循環(huán)冷卻水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)的管理

1、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)的管理劉 偉(新區(qū)供排水)摘要：主要介紹石油一廠新區(qū)循環(huán)水場濃縮倍數(shù)管理中存在的問題，通過對存在問題的分析，找出解決問題的辦法。同時對提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)所帶來的經(jīng)濟效益進行了分析。提出了確保循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)穩(wěn)定運行的措施。關(guān)鍵詞：循環(huán)水 濃縮倍數(shù) 經(jīng)濟效益 穩(wěn)定運行81 前言隨著世界人口的迅猛增長和工業(yè)的高速發(fā)展，全球面臨嚴重的水危機。我國是個貧水的國家，全國每年缺水總量達12×109m3，而工業(yè)用水占城市供水量的的80%左右，循環(huán)冷卻水又占工業(yè)用水的7080%以上。提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù)可以降低補充水量，節(jié)約水資源，降低排污量，減少對環(huán)境的污染，節(jié)約水處理藥劑

2、的消耗量，降低冷卻水處理成本。因此，隨著水資源的日趨緊缺，新鮮水費和排污費的明顯上升，提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù)，是節(jié)水、降低運行成本，提高經(jīng)濟效益的有效措施。2 循環(huán)水場概況石油一廠新區(qū)循環(huán)水場，設(shè)計處理量為1800 m3/h，系統(tǒng)容量為2000 m3，選用8.4×8.4 m2單列布置雙面進風(fēng)逆流式機力通風(fēng)涼水塔4間。配置LF47型通風(fēng)機。供給酮苯脫蠟脫油、石蠟加氫、糠醛白土精制等生產(chǎn)裝置及相應(yīng)輔助系統(tǒng)的冷卻用水。裝置排出的熱水，以兩種形式回循環(huán)水場，以壓力流回循環(huán)水場的熱水，靠余壓直接上涼水塔進行冷卻；以自流回循環(huán)水場的熱水，經(jīng)隔油池處理后，由熱水泵送上涼水塔進行冷卻。97年5月新區(qū)循

3、環(huán)水場投產(chǎn)，尚有1/3閑置土地為將來進一步發(fā)展做準備，因此，公用工程予留量較大，實際運行循環(huán)水量僅為500700 m3/h，這給循環(huán)水濃縮倍數(shù)的提高增加了一定的難度。從開工后至2001年，循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)忽高忽低，一直無法穩(wěn)定運行。通過采取措施，2002年濃縮倍數(shù)穩(wěn)定在2.5以上，實現(xiàn)了達標。3 理論上影響濃縮倍數(shù)的因素循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運行過程中，由于水份蒸發(fā)使系統(tǒng)中的水份愈來愈少，而水中各種礦物質(zhì)和離子含量就會愈來愈濃，為了使循環(huán)水中含鹽量維持在一定的濃度，必須補入新鮮水，排出濃縮水。水在濃縮過程中，主要有蒸發(fā)損失、風(fēng)吹損失、泄露損失和排污損失影響濃縮倍數(shù)。循環(huán)水系統(tǒng)水量平衡可見圖1。

4、冷水池蒸發(fā)損失E 風(fēng)吹損失D生產(chǎn)裝置用水設(shè)備補充水量M泄露水量F循環(huán)水泵排污水量B圖1 循環(huán)水系統(tǒng)水量平衡示意圖3.1 蒸發(fā)損失E（m3/h）蒸發(fā)損失水量E與循環(huán)冷卻水量、進出塔水溫差、蒸發(fā)潛熱及空氣的濕度和溫度等因素有關(guān)，如粗略計算可用下式表示：E=（0.1+0.002）Rt/100, （m3/h）R-系統(tǒng)中的循環(huán)水量，（m3/h）t-冷卻塔進出水溫差，ºc-空氣的干球溫度，ºc3.2 風(fēng)吹損失（包括飛濺和霧沫夾帶）D（m3/h）風(fēng)吹損失通常以占循環(huán)水量R的百分率來估計，其值約為D=（0.05%0.2%）R （m3/h）3.3 泄露損失F（m3/h） 泄露損失量不定，應(yīng)視

