于戰德
  (廣州石化總廠煉油廠， 廣州　510726)

　　摘要：介紹了廣石化煉油廠循環水系統中存在的問題，如煉油裝置泄漏工藝介質，水耗量偏大，濃縮倍數偏低，針對存在的問題，采取一系列整改措施，使循環冷卻水的濃縮倍數提高了約40％。
　　關鍵詞：煉油廠；循環冷卻水；冷卻塔
　　中圖分類號：TU991.4
　　文獻標識碼：B
　　文章編號：1009-2455(2000)04-0014-03

　　廣石化煉油廠循環水系統共有兩套裝置，即：一循、二循裝置。其中一循環供蒸餾（一）等舊區煉油裝置冷卻用水，設計循環水量14000m³/h(1985年改造后)；系統總容量8000m³/h，濃縮倍數為2.5，補充水量200m³/h；二循是供蒸餾(二）等新區煉油裝置生產冷卻用水，系統總容量7800m³，設計循環水量為14000m³/h，濃縮倍數為2.8，補充水量150m³/h。循環水裝置是煉油廠生產的重要組成部分，隨著我廠原油加工量和加工深度的提高，煉油裝置工藝物料對冷換設備的腐蝕也隨之加重，造成設備腐蝕穿孔，工藝物料進入循環水系統，導致循環水水質惡化。

1　循環水裝置存在的問題

1.1　煉油裝置冷換設備泄漏頻繁
　　1999年下半年，由于煉油舊區裝置冷換設備腐蝕泄漏嚴重，致使部分換熱器產生不同程度的內漏，造成大量工藝介質（輕、重油品）泄漏進循環冷卻水系統中，使水質受到了嚴重的污染，其中情況最嚴重的9月下旬，漏油持續長達14天，泄漏點的油含量高達1100mg/h，造成一循水質嚴重惡化，循環水呈乳白色的牛奶狀，嚴重影響了循環水的正常運行。
　　循環水中油類物質的存在，為細菌和微生物的滋生提供了營養物質。同時引起水的濁度增大，1999年10月份循環水濁度最高達404.9mg/L，嚴重超標(水質指標濁度值為＜20mg/L)，詳見表1。

　　煉油裝置90%以上的水冷設備，工藝介質的壓力均大于循環水側的壓力，工藝介質串入循環水系統的可能性較大；據統計，四分之三以上的冷卻器工藝介質內含有較嚴重的腐蝕物，它們通常是硫、硫化氫、氯離子等。(渣油的硫約為1.0%，酸性氣總硫為30000mg/L)?，遇水以后形成惡劣的腐蝕環境，這些是造成水冷設備腐蝕、泄漏的主要原因。表2是1999年循環水油含量較高時硫、硫化氫、氯離子的數據統計表。

1.2　循環水的濃縮倍數偏低
　　本裝置循環水濃縮倍數的設計值為2.5，運行中因諸多問題，造成其實際濃縮倍數較低，詳見表3。造成濃縮倍數偏低的原因有以下幾個方面：
1.2.1  循環水的補充水量大
　　煉油裝置換熱器的泄漏，造成水質惡化，不得不進行大量的排污、補水。因此，循環水的大量排污是影響其濃縮倍數提高的重要因素。
1.2.2  冷卻塔進出口溫差小
　　我廠冷卻塔的進出塔溫差設計為10℃，然而實際生產過程中，塔的進出塔溫差卻達不到10℃，大部分時間其溫差只有7～8℃，詳見表3。

　　從表3中可以看出冷卻塔進出塔溫差越小，其濃縮倍數越低；溫差越大濃縮倍數越高。由濃縮倍數的關系式
K=P/(P-P₁)=1+P₁/(P-P₁)   (1)
　　分析得出，當總排污量不變時，K是蒸發水量P1的函數，即蒸發水量P1越大，濃縮倍數越高；蒸發水量越小，濃縮倍數就越低。冷卻塔的蒸發水量：
　　P1=(0.1+0.002θ)×(t1-t2)Q%(2)?
　　式中:t1、t2分別為循環水進、出冷卻塔的水溫，℃；θ為干球溫度℃；Q為循環水量,t/h。
　　由公式(2)式可知，蒸發水量與冷卻塔的進出塔溫差成正比，溫差越大，其蒸發水量越大，相應的濃縮倍數也越高，反之溫差越小，其蒸發水量越小，相應的濃縮倍數也越低。
　　導致冷卻塔溫差過低的原因之一是循環水的富裕量過大。我廠循環水系統一循、二循的設計循環水量均為14000m³/h。而目前生產中實際的循環水量分別只有3500～6500m³/h和5000～9000m³/h，尚不足設計值的一半，冬季的循環水量則更少。
1.2.3  系統容積大
　　目前，我廠循環水系統?一循、二循?的保有水量過大，其貯水量詳見表4。

