循环水的浓缩倍数与节水

循环水的浓缩倍数与节水

安庆分公司化肥部唐广奎

内容提要：循环水的浓缩倍数越高，所需的补充水量就越少，因而节水率就越高。然而，浓缩倍数与节约水量之间并非是线性关系。提高循环水浓缩倍数是一个系统工程，它既是技术水平又是管理水平的集中体现。循环水的浓缩倍数也并非是越高越好，要在节约用水、处理效果和处理成本之间寻找最佳结合点。

关键词：循环水浓缩倍数节水

在石油化工生产中工业用水量很大，其中70%以上的水是用于冷却各类工艺介质。冷却水系统既是石油化工装置不可缺少的组成部分,又是节约用水的关键部位。

冷却水循环使用，日常只需补充因蒸发、排污及漏失的水量就能够维持正常运行。因此，采用循环冷却水系统可以大大地减少水资源的消耗。另一方面，循环水系统还便于进行水质控制和处理，从而能够延长换热设备的使用周期，使装置更加安全稳定、经济合理地运行。

然而，冷却水的循环使用也带来了许多复杂的技术和管理问题，浓缩倍数的控制就是其主要内容之一。循环水的浓缩倍数是关系到节约用水和处理效果的核心指标，它与水处理技术的发展水平、系统状态和现场管理等因素密切相关。循环水的节水问题根本上就是浓缩倍数的管理问题。

一．循环冷却水的水质

敞开式循环冷却水主要是靠蒸发来散热的，也就是利用系

统中一部分水的汽化潜热来使系统水体温度降低。循环水在运行过程中，一边在换热器内升温，一边又在冷却塔内降温；一部分水被蒸发掉，又有一部分水补充进来；大量的空气与水在冷却塔内充分接触，发生脱气、曝气、洗涤等多重作用；工艺物料的泄漏造成水质污染。这样的工艺过程必然引起水质的巨大变化。循环冷却水水质的变化及其产生的危害情况如表一所示。

二．浓缩倍数与水质处理

由表一可知，循环水的工艺过程决定了其水质存在着显著的劣化趋势，这种趋势会随着浓缩倍数的提高而增强。在一定的技术水平上把因水质劣化而产生的危害降到最低程度，这就是循环水水质处理技术的任务。从节约用水的角度看，循环水的浓缩倍数自然是越高越好。但从水质处理的角度看，浓缩倍数越高，处理难度也就越大，处理效果也受影响。因此，在循环水的运行管理中，浓缩倍数是一项重要的控制指标，要努力寻求节约用水与处理效果两者之间的最佳切合点。

循环水水质处理的目的是减少因水质劣化而引起的对设备腐蚀、结垢等危害。水质的腐蚀性与结垢性是一对矛盾，一种倾向呈强势时另一种倾向则呈相对弱势。通常的自然水体都含有一定的碳酸盐硬度，这种水质在浓缩倍数较低时以腐蚀倾向为主，而在浓缩倍数较高时则以结垢倾向为主。因此，对于不同的浓缩倍数，处理的技术方案也应有所不同。

早期的循环水处理由于没有性能优良的阻垢剂，主要使用高浓度的缓蚀剂（如铬酸盐、聚磷酸盐等）来防止腐蚀，用加酸调节PH值来防止结垢，浓缩倍数控制较低。随着环境保护的要求不断提高，水资源缺乏的矛盾日益加剧，必然要求提高循环水的浓缩倍数。这也就推动了循环水处理技术的发展，相继出现了一批性能优良的阻垢剂，使得循环水在较高

浓缩倍数下运行成为可能。

循环水浓缩倍数的提高固然是以水处理技术为基础的，但它毕竟是一个相对的数值，并不能直接作为衡量水处理技术水平的指标。在水处理技术中通常以含盐量（主要是总硬度和总碱度）作为评价处理技术能力的指标。处理能力越强，可以接受的条件就越苛刻，也就是能够处理的总硬度和总碱度就越高。这就是所谓边界条件。一般认为，在当前的技术水平上总硬度加总碱度在1000mg/L（以CaCO3计，下同）以下的水质能够达到较满意的处理效果，总硬度加总碱度更高的水质处理效果还不理想，处理成本也较高。

长江中下游的水质含盐量属中等范围，总硬度加总碱度在200mg/L左右。这种水质在目前的条件下，理论上循环水的浓缩倍数可达5.0。实际上循环水的含盐量由于诸多因素的影响要比补充水直接浓缩的值更高一些。因此，从处理技术角度看笔者认为我厂循环水浓缩倍数控制在4.0~5.0左右是最适宜的。

三．浓缩倍数与节约用水

循环水的浓缩倍数越高，所需的补充水量就越少，因而节水率就越高。然而，浓缩倍数与节约水量之间并非是线性关系，随着浓缩倍数的提高，补充水量的减少值（即节约水量的增加值）会越来越小。这是因为在一定的工艺条件下，蒸发水量是个定值，补充水量的变化只受排污量的影响。

根据水量平衡的关系对我厂循环水系统各项水量与浓缩

倍数之间的关系进行了计算。计算结果如表二所示。计算设定的条件为：循环水量26000m3/h，冷却温差10℃，气温为30℃，蒸发损失系数0.15%。

3

※这里的排污水量包括风吹和渗漏损失

◇浓缩倍数等于1即为直流水

☆浓缩倍数每提高一步时节约水量的增加值

△与直流水相比节约补充水量的百分数

◎当循环水量一定、冷却温差一定时，蒸发水量随气温不同而稍有变化，这里只是气温为30℃时的计算结果

通过以上的计算，很明显地看出浓缩倍数与节水的关系：（1）循环水与直流水相比可以大大地节约用水量，即使浓缩倍数只有1.1时，节水率也在80%以上；随着浓缩倍数的

提高，补充水量不断减少，节水率也相应提高。

（2）当浓缩倍数小于2时，排污水量大于蒸发水量，即补充水主要是补充排污损失；当浓缩倍数等于2时，蒸发水量与排污水量相等，即二者各占补充水量的50%；浓缩倍数大于2以后，排污水量就小于蒸发水量，即补充水量的主要部分是补充蒸发损失。

（3）浓缩倍数等于4时，节水率为98%；此后再进一步提高浓缩倍数则节水率的增加幅度很小；当浓缩倍数为无穷大时即在零排污的情况下，补充水量等于蒸发水量，节水率的极限值为98.5%。

由此可见，从节约用水的角度看，我厂循环水的浓缩倍数控制指标定在4.0~5.0也是合理的。

四．提高浓缩倍数的途径

提高循环水浓缩倍数是一个系统工程，它既是技术水平又是管理水平的集中体现。一般情况下，循环水的浓缩倍数达到2.0左右是比较容易做到的，要想再进一步提高就需要做很多工作。我厂从20世纪80年代初开始就非常重视浓缩倍数问题，先后做了大量工作，取得了明显的成效。

1.克服先天不足

所谓先天不足是指设计上的缺陷。由于历史的原因，过去在设计中对浓缩倍数的要求不是很高，因而造成运行时浓缩倍数上不去。常见的问题如：水处理配方不合适、少数换热器直排水、将循环水作它用、将某些装置的排水引入循环