循環(huán)冷卻水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)的管理剖析

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(duì)存在問題的分析，找出解決問題的辦法。同時(shí)對(duì)提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)所帶來的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)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(yùn)行的措施。關(guān)鍵詞：循環(huán)水濃縮倍數(shù)經(jīng)濟(jì)效益穩(wěn)定運(yùn)行111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(yán)重的水危機(jī)。我國是個(gè)貧水的國家，全國每年缺水總量達(dá)12x109m3，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(bǔ)充水量，節(jié)約水資源，降低排污量，減少對(duì)環(huán)境的污染，節(jié)約水處理藥劑的消耗量，降低冷卻

2、水處理成本。因此，隨著水資源的日趨緊缺，新鮮水費(fèi)和排污費(fèi)的明顯上升，提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù)，是節(jié)水、降低運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)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(jì)處理量為1800m3/h，系統(tǒng)容量為2000m3,選用8.4x8.4m2單列布置雙面進(jìn)風(fēng)逆流式機(jī)力通風(fēng)涼水塔4間。配置LF47型通風(fēng)機(jī)。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(jìn)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(jìn)行冷卻。97年5月新區(qū)循環(huán)水場投產(chǎn)，尚有1/3閑置土地為將

3、來進(jìn)一步發(fā)展做準(zhǔn)備，因此，公用工程予留量較大，實(shí)際運(yùn)行循環(huán)水量僅為500700m3/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(yùn)行。通過采取措施，2002年濃縮倍數(shù)穩(wěn)定在2.5以上，實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)。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(yùn)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(huì)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(bǔ)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。圖1循環(huán)水系統(tǒng)水量平衡示意圖3.1蒸發(fā)

4、損失E(m3/h)蒸發(fā)損失水量E與循環(huán)冷卻水量、進(jìn)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(jì)算可用下式表示：E=(0.1+0.002)RAt/100,(m3/h)R-系統(tǒng)中的循環(huán)水量，(m3/h)t-冷卻塔進(jìn)出水溫差，°c-空氣的干球溫度，°C3.2 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(jì)，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(jìn)行控制。

5、3.5補(bǔ)充水量M(m3/h)根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)的水量平衡可得M=B+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)RAt/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(jìn)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(jì)效益在循環(huán)水量R=700m3/h,涼水塔進(jìn)出況下，可計(jì)算出各種濃縮倍數(shù)下的排污量口水溫差t=4°C,涼水塔風(fēng)吹損失以和補(bǔ)充水量。0.05%計(jì)，入塔空氣干球溫度為25C的情表1

6、不同濃縮倍數(shù)下的排污量、補(bǔ)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(bǔ)水量Mm3/h12.958.757.356.656.235.95D/R%1.200.600.400.300.240.20M/R緩蝕阻垢劑%噸/年1.851.251.050.950.890.8

7、59.086.135.154.664.374.17（80ppm）氧化型殺菌劑菌噸/年1.360.920.770.700.650.63藻凈（12ppm）非氧化型殺菌劑噸/年3.603.603.603.603.603.60Gream（75ppm）續(xù)表1濃縮倍數(shù)5.006.007.008.009.0010.00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/h1.050.840.700.6

8、00.530.47補(bǔ)水量Mm3/h5.605.395.255.155.085.02D/R%0.150.120.100.090.070.07M/R緩蝕阻垢劑%噸/年0.800.770.750.740.730.723.923.783.683.613.563.52（80ppm）氧化型殺菌劑菌噸/年0.590.570.550.540.530.53藻凈（12ppm）非氧化型殺菌劑噸/年3.603.603.603.603.603.60Gream（75ppm）004圖2濃縮倍數(shù)與排污量、補(bǔ)水量關(guān)系圖0000200008-006-hz3m0040000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

9、排污水量、補(bǔ)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(bǔ)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(duì)濃縮倍數(shù)由1.5提高到5.0時(shí)的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見表2。由表2可以看出，當(dāng)濃縮倍數(shù)由1.5提高到2.0時(shí)，排污量、補(bǔ)水量以及藥劑耗量等三項(xiàng)費(fèi)用可下降32。年節(jié)約費(fèi)用15.92萬元；當(dāng)濃縮倍數(shù)由1.5提高到3.0時(shí)，排污量、補(bǔ)水量以及藥劑耗量等三項(xiàng)費(fèi)用可下降48。年節(jié)約費(fèi)用23.87萬元當(dāng)濃縮倍數(shù)由1.5提高到5.0時(shí)，排污量補(bǔ)水量以及藥劑耗量等三項(xiàng)費(fèi)用可下降56。年節(jié)約費(fèi)用27.86萬元；由此可見，低成本、提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益是很

10、有意義提高濃縮倍數(shù)可以降低循環(huán)水的運(yùn)行成的。本，因此，提高濃縮倍數(shù)對(duì)節(jié)約用水、降表2提高濃縮倍數(shù)的經(jīng)濟(jì)效益濃縮倍數(shù)單價(jià)k=2.0k=3.0k=5.0元/噸投加方式k=1.5排污量（m3/h）0.958.404.202.101.05補(bǔ)水量（m3/h）1.7012.958.756.655.60緩蝕阻垢劑3901（80ppm）14915連續(xù)投加9.08噸/年6.13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Greamss410111900兩周一次3.60噸/年3.60噸/年3.60噸/年3

