熒光示蹤技術(shù)用于循環(huán)冷卻水的水質(zhì)控制

1、熒光示蹤技術(shù)用于循環(huán)冷卻水的水質(zhì)控制王一平(燕山石油化工公司合成橡膠廠,北京102503摘要:燕山石化公司第四循環(huán)冷卻水廠的水質(zhì)控制系統(tǒng)引進(jìn)NALCO公司TRASAR(熒光示蹤技術(shù),安裝了一套循環(huán)冷卻水在線監(jiān)測儀表(主要監(jiān)測p H值、O R P值和電導(dǎo)率,控制系統(tǒng)根據(jù)其輸出信號(hào)可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)加藥、加酸、殺菌、排污及補(bǔ)水。實(shí)際運(yùn)行表明,該裝置不但從本質(zhì)上提高了工藝指標(biāo)控制的合格率,而且節(jié)省了系統(tǒng)的自來水用量,降低了藥劑消耗。關(guān)鍵詞:水質(zhì)控制系統(tǒng);在線監(jiān)測;自動(dòng)加藥;加酸;殺菌中圖分類號(hào):X703.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C文章編號(hào):1000-4602(200406-0074-03燕山石化公司合成橡膠廠的第四循

2、環(huán)冷卻水廠(以下簡稱四循,引進(jìn)了一套由NALCO公司開發(fā)的循環(huán)冷卻水TRASAR(熒光示蹤技術(shù)及附屬設(shè)施,實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測自動(dòng)加藥、加酸、殺菌、排污(補(bǔ)水等,將循環(huán)冷卻水水質(zhì)控制系統(tǒng)提高到了一個(gè)新的水平。1水質(zhì)控制系統(tǒng)的構(gòu)成四循的水質(zhì)控制系統(tǒng)由下述獨(dú)立單元組合而成:加藥自控單元。由過濾器、TRASAR在線監(jiān)測探頭、TRASAR水處理控制器、流量計(jì)、PUL2 SA TRON電子計(jì)量泵、藥劑儲(chǔ)罐組成。p H值在線監(jiān)測自控單元。由過濾器、p H 值在線監(jiān)測探頭、G L I MODEL53控制器、PUL2 SA TRON電子計(jì)量泵、硫酸儲(chǔ)罐組成。氧化還原電位(ORP在線監(jiān)測自控單元。由ORP在線監(jiān)測探頭

3、、G L I MODEL53控制器、PUL SA TRON電子計(jì)量泵、藥劑儲(chǔ)罐、混合器組成。電導(dǎo)率在線監(jiān)測自控單元。由電導(dǎo)率在線監(jiān)測探頭、G L I MODEL53控制器、電磁閥組成,該單元與排污及補(bǔ)水自控系統(tǒng)連鎖。2水質(zhì)控制系統(tǒng)及水處理方案技術(shù)特點(diǎn)211TRASAR水處理控制器TRASAR水處理控制器是基于微處理器的控制器,其設(shè)計(jì)能力可以在一個(gè)指定的范圍內(nèi)對(duì)模擬量和數(shù)字量進(jìn)行監(jiān)控,同時(shí)增加了電腦對(duì)指定區(qū)域外的監(jiān)控。用戶可通過電腦設(shè)定數(shù)值來調(diào)節(jié)、控制水質(zhì)。TRASAR技術(shù)原理是將具有熒光性能的水處理劑加入到水系統(tǒng),通過光電倍增管檢測熒光信號(hào),將此信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信息來控制電子計(jì)量泵的工作狀態(tài)。使

4、用水質(zhì)穩(wěn)定藥劑的主要功效見表1。表1水質(zhì)穩(wěn)定藥劑及主要功效藥劑名稱應(yīng)用功能N73204分散劑,控制循環(huán)水中礦物質(zhì)的結(jié)垢和懸浮物的沉積速度N3456阻垢緩蝕劑,控制腐蝕速度和碳酸鈣等結(jié)垢濃硫酸控制循環(huán)水的p H值次氯酸鈉控制微生物生長N7342協(xié)助次氯酸鈉控制微生物生長212水處理方案的特點(diǎn)采用了含熒光示蹤劑的高性能分散劑產(chǎn)品,更好地防止了結(jié)垢和懸浮物沉積。采用連續(xù)投加殺菌劑的方案控制了微生物生長。該方案的所有產(chǎn)品均可利用自控技術(shù)實(shí)現(xiàn)藥劑投加和藥量控制。自動(dòng)控制包括:阻垢緩蝕劑和殺菌劑的投加,p H值(加酸的控制以及排污和補(bǔ)水的操作等。3新技術(shù)的應(yīng)用過程311設(shè)備改造設(shè)備改造的目的就是準(zhǔn)確控制水

