循环水浓缩倍数影响因素分析及对策

循环水浓缩倍数影响因素分析及对策

摘要：针对循环水浓缩倍数低于集团公司指标的情况，进行了相关影响因素分析，依此提出了减少系统保有水量、增加热负荷、改造旁虑池、优化工艺管理及操作等改进措施，并对浓缩倍数提高后系统运行可能存在的问题及注意事项进行了讨论。

循环水浓缩倍数是反映和控制循环水系统运行的一个重要综合性指标。提高循环水浓缩倍数不仅可以降低补充水量、节约水资源；降低排污水量、减少对环境的污染和废水处理量；还可以减少水处理剂及杀生剂的消耗量、降低水处理成本。

循环冷却水系统作为石油化工行业的一个总要组成部分，近几年来随着管理制度的不断完善；生产工艺技术的不断进步；水处理剂的不断改进、开发，集团公司对循环水质管理的要求也越来越高，特别是浓缩倍数N控制指标逐年提高。如下图示：

1 现状分析

我厂现共有五座循环水场，由于系统设计、处理能力、覆盖的生产装置、管理水平各异，因而各水场的水质差异较大。具体反映在浓缩倍数上详见表1。

表1 循环水场浓缩倍数统计表（2003年）

一循环水场二循环水场三循环水场焦化水场烷基化水场

浓缩倍数

2.88

3.35 2.63 3.24 2.16

（平均值）

浓缩倍数

40.0 70.3 20.5 62.5 14.0

合格率（％）

注：表中合格率统计均是以N≥3.00为计算依据

从表1统计数据可以看出，五座循环水场仅二座水场浓缩倍数年均值大于3.00，烷基化水场最低仅为2.16，因而该系统存在问题也最多；此外，各水场浓缩倍数合格率普遍很低，说明水质波动大、稳定性差。因而要稳定水质，确保系统安全、经济运行，就必须进一步提高循环水浓缩倍数以及其合格率。

下面就影响循环水浓缩倍数的几方面因素进行分析，并探讨其改进措施。

2 影响因素

浓缩倍数N是循环冷却水的含盐量C与其补充水的含盐量C0之比，即N=C/C0

可用下式进行计算：

N=M/(B+D+F)=(E+B+D+F)/(B+D+F)=1+E/(B+D+F)⑴

E=4.184△TQ/γ ⑵

式中：M—补充水量B—排污水量

F—渗漏损失量D—风吹损失量

E—蒸发量Q—循环水量

△T—进、出塔水温差γ—蒸发热

从⑴、⑵式可以看出，当环境温度及循环水量一定时，浓缩倍数N与△T成正比，与B、D、F成反比。

2.1 系统设计

2.1.1系统容积大制约了浓缩倍数的进一步提高

目前我厂循环水系统的保有水量普遍过大，其保有水量与循环水量之比（V/Q）一般为0.5～0.6，这与一些较先进厂家V/Q比已达1/3～1/5相差甚远。

从浓缩倍数的定义式可知，循环水中盐的浓度大小直接影响着N值的高低。如果某一系统其循环供水量Q一定，在一定的时间内蒸发量E也一定时，当系统的保有水量V越小时,则此时体系中盐浓度C越大，浓缩倍数N就越大；反之，V越大，则浓缩倍数N就越小。因而体系V/Q值过大，在一定程度上制约了浓缩倍数的进一步提高。

2.1.2设计热负荷高，而实际运行时△T小

在冷却水系统设计时，热负荷估算较高，设计温差为10℃。而在实际运行时，热负荷明显不足，冷却塔进出水温差仅只有5～7℃，造成蒸发量E过小。由公式⑴、⑵可知，温差越小，蒸发量越小，相应的浓缩倍数也越低。如第三循环水系统，由于其系统装置主要为7万吨聚丙烯，热负荷低，且实际循环水量仅为设计量的60％，特别是冬季，状态更差，水温差甚至低于5℃，因而其浓缩倍数一直较低。

2.1.3旁滤池设计不合理

旁滤池内滤料填装不合理，过滤截污能力较低，循环冷却水经过滤后，浊度降低率不足30％。特别是烷基化水场的管道过滤器，采用滤网过滤效果更差，系统浊度经常超标。为降低浊度而频繁进行排污、换水处理，严重影响了循环水的浓缩倍数。

此外，由于旁滤池设计单纯采用循环热水作反冲洗水，不仅反冲洗效果差，影响了截污能力，而且造成循环水排污量大，这些势必影响浓缩倍数的提高。

2.2 系统管理

2.2.1冷换设备泄漏，工艺介质污染循环水系统

由于装置长周期运行或检修质量等原因，常会发生冷换设备腐蚀穿孔泄漏烃类、油类等工艺介质到循环水系统现象，严重污染水质，使浊度、pH、含油、微生物等指标严重超标。为确保水质，循环水系统不得不进行大排大补，并有针对性的开展一系列清洗、杀菌工作。如此不仅破坏了体系原有的动态平衡，而且使得浓缩倍数在一个较长的时段内维持在低水平。

2.2.2 系统清洗对浓缩倍数的持续性影响

目前循环水系统清洗在分散、除锈阶段pH值控制普遍较低，一般为3.0～4.0。当体系状态较差时，大量酸洗下来的Fe、Ca离子在换水阶段随着pH值的上升而反应成为不溶物，受系统排污能力限制，有相当一部分不溶物未能及时置换出体系外，而在管道、池子中沉积下来。

当系统清洗结束转入正常运行后，在一个相当长的时间内（一般长达15～20天），一旦系统工艺调整或管压稍有波动，就会造成浊度、色度、铁含量等上升。为保证水质，系统经常性的换水排污势必极大的影响浓缩倍数，因而可以认为清洗对浓缩倍数的影响是一个持续性、长期行为，不容忽视。

2.2.3生产装置对循环水重要性认识不够

⑴当实际生产中不排污（即B=0）时,如系统补水量M>E+D+F，则可能部分装置使用的机泵、设备等冷却水外排或用循环水冲地，造成回水量减少。

⑵装置随意排放新鲜水或软化水到循环水系统，造成自流回水量过大，受设计限制，体系不得不进行少量排污。特别是软化水的任意排入，严重影响了循环水含盐量，造成浓缩倍数持续下降。如烷基化水场曾由于装置任意将软化水排入循环水系统，在一周时间内浓缩倍数竟由1.4降至0.8。（由于原因不明，造成N值失真，计算值小于1.0）

2.2.4管网及构筑物的影响

循环水系统由于管网复杂、年久维护不善等原因，均会存在构筑物渗漏、阀门坏损、地下管网破裂、管线腐蚀泄漏等现象，使系统“排污量”增大，浓缩倍数下降。据统计全年浓缩倍数有近20％的不合格是由此类因素造成。

2.2.5工艺操作的影响

⑴操作不精心，工艺调整不及时，常出现凉水塔、隔油池溢流现象。

⑵管理不严，操作随意度大，旁滤池反冲洗过频，循环水排污量大。

⑶工艺操作未严格按规程进行，旁滤池反冲洗跑砂严重，削弱了滤池的截污能力。

⑷管网及冷换设备的阀门开度不合理，造成进出水温差△T较小。

2.3 监测方法

根据循环水浓缩倍数N的计算公式：N＝C/C补，目前用于监测N的特性物质一般为氯离子、二氧化硅、钾离子、钙离子、含盐量和电导率。这些物资浓度或特性在冷却水系统运行中一般不受加热、曝气、投加药剂、沉积或结垢等因素干扰，且随N的增加而成比例增加。

各种监测方法及特性详见表2。

表2 浓缩倍数监测方法对比