循環(huán)水系統(tǒng)物料泄漏分析與應(yīng)急措施

鄧朝紅（中國(guó)石油廣西石化公司動(dòng)力部，廣西 欽州 535008）

循環(huán)水系統(tǒng)物料泄漏分析與應(yīng)急措施

鄧朝紅
（中國(guó)石油廣西石化公司動(dòng)力部，廣西 欽州 535008）

分析了循環(huán)水系統(tǒng)發(fā)生泄漏的原因和危害，提出了判斷物料泄漏及查找漏源的方法，并提出了物料泄漏期間的應(yīng)急處理措施。

循環(huán)水；泄漏；對(duì)策

1　循環(huán)水系統(tǒng)泄漏的判斷

循環(huán)水系統(tǒng)發(fā)生泄漏，一般均為從微量泄漏到泄漏量增大的過(guò)程。當(dāng)出現(xiàn)物料微量泄漏時(shí)，循環(huán)水系統(tǒng)余氯下降、總鐵上升、濁度上升，當(dāng)漏點(diǎn)增大時(shí)COD及油含量會(huì)有明顯上升。泄漏期間必然會(huì)引起循環(huán)水水質(zhì)指標(biāo)發(fā)生變化，水冷卻器腐蝕加劇，循環(huán)水腐蝕速率上升。隨著泄漏時(shí)間延長(zhǎng)，微生物隨之滋生，若使用磷系配方藥劑的水系統(tǒng)由于微生物消耗大量磷鹽，總磷會(huì)明顯下降，泄漏時(shí)間長(zhǎng)，殺菌失敗后還會(huì)出現(xiàn)大量的微生物黏泥，水體顏色也會(huì)發(fā)生變化。以下是某石化公司循環(huán)水系統(tǒng)發(fā)生物料泄漏后幾個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)的變化情況。

1.1通過(guò)循環(huán)水余氯判斷

余氯是控制微生物的主要手段，在正常水體情況下加藥量不變時(shí)余氯的控制會(huì)相對(duì)比較穩(wěn)定，但當(dāng)水體中微生物的營(yíng)養(yǎng)源突然增加會(huì)大量消耗余氯，導(dǎo)致測(cè)不出余氯。

某石化公司水質(zhì)正常的情況下，投加次氯酸鈉的泵的沖程一般保持在7%～15%之間，而檢測(cè)出來(lái)的余氯在0.3mg·L-1左右。而出現(xiàn)異常情況后，投加次氯酸鈉的泵的沖程調(diào)高至18%～30%，所投加的次氯酸鈉幾乎是正常情況下的1倍，但是所檢測(cè)出的余氯卻一直低于0.1mg·L-1。

1.2通過(guò)循環(huán)水正磷判斷

循環(huán)水中投加緩蝕阻垢劑的主要作用是控制系統(tǒng)的腐蝕與結(jié)垢，而水中正磷是控制系統(tǒng)腐蝕的主要成分。出現(xiàn)異常情況尤其是泄漏發(fā)生時(shí)，藥劑量消耗增大，正磷明顯降低。圖1顯示出異常情況前后的正磷及藥劑量變化。

圖1　水質(zhì)異常前后的正磷及緩蝕阻垢劑投加量變化情況

從圖1可見(jiàn)，在循環(huán)水水質(zhì)異常變化之前緩蝕阻垢劑日均投加量為0.15t左右，水中正磷含量大于3mg·L-1，而在水質(zhì)發(fā)生異常后，即10月下旬開(kāi)始，緩蝕阻垢劑日均投加量提高至0.2t左右，但是在相應(yīng)的時(shí)間檢測(cè)出水中的正磷含量卻小于1mg·L-1。