5、質(zhì)和藥劑濃度,以確保藥劑濃度和水質(zhì)指標(biāo)在要求范圍內(nèi)。設(shè)備改造的主要項(xiàng)目和目的見表2。中國給水排水2004Vol.20CHINA WA TER&WASTEWA TERNo.6表2設(shè)備改造項(xiàng)目和目的 改造項(xiàng)目目的使用TRASAR技術(shù)實(shí)現(xiàn)阻垢緩蝕劑的連續(xù)、自動(dòng)、準(zhǔn)確監(jiān)測和投加,并將藥劑濃度穩(wěn)定地控制在要求的范圍內(nèi)增加在線p H計(jì)和加酸泵實(shí)現(xiàn)加酸自動(dòng)監(jiān)測和投加,并準(zhǔn)確控制p H值增加在線電導(dǎo)儀和電磁排污閥實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排污,并準(zhǔn)確控制鈣硬度等水質(zhì)指標(biāo)在要求的范圍內(nèi)增加ORP儀和殺菌劑加藥泵實(shí)現(xiàn)殺菌劑的自動(dòng)投加將氧化性殺菌劑的投加點(diǎn)改到冷卻塔的盲區(qū)提高氧化性殺菌劑的作用效率采用掛片架安放掛片監(jiān)測腐蝕速

6、度采用污垢沉積速度測定儀在線監(jiān)測污垢沉積及結(jié)垢控制的效果增加在線液位計(jì)和電磁補(bǔ)水閥實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)水312操作管理的改變TRASAR成熟的技術(shù)使得現(xiàn)場操作相對(duì)簡單化。工人的工作主要為巡檢設(shè)備、現(xiàn)場記錄在線監(jiān)測數(shù)據(jù)和及時(shí)補(bǔ)充藥劑。313技術(shù)服務(wù)NALCO公司的技術(shù)人員定期、及時(shí)地提供現(xiàn)場技術(shù)服務(wù),為運(yùn)行管理提供了很大幫助。4運(yùn)行情況藥劑濃度以含示蹤劑的N73204藥劑濃度為例,從2001年11月15日應(yīng)用以來,其濃度的變化在設(shè)定值的±2%范圍內(nèi)波動(dòng)(如圖1所示。圖1藥劑濃度波動(dòng)情況從圖1可以看出,經(jīng)高濃度藥劑預(yù)處理調(diào)整后,循環(huán)水中的藥劑濃度控制比較穩(wěn)定,直到2002年7、8月系統(tǒng)停車進(jìn)行檢修

7、。為了進(jìn)一步降低地下水的用量,2002年10月在補(bǔ)充水中引入了一定比例的化工再生水,并對(duì)藥劑濃度進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整。雖然再生水的成分復(fù)雜且各組分含量不穩(wěn)定,但TRASAR控制藥劑濃度的變化依然在設(shè)定的范圍,表明TRASAR技術(shù)具有良好的可靠性及抗干擾性。水質(zhì)指標(biāo)以p H值、總磷、總鐵、余氯及其他水質(zhì)指標(biāo)為代表,結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測和換熱器解體檢查,運(yùn)行至今循環(huán)水的水質(zhì)控制處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)。濃縮倍數(shù)濃縮倍數(shù)的提高意味著排污量和補(bǔ)充水量的減少。四循濃縮倍數(shù)在保持水質(zhì)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上控制在5左右,而夏季硬度(Ca2+在短期內(nèi)曾控制在約1300mg/L。微生物控制過去的殺菌方案是在菌藻大量形成后定期(每周投加殺菌滅

8、藻劑,粘泥剝離下來后再用水大量置換,置換用水量為7503000m3/次,這樣既浪費(fèi)了補(bǔ)充水又過多消耗了藥劑。現(xiàn)在殺菌方案是根據(jù)在線監(jiān)測O R P值并根據(jù)其輸出信號(hào)自動(dòng)控制投加殺菌滅藻劑。在引入再生水后,微生物控制曾有多次反復(fù),如異養(yǎng)菌在2003年4月達(dá)到13.5×104個(gè)/mL,但仍在允許的范圍內(nèi)。鐵細(xì)菌和硫酸鹽還原菌則一直在控制范圍內(nèi),異養(yǎng)菌控制具體情況見圖2。圖2異養(yǎng)菌控制情況設(shè)備運(yùn)行情況由于現(xiàn)場嚴(yán)格的操作和NALCO公司良好的技術(shù)服務(wù),使各現(xiàn)場在線監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行良好,為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加藥和水質(zhì)控制提供了保證,并且自控設(shè)備的使用也有助于提高勞動(dòng)效率和降低化學(xué)品操作的危險(xiǎn)性。監(jiān)測結(jié)果中國石

