循環(huán)水中物料泄漏的危害及快速檢測(cè)

鄭麗麗，趙文榮

（中國(guó)石油天然氣股份有限公司廣西石化分公司，廣西 欽州 535008）

1 碳?xì)浠衔镄孤┑牟焕绊?/h2>

在循環(huán)水系統(tǒng)的日常運(yùn)行過程中，受到工藝腐蝕、循環(huán)水腐蝕或其他因素的影響，循環(huán)水冷卻器常會(huì)出現(xiàn)腐蝕泄漏的情況。水冷器中的碳?xì)浠衔镄孤┑窖h(huán)水中，會(huì)導(dǎo)致水中的微生物滋生，加快換熱器的腐蝕、結(jié)垢和傳熱損失，對(duì)設(shè)備性能和生產(chǎn)安全產(chǎn)生重大的不利影響。

當(dāng)循環(huán)水的水質(zhì)出現(xiàn)異常，如濁度異常、pH值異常、堿度異常、游離氯降低、COD升高、油含量升高、水面出現(xiàn)油花、泡沫、油狀懸浮物時(shí)，應(yīng)迅速采取應(yīng)急快速查漏措施，對(duì)異常區(qū)域的在用水冷器進(jìn)行漏點(diǎn)定位。如果查漏不及時(shí)，不合格的循環(huán)水在系統(tǒng)中循環(huán)，會(huì)增加能耗，加劇設(shè)備腐蝕，甚至危及裝置的安全生產(chǎn)。

1.1 刺激冷卻水系統(tǒng)中的微生物生長(zhǎng)

開放式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)為微生物的生長(zhǎng)提供了極好的環(huán)境。生長(zhǎng)的微生物會(huì)在金屬上形成生物膜，導(dǎo)致傳熱損失，促進(jìn)金屬腐蝕，并加速冷卻塔內(nèi)部構(gòu)件的劣化。循環(huán)水中的泄漏碳?xì)浠衔铮抢鋮s塔、管道和交換器中存在的微生物（藻類、真菌和細(xì)菌）的食物來源。某煉廠的循環(huán)水在30~40℃的溫度下運(yùn)行，富氧環(huán)境給微生物的生長(zhǎng)提供了便利條件，促進(jìn)了冷卻水系統(tǒng)中好氧細(xì)菌和厭氧細(xì)菌的生長(zhǎng)。碳?xì)浠衔锇l(fā)生泄漏后若處理不及時(shí)，開放式循環(huán)冷卻系統(tǒng)中的微生物種群每3h就會(huì)翻1番。

1.2 導(dǎo)致冷卻水系統(tǒng)腐蝕加劇

除了發(fā)生微生物腐蝕外，碳?xì)浠衔镄孤┻€會(huì)通過另外2種方法腐蝕冷卻系統(tǒng)。1）碳?xì)浠衔飼?huì)在金屬表面積聚并形成沉積物，沉積物會(huì)阻止冷卻水腐蝕抑制劑到達(dá)并鈍化被污染物的表面。2）許多情況下，增加次氯酸鈉的用量可以控制和減緩微生物的活動(dòng)。冷卻水中氯離子濃度的大幅增加會(huì)提高腐蝕電位，高氯進(jìn)料可能會(huì)破壞程序化學(xué)并影響腐蝕保護(hù)。此外，氯對(duì)“黃色”金屬具有腐蝕性，并會(huì)增加這些金屬的腐蝕。

1.3 導(dǎo)致冷卻水系統(tǒng)結(jié)垢

泄漏的碳?xì)浠衔飼?huì)污染冷卻水系統(tǒng)，導(dǎo)致熱傳遞損失和冷卻水流速降低，由此導(dǎo)致熱交換器和設(shè)備的性能下降。

在較高的溫度下，換熱器管壁上的碳?xì)浠衔飼?huì)大量積累而導(dǎo)致結(jié)垢，且極難去除。有些表面活性劑雖然可抑制碳?xì)浠衔锝Y(jié)垢，但較難消除結(jié)垢，尤其是在污染嚴(yán)重的情況下。此外，碳?xì)浠衔镞€會(huì)與懸浮物結(jié)合而形成新的“碳?xì)浠衔锝Y(jié)合”，這種化合物會(huì)沉積在管道表面和低流量區(qū)域。碳?xì)浠衔镞€可能對(duì)冷卻水分散劑的使用效果產(chǎn)生影響，降低鈣鹽和磷酸鹽形成最小化典型沉積物的能力。因此，無機(jī)沉積物也可能是因碳?xì)浠衔镄孤┒鴮?dǎo)致的。

