮倍數(shù)的定義式可知，循環(huán)水中鹽的濃度大小直接影響著K值的高低。如果某一系統(tǒng)其循環(huán)供水量Q一定，在一定的時間內(nèi)蒸發(fā)量E也一定時，當(dāng)系統(tǒng)的保有水量V越小時，則此時體系中鹽濃度 C越大，濃縮倍數(shù) K就越大;反之，V越大，則濃縮倍數(shù)K就越小。因而體系V/Q值過大，在一定程度上制約了濃縮倍數(shù)的進一步提高。在大慶水平衡測試項目中通過現(xiàn)場實測和收集數(shù)據(jù)整理，基本印證了循環(huán)水濃縮倍數(shù)變化的規(guī)律，數(shù)據(jù)分析成果見表1。

表1 大慶石化公司煉油廠循環(huán)水場主要參數(shù)一覽表

3 影響循環(huán)水場濃縮倍數(shù)偏低的因素

(1)機泵冷卻水選用循環(huán)水而又不返回循環(huán)系統(tǒng)，至使循環(huán)系統(tǒng)外排水量偏大。

(2)循環(huán)系統(tǒng)管線老化腐蝕，滲漏水量偏大，為保證循環(huán)系統(tǒng)正常運行，只能是加大補水量。另外由于管線交錯，補水有部分為二次水，其來水水質(zhì)鈣硬不穩(wěn)，影響循環(huán)水藥劑配方，間接影響循環(huán)水的濃縮倍率。

(3)裝置水冷器制造和檢修質(zhì)量差，泄漏幾率高，造成大量工藝介質(zhì)泄漏到循環(huán)水冷卻系統(tǒng)中，為循環(huán)水中的微生物提供了良好的營養(yǎng)源，加速了循環(huán)水質(zhì)的惡化，加藥處理恢復(fù)水質(zhì)較慢，迫使循環(huán)水場大量排污，進行水質(zhì)置換。

(4)系統(tǒng)保有水量過大?！豆I(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范(GB50050－95)》要求:一般工業(yè)循環(huán)水場 V/R宜在1/3～1/2，煉化企業(yè)可以適當(dāng)放寬。V/R越小循環(huán)水運行周期越短，利用效率越高，V過大造系統(tǒng)置換排污水量也就越大。經(jīng)實測與計算，V/R比值在0.6～2.7之間，多數(shù)循環(huán)水系統(tǒng)已經(jīng)超過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求。

(5)循環(huán)水的溫差。循環(huán)水水塔設(shè)計溫差為10℃～12℃，熱水溫度為42℃，冷水溫度為28℃ ～30℃。熱水溫度越高水塔冷卻效率越高，溫差越大。煉油廠實際熱水溫度最高達36℃，溫差只在4℃ ～6℃。因為企業(yè)為了保證裝置安全運行，要求水溫越低越好，延長風(fēng)機運行時間，從而影響到濃縮倍數(shù)的提高。

4 提高濃縮倍數(shù)的措施

(1)合理利用化學(xué)水處理藥劑，加強循環(huán)水的緩蝕性、阻垢性;采用連續(xù)液氯殺菌和沖擊殺菌相結(jié)合，控制因殺菌而造成的排污;采用生物技術(shù)處理裝置泄漏，采取不停車清洗，減少循環(huán)水排污，控制循環(huán)水的濃縮倍數(shù)。

(2)對循環(huán)水系統(tǒng)補生水采取進行弱酸處理后再補給吸水池，為降低循環(huán)水系統(tǒng)的含鹽量，提高補水質(zhì)量，補新鮮水和弱酸水比例按4:6補充新鮮水，根據(jù)經(jīng)濟適用和循環(huán)水控制指標(biāo)比例可適當(dāng)調(diào)節(jié)。

(3)減少系統(tǒng)的保有水量，適當(dāng)降低冷卻塔集水池的容量、冷水池的容量可減少系統(tǒng)的保有水量，使?jié)饪s倍數(shù)比較快的提高。

(4)改造冷卻塔，提高冷卻效率。最有效的手段是改進冷卻的填料、收水器等，減少風(fēng)吹散發(fā)損失。

(5)通過水量平衡測試，發(fā)現(xiàn)跑冒滴漏現(xiàn)象，堵塞供排水管線滲漏源，實現(xiàn)循環(huán)水的密閉循環(huán)。完善循環(huán)水系統(tǒng)儀表計量體系，使循環(huán)水系統(tǒng)實現(xiàn)水表計量，適時掌握循環(huán)水系統(tǒng)補水量、排污量、耗水量，冷卻塔進出口溫度等，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。

5 結(jié)語

一般濃縮倍數(shù)低，耗水量就大，排污量也大。提高濃縮倍數(shù)可以減少循環(huán)水補水量，節(jié)約水處理費用。但濃縮倍數(shù)過高使水中的硬度增大，特別是補充總硬度超標(biāo)的新鮮水，循環(huán)水結(jié)垢使裝置易損，而得不償失。我國要求濃縮倍數(shù)達到5倍，但目前進行水質(zhì)處理的企業(yè)濃縮倍數(shù)大多僅在2～3倍，沒有進行水處理的廠礦，其濃縮倍數(shù)僅在1.5以下。在保證設(shè)備正常運行的情況下，企業(yè)應(yīng)根據(jù)裝置實際運行狀況，通過水質(zhì)監(jiān)測選擇適當(dāng)?shù)臐饪s倍數(shù)。

[1]李智慧，徐衛(wèi)東，王力等.水平衡測試技術(shù).山西科學(xué)技術(shù)出版社.1998，(4).

[2]中國石油天然氣股份有限公司環(huán)境監(jiān)測總站.大慶石化分公司煉油廠水平衡測試報告.2004.