5、系統(tǒng)管理的具體情況而定。3.4 排污損失B（m3/h）排污損失的大小，由需要控制的濃縮倍數(shù)和涼水塔的蒸發(fā)量來確定?？扇藶檫M行控制。3.5 補充水量M（m3/h）根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)的水量平衡可得MB+D+E+F3.6 濃縮倍數(shù)K的確定根據(jù)濃縮倍數(shù)定義可得K=(B+D+E+F)/(B+D+F)=1+（0.1+0.002）Rt/100/ (B+D+F)由上式可得，在一定環(huán)境溫度和設(shè)定循環(huán)水量的條件下，濃縮倍數(shù)與t成正比，與B、D和F成反比。因此,提高涼水塔進出口水溫差t,減少風(fēng)吹損失、泄露損失和排污損失量,可以提高濃縮倍數(shù)。4 提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)的經(jīng)濟效益在循環(huán)水量R700m3/h，涼水塔進出口水溫差t

6、4，涼水塔風(fēng)吹損失以0.05計，入塔空氣干球溫度為25的情況下，可計算出各種濃縮倍數(shù)下的排污量和補充水量。表1 不同濃縮倍數(shù)下的排污量、補充水量和藥劑量濃縮倍數(shù)1.502.002.503.003.504.00循環(huán)水量Rm3/h700700700700700700系統(tǒng)容量m3/h200020002000200020002000蒸發(fā)量 Em3/h4.204.204.204.204.204.20風(fēng)吹損失 Dm3/h0.350.350.350.350.350.35排污量 Bm3/h8.404.202.802.101.681.40補水量 Mm3/h12.958.757.356.656.235.95D/R

7、%1.200.600.400.300.240.20M/R%1.851.251.050.950.890.85緩蝕阻垢劑（80ppm）噸/年9.086.135.154.664.374.17氧化型殺菌劑菌藻凈（12ppm）噸/年1.360.920.770.700.650.63非氧化型殺菌劑Gream（75ppm）噸/年3.603.603.603.603.603.60續(xù)表1濃縮倍數(shù)5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 循環(huán)水量Rm3/h700 700 700 700 700 700 系統(tǒng)容量m3/h2000 2000 2000 2000 2000 2000 蒸發(fā)量 Em3/h4

8、.20 4.20 4.20 4.20 4.20 4.20 風(fēng)吹損失 Dm3/h0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 排污量 Bm3/h1.05 0.84 0.70 0.60 0.53 0.47 補水量 Mm3/h5.60 5.39 5.25 5.15 5.08 5.02 D/R%0.15 0.12 0.10 0.09 0.07 0.07 M/R%0.80 0.77 0.75 0.74 0.73 0.72 緩蝕阻垢劑（80ppm）噸/年3.92 3.78 3.68 3.61 3.56 3.52 氧化型殺菌劑菌藻凈（12ppm）噸/年0.59 0.57 0.55 0.54 0

9、.53 0.53 非氧化型殺菌劑Gream（75ppm）噸/年3.60 3.60 3.60 3.60 3.60 3.60 圖2濃縮倍數(shù)與排污量、補水量關(guān)系圖圖3濃縮倍數(shù)與藥劑消耗量關(guān)系圖表1列舉了在不同濃縮倍數(shù)下的排污水量、補充水量和水質(zhì)穩(wěn)定藥劑的消耗情況。從表1、圖2和圖3可明顯看到，隨著濃縮倍數(shù)的提高，循環(huán)水的排污量、補水量以及藥劑耗量都大大降低。根據(jù)表1提供的數(shù)據(jù)，對濃縮倍數(shù)由1.5提高到5.0時的經(jīng)濟效益進行對比，結(jié)果見表2。由表2可以看出，當濃縮倍數(shù)由1.5提高到2.0時，排污量、補水量以及藥劑耗量等三項費用可下降32。年節(jié)約費用15.92萬元；當濃縮倍數(shù)由1.5提高到3.0時，排污

10、量、補水量以及藥劑耗量等三項費用可下降48。年節(jié)約費用23.87萬元；當濃縮倍數(shù)由1.5提高到5.0時，排污量、補水量以及藥劑耗量等三項費用可下降56。年節(jié)約費用27.86萬元；由此可見，提高濃縮倍數(shù)可以降低循環(huán)水的運行成本，因此，提高濃縮倍數(shù)對節(jié)約用水、降低成本、提高企業(yè)的經(jīng)濟效益是很有意義的。表2 提高濃縮倍數(shù)的經(jīng)濟效益濃縮倍數(shù)單 價元/噸投加方式k=1.5k=2.0k=3.0k=5.0排污量（m3/h）0.958.40 4.20 2.10 1.05 補水量（m3/h） 1.70 12.95 8.75 6.65 5.60 緩蝕阻垢劑3901（80ppm）14915連續(xù)投加9.08噸/年6.