　　從濃縮倍數的定義K=C/C₀可知，循環水中某鹽的濃度的大小，將直接影響濃縮倍數的高低。
　　循環水中某鹽的濃度隨時間變化的關系式如下[1]：
　　LnC=LnC1-(B/V)×(t－t₀)
　　式中：V—循環水的保有水量，m³；
　　　　　B—排污量，m³；
　　　　　C、C1—某鹽在t-t₀時刻的濃度。
　　從上式中可以看出，當排污量一定時，一定時間內，系統的保有水量V越大，C就越小，濃縮倍數K也越小；反之，V越大，濃縮倍數K也越大。
　　循環冷卻水處理設計規范規定，此比值的正常水平值應達到1/3。目前，較先進的廠家已達到1/4～1/5水平，因此，保有水量偏高也是影響我廠循環水系統濃縮倍數提高的原因之一。
1.2.4  操作上的原因
　　① 煉油裝置冷換設備?如換熱器?的進出水量控制不當。實際生產中，各冷換設備的進出口閥基本上是全開的，循環冷卻水在換熱器內的停留時間太短，不能與工藝介質進行足夠時間的熱交換，無法將工藝介質的熱量取走，換熱效果不理想，使冷換設備的出水溫度(即是冷卻塔的上塔溫度)過低，造成進出冷卻塔的水溫差小。
　　② 冷卻塔的上塔閥門開度不足，濁物在填料層中累積。
　　③ 冷卻塔填料陳舊、落后。目前冷卻塔所用填料為1985～1987年投入使用，材質為PVC聚氯乙烯，設計壽命為10 年，而現在這批填料仍在使用，經檢查發現多數填料已老化變脆，布水效果不良。

2  采取的對策

2.1　設備防腐
　　建立系統監測網絡，對腐蝕穿孔的換熱器及時切換。比如增加系統監測點及監測頻次，及時發現受腐蝕的設備。
　　循環水管網頻繁穿入工藝油品單靠“水穩技術”無法解決冷換設備的腐蝕問題，但可通過加強水冷設備的防腐工作來解決。比如，由于碳鋼兩側形態各異，造成兩側腐蝕環境不能同時兼顧，目前從材質方面，無力解決碳鋼水冷設備的防腐問題，但如水側采用TH-847防腐涂料，工藝介質側(防腐條件苛刻)采用TH-901(防腐涂料)，水冷設備平均使用壽命達6年。
2.2　加強對耗水量的管理和考核
　　杜絕用循環水作沖洗水；減少循環水的旁濾量和反沖洗頻度；減少循環水的排污量，每8h不應超過1000t。加強對循環水地下管網的檢查，防止管線因腐蝕泄漏。“飛水”嚴重的冷卻塔加裝收水器，更換填料層，減少水量的損失。
2.3　合理操作
　　調整換熱器的進出口閥門的開度，使換熱器的進口閥全開，出口閥調整至適當的開度，并隨時根據裝置工藝條件(負荷等)的變化而做出相應的調整，提高換熱器的換熱效果，使冷卻塔進出塔溫差得以優化。調節上塔閥的開度，使各塔布水均勻，進而使冷卻塔進出塔溫差接近或達到設計值。
2.4　減少系統的保有水量
　　適當降低冷卻塔集水池的容量、冷水池的容量可減少系統的保有水量，使濃縮倍數比較快地提高。
2.4.1  降低冷卻塔集水池的容量
　　降低冷卻塔集水池的容量只能靠墊高集水池?即減少集水池深度?的方法來實現。由于集水池只起循環水的集水、緩沖功能，其容積大小對循環水本身無大影響。目前一循集水池的深度為20m，按減少0.5m計t算，集水池貯水量減少了896m³。
2.4.2　降低冷水池的水位
　　以一循為例，冷水池有效深度為4.35m，現正常控水位于2.5m左右，在確保冷水池內有足夠水量的前提下，適當減少冷水池液位，如2.2～2.3ｍ范圍內，可減少貯水量537.6m³⁽水位以2.2m計)。
2.5  改造冷卻塔，提高冷卻效率
　　提高冷卻塔的冷卻效率要通過避免冷卻塔上塔溫度過低、提高冷卻塔進出塔水溫差等手段來達到目的。即除了靠生產操作上的調整、優化外(比如調節好冷換設備進出口閥門的開度等)，最有效的手段就是改進冷卻塔的填料、收水器等。如1999年初的煉油新區大檢修中，我們將冷卻塔原設計收水器、填料，改造成為滄州填料廠生產的雙功能重波收水器、填料，使二循裝置的飄水量大大減少，節水效果明顯。
　　此外，我們對一循裝置的儀表控制系統進行了技術改造，實現了微機控制，使冷卻塔的操作得以改善，減少了工藝管理的工作量，提高了車間的工藝技術水平。
　　通過采取以上措施，循環冷卻水的濃縮倍數已提高至2.2～2.3。系統運行正常。

參考文獻：
　　[1]齊冬子，李雪梅．TW循環冷卻水計算程序簡介[J].工業用水與廢水，1999,30(3):19

作者簡介：
于戰德(1967-)，男，工程師?聯系電話:82124437。