11、.60噸/年（75ppm）合計(jì)（萬元）49.5733.6525.721.715新區(qū)循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題及于熱負(fù)荷估算過高，使得設(shè)計(jì)t大于實(shí)解決辦法際運(yùn)行時(shí)的to主要體現(xiàn)在循環(huán)水系統(tǒng)在5.1設(shè)計(jì)V/R比過大，增加了提高濃縮倍實(shí)際運(yùn)行時(shí)，熱負(fù)荷較小，溫差只有24°C數(shù)的難度（設(shè)計(jì)溫差為10C），造成蒸發(fā)水量E過新區(qū)循環(huán)水場設(shè)計(jì)系統(tǒng)容量與循環(huán)小，濃縮倍數(shù)提高困難。水量的比值（V/R）為1.1，而目前實(shí)際運(yùn)5.3 設(shè)計(jì)時(shí)將循環(huán)水當(dāng)作其他生產(chǎn)用水，行V/R為2.94.0，這與工業(yè)循環(huán)水設(shè)計(jì)規(guī)范中要求V/R在1/51/3之間相差甚遠(yuǎn)。V/R比過大，即整個(gè)系統(tǒng)容量相對(duì)循環(huán)量來說太大，濃縮倍數(shù)

12、上升非常緩慢，大大增加了達(dá)到要求濃縮倍數(shù)的時(shí)間。5.2 設(shè)計(jì)熱負(fù)荷過高，造成實(shí)際運(yùn)行時(shí)t過低新區(qū)循環(huán)水在冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，由造成部分循環(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(bǔ)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(gè)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(gè)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(shí)際生產(chǎn)中，即使在長期不排污，

13、旁濾罐也不反洗的情況下，濃縮倍數(shù)仍然無法達(dá)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(xiàng)影響因素，其中第一項(xiàng)因素只是增加了系統(tǒng)從低濃縮倍數(shù)到達(dá)高濃縮倍數(shù)的時(shí)間，在系統(tǒng)密閉運(yùn)行的情況下，最后仍可達(dá)到理想的濃縮倍數(shù)。在系統(tǒng)熱負(fù)荷暫時(shí)無法提高的情況下，提高濃縮倍數(shù)的關(guān)鍵因素是減少后兩項(xiàng)因素的影響。因此，針對(duì)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(jì)問題，將糠醛裝置D408和D409水封罐用水在2002年檢修時(shí)，改為工業(yè)水，杜絕循環(huán)水流失現(xiàn)象；其次通過加強(qiáng)循環(huán)

14、水使用現(xiàn)場的日常管理，采取日常檢查和補(bǔ)水量異常時(shí)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(jì)考核中逐項(xiàng)落實(shí)，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(shí)現(xiàn)了濃縮倍數(shù)達(dá)標(biāo)。6確保循環(huán)水濃縮倍數(shù)穩(wěn)定運(yùn)行的措施對(duì)于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，濃縮倍數(shù)的控制十分重要。除了節(jié)約用水，降低運(yùn)行成本的優(yōu)勢外,在補(bǔ)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(jìn)行化學(xué)處理。它是衡量水質(zhì)控制好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。因此，在濃縮倍數(shù)達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高濃縮倍數(shù)和做好濃縮倍數(shù)穩(wěn)定運(yùn)行的管理工作

15、，注意從以下幾個(gè)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(qiáng)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(bǔ)充水水質(zhì)，搞好原水的預(yù)處理在高濃縮倍數(shù)下，補(bǔ)充水的指標(biāo)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、粘泥和微生物等，是排出系統(tǒng)粘泥和微生物的極佳措施。反沖洗時(shí)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(yùn)行，有利于保持較高的濃

16、縮倍數(shù)。6.4 加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場換熱器的日常管理，嚴(yán)格控制工藝泄漏認(rèn)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(diǎn)，切除泄漏水冷器。對(duì)待存在微漏的系統(tǒng)可探索采用改進(jìn)的旁濾工藝，采用對(duì)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(jìn)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(duì)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(fèi)大量的新鮮水。也不利于濃縮倍數(shù)的穩(wěn)定運(yùn)行。6.5 在循環(huán)水系統(tǒng)要完善和安裝計(jì)量儀表和在線質(zhì)量儀表提高循環(huán)水系統(tǒng)自動(dòng)化水

17、平，做到自動(dòng)連續(xù)穩(wěn)定投藥和排污，準(zhǔn)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(dāng)濃縮倍數(shù)由1.5提高到5.0時(shí)，排污量、補(bǔ)水量以及藥劑耗量等三項(xiàng)費(fèi)用可下降56。提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù)可以降低補(bǔ)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(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)。今后要在優(yōu)化補(bǔ)充水水質(zhì)、開好旁濾、加強(qiáng)換熱器管理和提高水場自動(dòng)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(shí)現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行效益最大化。參考文獻(xiàn)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.ManagementtotheCyclesofConcentrationinCirculatingCoolingWaterSystemsLiuWei(No.1RefineryPlant,FushunBranchofCNPC)Abstract:Theexistingproblemsofmanagementofthec