11、13噸/年4.66噸/年3.92噸/年氧化型殺菌劑菌藻凈（12ppm）40170連續(xù)投加1.36噸/年0.92噸/年0.70噸/年0.59噸/年非氧化型殺菌劑Gream ss4101（75ppm）11900兩周一次3.60噸/年3.60噸/年3.60噸/年3.60噸/年合計(萬元)49.5733.6525.721.715 新區(qū)循環(huán)水系統(tǒng)運行中存在的問題及解決辦法5.1 設(shè)計V/R比過大，增加了提高濃縮倍數(shù)的難度新區(qū)循環(huán)水場設(shè)計系統(tǒng)容量與循環(huán)水量的比值（V/R）為1.1，而目前實際運行V/R為2.94.0，這與工業(yè)循環(huán)水設(shè)計規(guī)范中要求V/R在1/51/3之間相差甚遠。V/R比過大，即整個系統(tǒng)容量

12、相對循環(huán)量來說太大，濃縮倍數(shù)上升非常緩慢，大大增加了達到要求濃縮倍數(shù)的時間。5.2 設(shè)計熱負荷過高，造成實際運行時t過低新區(qū)循環(huán)水在冷卻水系統(tǒng)設(shè)計時，由于熱負荷估算過高，使得設(shè)計t大于實際運行時的t。主要體現(xiàn)在循環(huán)水系統(tǒng)在實際運行時，熱負荷較小，溫差只有24（設(shè)計溫差為10），造成蒸發(fā)水量E過小，濃縮倍數(shù)提高困難。5.3 設(shè)計時將循環(huán)水當作其他生產(chǎn)用水，造成部分循環(huán)水流失糠醛裝置真空系統(tǒng)D408和D409抽虹吸水封罐采用循環(huán)水作為水封用水，除了正常消耗外，冬季為了防凍有長流水現(xiàn)象，循環(huán)水流失量為24m3/h，占補水量的30%左右，影響了濃縮倍數(shù)的提高。5.4 循環(huán)水系統(tǒng)管網(wǎng)密閉性差，造成循環(huán)水

13、無法回收由濃縮倍數(shù)公式可知，濃縮倍數(shù)與t成正比，與B+D+F成反比，從理論上講D和F應(yīng)該是一個很小的常量，只要控制好排污量B，便可將濃縮倍數(shù)控制在一個理想的范圍之內(nèi)。但在新區(qū)開工后的幾年中，我們發(fā)現(xiàn)，在實際生產(chǎn)中，即使在長期不排污，旁濾罐也不反洗的情況下，濃縮倍數(shù)仍然無法達到理想值，一直忽高忽低，產(chǎn)生這種情況除了前述原因外，主要原因是使用循環(huán)水單位隨意排放循環(huán)水，用循環(huán)水沖洗設(shè)備和地面，造成循環(huán)水流失。影響濃縮倍數(shù)提高。綜合分析上述四項影響因素，其中第一項因素只是增加了系統(tǒng)從低濃縮倍數(shù)到達高濃縮倍數(shù)的時間，在系統(tǒng)密閉運行的情況下，最后仍可達到理想的濃縮倍數(shù)。在系統(tǒng)熱負荷暫時無法提高的情況下，提

14、高濃縮倍數(shù)的關(guān)鍵因素是減少后兩項因素的影響。因此，針對循環(huán)水系統(tǒng)存在的上述問題，我們采取了有效措施，首先整改不合理的設(shè)計問題，將糠醛裝置D408和D409水封罐用水在2002年檢修時，改為工業(yè)水，杜絕循環(huán)水流失現(xiàn)象；其次通過加強循環(huán)水使用現(xiàn)場的日常管理，采取日常檢查和補水量異常時去裝置排污口采樣監(jiān)察的辦法，將檢查結(jié)果納入經(jīng)濟考核中逐項落實，杜絕隨意排放循環(huán)水的情況，保證做到循環(huán)水系統(tǒng)密閉循環(huán)。并且采取不排污，只通過旁濾罐反洗水排污的方式，減少系統(tǒng)排污損失。2002年初濃縮倍數(shù)穩(wěn)定在2.5以上。實現(xiàn)了濃縮倍數(shù)達標。6 確保循環(huán)水濃縮倍數(shù)穩(wěn)定運行的措施對于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，濃縮倍數(shù)的控制十分重要。除

