循环水

循环冷却水系统的改造与完善

循环水系统做为工业装置的公用工程，是工业装置整体稳定运行的前提和基础，其运行的好坏关系到整体装置能否安全、稳定运行以及装置的经济效益。目的是在保证循环冷

却水温度、压力、流量的基础上，保持水质良好，防

止设备腐蚀和结垢，提高设备的使用寿命和取得

良好的经济效益。

常见的循环冷却水系统分为封闭式系统和敞

山西同世达煤化工集团有限公司甲醇装置的循环水系统为敞开式系统，三台空塔冷却，原设计循环水量为8000——10000m3/h，主要供甲醇装置活塞式压缩机级间冷却、夹套冷却；凝汽式汽轮机凝汽器；各列管式换热器的移热。系统冷却的工艺介质主要有：甲醇、二甲醚、水煤气及二甲醚装置的废水。主要设备有：

序号名称数量备注

1 自动反冲洗旁滤器三台单台处理能力100t/h

2 循环水泵五台315KW/H

3 轴流风机三台160KW/H 风量270万m3/h

4 水池三个16×16×3 米3

甲醇装置自2009年投产后，系统运行比较正常，2012年，随着公司“三法”一体机水处理系统的投用，循环水系统补水由原新鲜水改为“三法”工艺处理的回水。到2013年初甲醇装置多次发生压缩机冷却器的泄漏，严重影响到设备的安全稳定运行及工艺系统的连续

运行。主要表现：

1、换热器换热效果下降，上回水压差增大，从检修现场看循环水管道内壁结有铁瘤，且循环水手感发滑。

2、换热器（气走管程，水走壳程）管间软垢、粘泥堵塞严重，且发臭发黑，系统运行三个月后，所有换热器必须用高压水清洗一遍，否则，换热器无法正常投用。

3、个别列管被腐蚀穿透，泄漏严重，工艺介质混入循环水系统，引起水质恶化。换热器花板发生腐蚀穿孔，主要表现为点状腐蚀。

原因分析

结合甲醇装置的实际运行情况，吸取兄弟厂家压缩机的运行经验，在排除换热器本身制造过程中造成的设备缺陷和工艺介质的腐蚀外，腐蚀问题的原因到底出在什么地方，先对循环水系统及补充水的水

质做了一全面分析。

3.2水质分析表1 同世达循环水质分析报告

项目单位循环水三法出水电导率（DD）ms/cm 4.48 4.42 PH 7.49 7.22 硬度（YD）epm 18.3 11.6

钠（Na+）mg/l 1630 1080

钙（Ca2+）epm 6.8 3.7

镁（Mg2+）epm 11.5 7.9 全铁mg/l 0.320 0.816 0。3硫酸根（SO42-）mg/l 1960 1990 250

溶解固形物（TDS）mg/l 3229 3715

通过水质指标与《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050-2007对比分析，循环水水质在溶解固形物（TDS）、悬浮物（SS）、硫酸根离子（SO-24）、电导率等指标明显偏高，总硬度、碳酸盐硬度指标明显偏低。

3.1循环水系统腐蚀原因

3.1.1溶解氧、阴离子引起的电化学腐蚀

敞开式循环冷却水系统中，水与空气能充分的接触，因此水中溶解的氧气可达饱和状态。当碳钢与溶有氧气的冷却水接触时，由于金属表面的不均一性和冷却水的导电性，在碳钢表面会形成许多腐蚀微电池，微电池的阳极区和阴极区分别会发生下列氧化反应和还原反应。

在阳极区：Fe=Fe2++2e

在阴极区：0.5O2+H2O+2e=2OH-

在水中： Fe2++2OH-=Fe(OH)2 Fe(OH)2→Fe(OH)3

在循环水电导偏高的情况下，水中的阴离子会加速腐蚀反应的阳极过程速度，阳极区的金属不断溶解而被腐蚀。压缩机冷却器列管材质为普通碳钢，在电化学腐蚀的作用下，列管的腐蚀速度大大加快。3.1.2有害离子引起的腐蚀

循环冷却水在浓缩过程中，除重碳酸盐浓度随浓缩倍数增加而增加外，其他的盐类如氯化物、硫酸盐的浓度也会增加。当CL-和SO42-

浓度增高时，会加速碳钢的腐蚀。CL-和SO42-会破坏金属表面的保护膜，尤其是CL-的半径小，穿透性强，容易穿过膜层，置换氧原子形成氯化物，加速阳极过程的进行，使腐蚀加速，通过水质分析，循环水补充水水质严重超标，根据GB/T 19923-2005再生水用作冷却用水的水质控制标准，工艺循环水中硫酸根离子的含量（1990 mg/l）加氯根离子的含量虽然小于2500 mg/l的规定，但根据换热器花板腐蚀的特征看，氯离子是引起点蚀的原因之一。

另外，自2009年系统开车后，由于企业自身原因每年冬天甲醇被动停车，为防冻保温，防止循环水冻坏设备，系统内的所有循环水都排放掉，沾在金属表现的水珠干后，氯化物逐渐浓集。换热器在干湿交替的这种状况比浸在单相水溶液中的金属腐蚀严重的多。这也是换热器腐蚀泄漏的原因之一。

3.1.3微生物引起的腐蚀

换热器泄漏后，部分二甲醚废水泄漏至循环水中，有机物可为某些细菌提供作为营养的碳源，所以发生泄漏之后，循环水中的营养成分显著增多，微生物的繁殖得以加速。经加药处理后，微生物的尸体（蛋白质）必然会引起水中生物黏泥的增加．这对水冷却器的正常运行将产生严重的影响。

另外，微生物的滋生也会使金属发生腐蚀。由于微生物排出的黏液与无机垢和泥沙杂物等形成的沉积物附着在金属表面，形成氧的浓差电池，促使金属腐蚀。此外，在金属表面和沉积物之间缺乏氧，因此一些厌氧菌（主要是硫酸盐还原菌）得以繁殖，当温度为25-30℃

时，繁殖更快。它分解水中的硫酸盐，产生硫化氢，引起碳钢腐蚀。旁滤效果不理想，造成循环水浊度偏高

由于循环水池位于公司煤场的下风向，在冷却塔内进入水中的尘埃与缓蚀阻垢剂的高分子聚合物等黏结在一起。由于水走壳程时循环水在换热器内流速较低，循环水中的悬浮物易沉积在列管表面形成黏泥。原四台自动反冲洗旁滤器因不能正常投用，长期处于停车状态，系统排污量又受到限制，导致循环水的浊度长期超标，最高时达257。长期运行，最终导致列管间隙被污泥堵死。

采取措施

1、改造旁滤器装置，降低循环水浊度

将原自动反冲洗旁滤器改造为人工强制反冲洗旁滤器，由于原自动反冲洗旁滤器采用虹吸原理，滤料层阻力增加时，反冲洗次数频繁，特别是系统工艺介质泄漏到循环水系统，循环水浊度增加时，反冲洗水量大，但反冲洗效果不是太好，最终导致滤料层板结，旁滤装置被迫退出系统。

本次改造将滤料层加厚，循环水凭借回水的压头，自下而上进入旁滤装置，系统运行24小时后人工强制反冲洗。改造后旁滤器出口循环水浊度最好时为5，循环水系统浊度明显下降，正常情况下基本维持在18—25左右。

2、改善循环水补充水水质

公司“三法”一体机的水源为公司甲醇厂、焦化厂的循环水排污水及甲醇厂反渗透系统的浓水，污水经预处理后进入两级电渗运行除盐，