由圖1可知，某石化公司在10月下旬循環(huán)水水質(zhì)出現(xiàn)異常后，雖然緩蝕阻垢劑的投加量大大增加了，但是正磷的含量卻依然提不上來(lái)，一直處在較低的水平，究其原因，微生物生長(zhǎng)繁殖所需的營(yíng)養(yǎng)源主要為碳源和磷源，當(dāng)物料泄漏時(shí)，有機(jī)物作為微生物生長(zhǎng)的碳源，正磷成為微生物生長(zhǎng)的磷源被消耗，導(dǎo)致水中的微生物滋生較為嚴(yán)重。此外，微生物形成的黏泥也會(huì)吸附部分正磷，導(dǎo)致正磷值低于正常值。正磷偏低也是有機(jī)物進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)的一個(gè)常見(jiàn)現(xiàn)象。

1.3通過(guò)循環(huán)水總鐵判斷

大多數(shù)微生物對(duì)金屬產(chǎn)生腐蝕，硫酸鹽還原菌會(huì)對(duì)金屬（鐵）產(chǎn)生較大的腐蝕，被腐蝕下來(lái)的鐵離子在氧氣作用下氧化生成氫氧化鐵沉淀物。氫氧化鐵為黃色或褐色沉淀物，會(huì)造成循環(huán)水顏色加深，導(dǎo)致濁度開(kāi)高。出現(xiàn)異常情況尤其是泄漏發(fā)生時(shí)，循環(huán)水系統(tǒng)的總鐵變化較為明顯，圖2顯示出異常情況前后的變化。

圖2　水質(zhì)異常時(shí)總鐵的變化

由圖2可見(jiàn)，某石化公司隨著水質(zhì)異常變化時(shí)間的持續(xù)，系統(tǒng)的總鐵有變化。如從11月16日開(kāi)始，在循環(huán)水系統(tǒng)持續(xù)進(jìn)行較大量排污的情況下，尤其是11月29日至12月2日期間進(jìn)行大量的排污置換（排污量約為200t·h-1），而之后調(diào)小排污量后（排污量依然有約40t·h-1），系統(tǒng)水質(zhì)總鐵濃度出現(xiàn)上升的趨勢(shì)，也從側(cè)面說(shuō)明了系統(tǒng)有物料泄漏。

1.4通過(guò)循環(huán)水微生物黏泥判斷

循環(huán)水系統(tǒng)細(xì)菌總數(shù)控制在1×105個(gè)·mL-1以下，黏泥量控制在3mL·m-3。當(dāng)發(fā)生物料泄漏時(shí)，微生物指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出指標(biāo)值，在某石化公司發(fā)生物料泄漏期間微生物黏泥大量滋生，黏泥量最高達(dá)到50mL·m-3，塔底水池格柵堵塞嚴(yán)重。

1.5通過(guò)水體顏色判斷

當(dāng)有機(jī)物泄漏至循環(huán)水中，微生物大量繁殖，水就變得腥臭，顏色變成黃褐色或深褐色，且可以觀察到水中漂浮著許多絮狀或鵝毛片狀漂浮物。

2　循環(huán)水系統(tǒng)查漏方法

循環(huán)水系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏后，通過(guò)水質(zhì)變化可以判斷出裝置出現(xiàn)泄漏，下面介紹在無(wú)在線監(jiān)測(cè)儀表的情況下通過(guò)人工如何準(zhǔn)確查找漏源。

2.1氣體泄漏查漏方法

當(dāng)發(fā)生氣體泄漏時(shí)，通過(guò)化驗(yàn)分析水質(zhì)難以判斷泄漏裝置，可以通過(guò)兩種辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)漏源的查找。

通過(guò)對(duì)各裝置界區(qū)采樣的方式，在界區(qū)采樣點(diǎn)排水，如果存在氣體泄漏會(huì)有較大的氣體噴出，從而判斷該裝置發(fā)生泄漏，進(jìn)一步排查該裝置內(nèi)部換熱器回水采樣點(diǎn)水質(zhì)情況，可判斷出精確的漏源。