15、了節(jié)約用水，降低運行成本的優(yōu)勢外,在補充水水質(zhì)穩(wěn)定的情況下，濃縮倍數(shù)穩(wěn)定能使循環(huán)水的水質(zhì)性能穩(wěn)定，有利于進行化學(xué)處理。它是衡量水質(zhì)控制好壞的一個重要指標。因此，在濃縮倍數(shù)達標的基礎(chǔ)上， 進一步提高濃縮倍數(shù)和做好濃縮倍數(shù)穩(wěn)定運行的管理工作，注意從以下幾個方面采取措施。6.1 繼續(xù)做好循環(huán)水系統(tǒng)密閉循環(huán)工作繼續(xù)通過加強循環(huán)水使用現(xiàn)場的日常管理，杜絕循環(huán)水流失現(xiàn)象，確保循環(huán)水系統(tǒng)密閉循環(huán)。這是提高濃縮倍數(shù)的前提。6.2 重視補充水水質(zhì)，搞好原水的預(yù)處理在高濃縮倍數(shù)下，補充水的指標越優(yōu)越好，盡量避免雜質(zhì)帶入循環(huán)水中，以免限制濃縮倍數(shù)的提高。6.3 開好旁濾旁濾罐可以去除系統(tǒng)中大部分懸浮固體、粘泥和微生

16、物等，是排出系統(tǒng)粘泥和微生物的極佳措施。反沖洗時雜質(zhì)將隨反洗水排出系統(tǒng)。由于反洗水中雜質(zhì)濃度比排污水高得多，所以，系統(tǒng)排出的雜質(zhì)多而消耗的水量小，即通過旁濾可使排污量顯著降低，使循環(huán)水系統(tǒng)能在比較穩(wěn)定的水質(zhì)條件下運行，有利于保持較高的濃縮倍數(shù)。6.4 加強對現(xiàn)場換熱器的日常管理，嚴格控制工藝泄漏認真監(jiān)測并解決好工藝水冷器的泄漏問題。發(fā)現(xiàn)泄漏要盡快查清漏點，切除泄漏水冷器。對待存在微漏的系統(tǒng)可探索采用改進的旁濾工藝，采用對待污水的處理方法處理循環(huán)水，即循環(huán)冷水經(jīng)射流器加入混凝劑后在管道中混合均勻，再進入旁濾罐，在濾床上方的反應(yīng)區(qū)發(fā)生微絮凝反應(yīng)，水中的懸浮物生成絮狀顆粒與微生物粘泥一起被濾料截留去

17、除。應(yīng)避免采取置換大量循環(huán)水，使循環(huán)水濃縮倍數(shù)降低的方法。特別是對容量大的系統(tǒng)，采用排水置換的辦法處理泄漏問題，要浪費大量的新鮮水。也不利于濃縮倍數(shù)的穩(wěn)定運行。6.5 在循環(huán)水系統(tǒng)要完善和安裝計量儀表和在線質(zhì)量儀表提高循環(huán)水系統(tǒng)自動化水平，做到自動連續(xù)穩(wěn)定投藥和排污，準確反映水量變化，搞好水量平衡，從而控制濃縮倍數(shù)在穩(wěn)定的范圍內(nèi)。7 結(jié)束語7.1 當濃縮倍數(shù)由1.5提高到5.0時，排污量、補水量以及藥劑耗量等三項費用可下降56。提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù)可以降低補充水量，降低排污量，節(jié)約水處理藥劑的消耗量，降低冷卻水處理成本。7.2 通過分析新區(qū)循環(huán)水系統(tǒng)存在的問題,并加以解決,使循環(huán)水濃縮倍數(shù)實現(xiàn)

18、了達標。今后要在優(yōu)化補充水水質(zhì)、開好旁濾、加強換熱器管理和提高水場自動化管理水平等方面采取措施，在保證循環(huán)水水質(zhì)的前提下，盡量提高濃縮倍數(shù)，以實現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)運行效益最大化。參考文獻1 龍荷云. 循環(huán)冷卻水處理. 江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，20012 高華生. 工業(yè)循環(huán)冷卻水旁流處理工藝及設(shè)備. 中國給水排水，2002，18（10）：20-23.Management to the Cycles of Concentration in Circulating Cooling Water SystemsLiu Wei(No. 1 Refinery Plant, Fushun Branch of CNPC)Abstract: The existing problems of management of the cycles of concentration are introduced and