9、油化工總公司工業(yè)水管理制度中石化(92生機(jī)字21號(hào)對(duì)循環(huán)冷卻水的現(xiàn)場監(jiān)測評(píng)定指標(biāo)見表3。表3腐蝕速度和污垢沉積率評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)腐蝕速度(mm/a污垢沉積率mg/(cm2月級(jí)00.046015級(jí)0.0460.0931630級(jí)0.0930.1163140a.腐蝕速度掛片材質(zhì)為碳鋼,2001年12月2003年11月現(xiàn)場監(jiān)測腐蝕速度平均為0.033mm/a,其中2002年2月最高為0.072mm/a。從現(xiàn)場的監(jiān)測結(jié)果看,腐蝕速度基本達(dá)到級(jí),僅有個(gè)別為級(jí)。b.污垢沉積率試管材質(zhì)為碳鋼,自2001年12月至今考察現(xiàn)場監(jiān)測污垢沉積率<10.0mg/(cm2月,平均為1. 94mg/(cm2月,說明現(xiàn)場污

10、垢沉積率達(dá)到級(jí)。5效果驗(yàn)證節(jié)約新鮮水四循自應(yīng)用新技術(shù)進(jìn)行工業(yè)化試運(yùn)行至今已兩年,實(shí)踐表明該系統(tǒng)不但降低了人工勞動(dòng)量、減少了人為因素造成的誤差及提高了冷卻換熱效率,而且節(jié)約了新鮮水。節(jié)水包括提高濃縮倍數(shù)和改進(jìn)殺菌工藝兩方面。目前濃縮倍數(shù)已由2提高到4.55,冷卻溫差為68,節(jié)約補(bǔ)充水量為45m3/h,緩解了廠內(nèi)用水的緊張局面,取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。由電導(dǎo)率在線監(jiān)測信號(hào)控制自動(dòng)排污,使兩年來的月平均濃縮倍數(shù)合格率達(dá)到90%以上,夏季最高時(shí)濃縮倍數(shù)曾達(dá)到9.0(補(bǔ)充水中有一定量的軟化水。在減少了排污量及補(bǔ)水量的同時(shí)降低了污水處理費(fèi)用。提高水質(zhì)指標(biāo)合格率一方面由于有計(jì)劃地控制排污量和補(bǔ)水量,避免

11、了盲目加藥,另一方面由于PUL SA TRON電子計(jì)量泵根據(jù)TRASAR在線監(jiān)測信號(hào)按比例加藥,避免了因數(shù)據(jù)分析滯后而導(dǎo)致加藥過量或不足的現(xiàn)象,提高了水中藥劑含量的合格率。經(jīng)濟(jì)效益新配方藥劑費(fèi)用為102.4萬元/a,原配方藥劑費(fèi)用為50萬元/a,實(shí)際凈增藥劑費(fèi)用為52.4萬元/a,改變殺菌工藝節(jié)約置換水費(fèi)用(按750m3/周、2.57元/m3計(jì)為10.02萬元/a,提高濃縮倍數(shù)節(jié)水費(fèi)用(按運(yùn)行8000h/a計(jì)為92.52萬元/a,則投資回報(bào)率為95.69%。加藥系統(tǒng)經(jīng)歷了人工加藥、連續(xù)加藥,發(fā)展到現(xiàn)在的自控加藥,從本質(zhì)上提高了循環(huán)冷卻水系統(tǒng)自動(dòng)化控制水平,但自動(dòng)化的設(shè)備需要有相應(yīng)素質(zhì)的人員進(jìn)行操作,否則難以達(dá)到理想的效果。另外,隨著IT業(yè)的延伸,相信加藥方式還會(huì)向遠(yuǎn)程控制及智能化方向發(fā)展。參考文獻(xiàn):1范敏,關(guān)輝.循環(huán)冷卻水自動(dòng)控制加藥系統(tǒng)概述及現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)例J.工業(yè)水處理,1995,15(3:25-28.2蔡超,吳大成,郭睿威.熒光標(biāo)識(shí)水處理劑的研究進(jìn)展J.工業(yè)水處理,2003,23(11:8-10.電話:(01069347278E-mail:wangyiping1958收稿日期:2003-12-20信息中國最大的