當(dāng)裝置界區(qū)無(wú)采樣點(diǎn)時(shí)，為了降低每臺(tái)換熱器排查的大工作量，可以通過(guò)收集循環(huán)水回水，制作一套氣水分離裝置，將循環(huán)水回水中的氣態(tài)成分進(jìn)行分離，通過(guò)氣相色譜分析混合氣體中各組分的含量可判斷漏源。

2.2液態(tài)物料泄漏查漏方法

液態(tài)物料泄漏查找方法主要通過(guò)對(duì)各裝置界區(qū)供、回水采樣點(diǎn)的余氯、水中油、濁度、COD進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)供、回水進(jìn)行對(duì)比，對(duì)異常的裝置內(nèi)部換熱器進(jìn)行排查確認(rèn)漏點(diǎn)。

3　泄漏后應(yīng)急處理措施

由于碳?xì)浠衔锸俏⑸锏淖罴咽澄飦?lái)源之一，因此在溫度適宜的高油污染冷卻水環(huán)境下，由于次氯酸鈉被系統(tǒng)內(nèi)泄漏物料消耗，難以保證系統(tǒng)內(nèi)殘留余氯，微生物將會(huì)大量繁殖，產(chǎn)生大量生物黏泥，嚴(yán)重堵塞裝置換熱器管束及冷卻塔填料，造成換熱器換熱效果下降，長(zhǎng)期不處理會(huì)造成換熱器垢下腐蝕嚴(yán)重，冷卻塔冷卻效果下降。為了減低冷卻水系統(tǒng)所發(fā)生的種種問(wèn)題，避免其不良影響導(dǎo)致的非計(jì)劃停工，冷卻水在油污染期間必需進(jìn)行特別污染處理。

當(dāng)冷卻水系統(tǒng)遭受油污染時(shí)，將產(chǎn)生以下問(wèn)題。當(dāng)金屬表面附著一層油膜，影響熱傳效果。油污染凝系住懸浮物質(zhì)，造成沉積。油脂為碳?xì)浠衔?，提供微生物的營(yíng)氧來(lái)源，加速繁殖，造成微生物障礙。促使厭氧菌生長(zhǎng)，造成點(diǎn)蝕。

干擾腐蝕抑制劑可在金屬表面形成保護(hù)膜，增加氧化性殺菌劑的需求量，并需改為非氧化性殺菌劑，來(lái)處理以上種種問(wèn)題。物料泄漏到循環(huán)水后，造成常用殺菌劑失效，而后微生物繁殖失控，生物黏泥大幅度增加，連帶導(dǎo)致碳鋼類水冷器和管線嚴(yán)重腐蝕。不僅縮短設(shè)備的使用壽命，也給生產(chǎn)裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重隱患。

依據(jù)系統(tǒng)污染的情況，有以下幾種處理方案：嚴(yán)重大量連續(xù)泄漏處理方案、連續(xù)泄漏處理方案及泄漏后深度除油滅菌剝離方案。

3.1嚴(yán)重大量連續(xù)泄漏處理

1）盡快找出泄漏源，將漏源切出系統(tǒng)，防止泄漏物料持續(xù)污染冷卻水系統(tǒng)。

2）關(guān)閉旁濾，防止油污污染旁濾器濾料。

3）循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行大排大補(bǔ)，將泄漏物料盡快置換出循環(huán)水系統(tǒng)。大排大補(bǔ)期間需要特別注意，由于大排大補(bǔ)期間循環(huán)水的pH值會(huì)隨著補(bǔ)充水的大量補(bǔ)充而下降，無(wú)磷配方的藥劑（一般含鋅），其pH適用范圍較窄，容易在大排大補(bǔ)期間發(fā)生緩蝕性能下降、鐵離子持續(xù)上升的可能，因此在使用無(wú)磷配方時(shí)，在大排大補(bǔ)期間需要根據(jù)pH值添加碳酸鈉，并添加部分磷酸鹽，以提高系統(tǒng)的緩蝕性能。某石化公司通過(guò)添加磷酸三鈉，在大排大補(bǔ)期間保證了腐蝕速率受控，鐵離子穩(wěn)定。