1.4 導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)成本增加

2014 年某公司輕油循環(huán)水系統(tǒng)有大量輕質(zhì)油泄漏。循環(huán)冷卻水的濁度、油含量等急劇上升，造成循環(huán)水系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重污染。由于泄漏源未能及時(shí)查出，泄漏物料導(dǎo)致循環(huán)水中的微生物大量滋生，粘附在涼水塔頂?shù)奶盍?、旁濾器濾料等部位，造成循環(huán)水冷水池與塔底池之間的格柵淤堵，經(jīng)過反復(fù)清洗處理，3個(gè)月后循環(huán)水水質(zhì)才得以恢復(fù)正常。由于循環(huán)水長(zhǎng)時(shí)間受到嚴(yán)重污染，緩蝕劑、阻垢劑和殺菌劑的使用效果下降，腐蝕速率加速上升，整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)很快又出現(xiàn)水冷器腐蝕泄漏的問題，造成惡性循環(huán)。在此期間，循環(huán)水場(chǎng)通過排污來降低循環(huán)冷卻水中的碳?xì)浠衔餄舛?，增加了新鮮水和廢水處理的成本，進(jìn)而增加了煉廠運(yùn)營(yíng)的成本。

因此，快速查找確定循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的泄漏部位，對(duì)保障循環(huán)水系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，延長(zhǎng)水冷器的使用壽命具有重要的意義。

2 泄漏物料的快速檢測(cè)

在煉油廠中，確定碳?xì)浠衔镄孤┑膫鹘y(tǒng)方法，是在換熱器的入口和出口進(jìn)行采樣，并通過目視、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試或?qū)嶒?yàn)室測(cè)試，來確定哪個(gè)換熱器發(fā)生了泄漏。進(jìn)行分析測(cè)試時(shí)，可以通過循環(huán)水中油含量的測(cè)定來確定泄漏的交換器，也可以通過測(cè)試氧化劑殘留或化學(xué)氧化劑需求(COD)來確定。但是，化合物的反應(yīng)緩慢，或因泄漏而丟失了所有氧化劑殘留，會(huì)導(dǎo)致氧化劑殘留測(cè)試變得無效。使用紅外線測(cè)定或直接測(cè)定水中的油含量，從而確定碳?xì)浠衔锏姆椒ㄊ亲顪?zhǔn)確的，但也是最煩瑣的。

某石化廠循環(huán)水操作人員在巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)，輕油系統(tǒng)的循環(huán)水有異味，對(duì)其水質(zhì)進(jìn)行了分析。由于泄漏量極其微量且為輕質(zhì)組分，因此正常采樣時(shí)無法分析出泄漏物料的組分。觀察發(fā)現(xiàn)，水樣初取時(shí)能聞到濃烈的氣味，很快氣味就會(huì)消失，將采樣瓶蓋上，幾分鐘后打開又能聞到刺鼻的氣味。一般來說，可以通過現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)的余氯、正磷等參數(shù)的變化，確認(rèn)系統(tǒng)是否有輕質(zhì)物料發(fā)生泄漏，但該系統(tǒng)的處理量大，換熱器多，因此無法快速精準(zhǔn)地定位泄漏換熱器。

為此，技術(shù)人員制作了1個(gè)氣體收集器。選用1個(gè)5L的玻璃瓶，另帶1個(gè)三孔的螺紋蓋（圖1），其中1個(gè)孔為采樣點(diǎn)(#1)，配有連接到50mL塑料注射器或氣體樣品收集袋的短塑料管。樣品注射器/袋子與玻璃瓶之間的管道被夾住。出口孔(#2) 裝有1根塑料管，可延伸到瓶底。入口孔(#3)與蓋子底部齊平。使用氣體捕集器時(shí)，先將瓶子放置在回水采樣點(diǎn)附近并裝滿水，蓋上蓋子，冷卻水進(jìn)入水瓶頂部。最好從冷卻水回流管的頂部取樣。當(dāng)瓶子中有足夠的氣體填充樣品注射器或袋子時(shí)，取下夾子并取出樣品。使用氣相色譜儀分析樣品將檢測(cè)結(jié)果與譜圖進(jìn)行比對(duì)，快速測(cè)定泄漏氣體的成分，從而精準(zhǔn)定位泄漏的水冷器。

圖1 氣體收集器示意圖

3 使用效果

采用該方法可大幅提高循環(huán)水系統(tǒng)的查漏效率，較快地確定系統(tǒng)的泄漏點(diǎn)，減少排污置換頻率。2022年，該循環(huán)水裝置技術(shù)人員主動(dòng)提前發(fā)現(xiàn)了20多次泄漏，從而及時(shí)切換出發(fā)生泄漏的水冷器，并采用一系列新技術(shù)，較好地剝離了換熱管上的黏泥，確保了循環(huán)水的水質(zhì)穩(wěn)定和水冷器的換熱效率，為煉化企業(yè)的節(jié)水降耗、平穩(wěn)運(yùn)行提供了保障。