4）啟動(dòng)多臺(tái)循環(huán)冷水泵，保證循環(huán)量達(dá)到設(shè)計(jì)最大值，防止泄漏物料沉積在換熱器管束或封頭。

5）連續(xù)大量投加次氯酸鈉溶液，保持系統(tǒng)回水余氯在0.5×10-6～1.6×10-6，當(dāng)泄漏量過(guò)大，無(wú)法控制回水余氯時(shí)，需要增加臨時(shí)管線加次氯酸鈉至冷卻塔配水系統(tǒng)，保證冷卻塔填料能夠充分殺菌，防止微生物污堵。某石化公司由于泄漏量過(guò)大，回水余氯難以保證，造成冷卻塔填料堵塞，供水溫度無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，后采用該方式冷卻塔性能得以恢復(fù)。

6）持續(xù)監(jiān)控水中COD值，待COD下降至穩(wěn)定數(shù)值，根據(jù)冷水池保有水量，投入足夠量的油脂分散劑、非氧化性殺菌劑及黏泥剝離劑。運(yùn)行24h后開(kāi)啟最大量排放至濁度平穩(wěn)。此操作在大量泄漏減少前每2周一次。水池中有浮油，以溢流方式排出或用吸油棉吸附油脂。每周注意觀察試片腐蝕情況，及時(shí)調(diào)整藥劑量的投入。持續(xù)以上操作直至泄漏源切除或減輕。

3.2小量連續(xù)泄漏處理

1）盡快找出泄漏源將其切出循環(huán)水系統(tǒng)，防止泄漏物料持續(xù)污染冷卻水系統(tǒng)。

2）開(kāi)啟適量補(bǔ)水量及排放量，避免泄漏物質(zhì)持續(xù)濃縮。提高循環(huán)水量至設(shè)計(jì)最大值。

3）連續(xù)加大次氯酸鈉投入，保持回水余氯控制在0.5×10-6～1×10-6。持續(xù)監(jiān)控水中COD值，觀測(cè)泄漏情況。關(guān)閉排污，保持高流速運(yùn)行，根據(jù)保有水量投入足夠量的油脂分散劑、非氧化性殺菌劑及黏泥剝離劑。運(yùn)行8h后開(kāi)啟最大量排放至濁度平穩(wěn)。此操作在泄漏堵住或徹底隔離前每月1次。

4）水池中有浮油，以溢流方式排出或用吸油棉吸附油脂。每周注意觀察試片腐蝕情況，及時(shí)調(diào)整緩蝕劑的投入。持續(xù)以上操作直至泄漏源徹底切出系統(tǒng)。

3.3泄漏切除后深度處理

將系統(tǒng)循環(huán)量提高至設(shè)計(jì)最大值。加大次氯酸鈉投入量，保持回水余氯控制在0.5×10-6～1×10-6。關(guān)閉排污，投入足夠量的油脂分散劑、非氧化性殺菌劑及黏泥剝離劑，根據(jù)情況適當(dāng)投加消泡劑。運(yùn)行清洗1d后進(jìn)行大排大補(bǔ)，直至濁度小于10NTU，進(jìn)行一次在線補(bǔ)膜，再轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。

4　結(jié)語(yǔ)

水冷器是循環(huán)水系統(tǒng)的重要組成部分，水冷器泄漏會(huì)直接導(dǎo)致循環(huán)水水質(zhì)嚴(yán)重惡化，從而威脅企業(yè)的安全生產(chǎn)。因此，我們必須重視循環(huán)水系統(tǒng)的日常管理，包括循環(huán)水處理加藥管理、循環(huán)水管網(wǎng)管理及裝置換熱器的監(jiān)控。

［1］ 周本省.工業(yè)水處理技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997.

Material Leakage Analysis of Circulating Water System and Emergency Measures

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2016-06-20