循环水系统温度升高的原因分析及解决方案

付荣卿 ，乔志军，梁明晖 ，郭一平 ，张国辉

（1.陕西省延长石油集团榆林煤化有限责任公司，陕西榆林 719000；2.陕西省石油化工研究设计院，陕西西安 710054）

循环水系统工艺泄漏是指循环水系统水冷却器内换热管发生穿孔或破裂，使各种工艺物料进放到循环水中的现象[1]。循环水系统是密闭循环系统，一旦被污染，得不到及时处理，水质将发生变化，给循环水系统造成较大危害，泄漏时间越长，对循环水系统危害越严重。同时泄漏介质给循环水系统中微生物的迅猛繁殖提供了丰富的营养物，随着时间的推移，泄漏介质及其变性物被微生物所消耗。迅猛繁殖的细菌、细菌代谢产物及其所粘附的泥沙形成了危害更大的生物粘泥。因为生物粘泥附着的地方，将成为垢下腐蚀及点蚀的部位，容易导致冷却器管束的泄漏[2]。随之而来循环水系统用大量新鲜水置换，造成水资源的严重浪费，不符合节能减排和科学发展观的要求，所以一旦出现附着粘泥现象，必须系统地分析粘泥的成因，采取相应的措施以清除粘泥并防止粘泥的再次生成，才能保证循环水系统和工艺装置安全、稳定、长周期、满负荷地运行[3]。

1 循环水系统存在的问题

榆林煤化有限公司供排水车间的循环水系统循环水量23 000 m3/h，保有水量8 900 m3。2011年11月10日以来，循环水系统浊度、总磷、COD等指标一切正常，虽然冷却水冷却塔的温差变化不大，但上水和回水温度却持续上升，维持在很高的温度，以至于影响到了工厂的正常运行（见表1）。在这里，从自身的调试实践出发，深入分析了榆林煤化循环水系统水温升高的原因，提出了不停车在线剥离清洗处理方案。

表1 循环水系统数据指标Table1 Normal and abnormal index of circulating water systerm

2 温度升高的原因分析

榆林煤化循环冷却水系统自2011年9月大修后，由于甲醇和醋酸最近产量的加大，导致热负荷增加，同时始终在甲醇、醋酸泄漏状态下运行。为了尽快解决这一问题，于11月16日下午打开了冷却塔的上层填料，观察到填料内存在较多的微生物粘泥，生物粘泥附在换热管壁上，除了会形成氧的浓差电池引起腐蚀外，它们还会使冷却水的流量减少，从而导致了冷却塔的降温效率下降[4-5]，导致循环水系统水温升高。在生物膜形成过程中，最初可能是由机械原因引起的，表面的凸凹不平，为微生物的“抛锚”提供了条件，由于经常出现工艺介质如醋酸甲醇的泄漏，进入循环水系统后，给异养菌提供了有机营养源，加剧了细菌在粘泥表面的繁殖，细菌分泌的粘液将无机垢、灰尘颗粒、腐蚀产物等粘结在一起形成粘泥沉积物，附着在管壁、塔壁上以及冷却塔填料中。

3 清洗方案

根据现场的情况，为了降低水温，同时确保工厂的正常运行，拟采取如下处理方案。

表2 两次在线剥离清洗操作指标Table2 The operation index of two times cleaning online

（1）对循环水系统的水进行置换。

（2）连续性投加液氯。在系统中的有效杀菌成分是余氯，余氯的量要控制在0.5～1.0 mg/L的范围内效果才能达到最优，通过控制“余氯量”来投加液氯量。

（3）冲击性投加非氧化杀菌剂，根据杀菌实验测定，采用混合非氧化杀菌剂溶液杀菌效果较好。投加量为150～300 kg，投加频率为7～10 d。控制余氯在 0.5～1.0 mg/L的范围内运行12～36 h后，投加非氧化杀菌剂。目的是氧化型杀菌剂和非氧化型杀菌剂同时作用在微生物粘泥上的效果最好。

（4）但由于受系统设计和现场补、排水的限制，系统未能及时进行有效置换，浊度一直在高于40 mg/L，COD在300～1 000 mg/L条件下运行。该水质极易产生细菌，进而堵塞换热器、冷却塔，造成菌藻腐蚀，换热器穿孔。所以清洗方案中又进行了两次系统在线剥离清洗，加药情况和操作指标（见表2）。

（5）微生物粘泥的清理：①循环水的浊度超过20 mg/L时应该进行了置换。在投加液氯和非氧化型杀菌剂后，微生物粘泥会被剥离下来，导致循环水中的浊度上升，及时的清理增强热交换的能力；②吸水池上的格栅出现明显的液位差时，应及时对格栅上的附着物进行清理，以防污染物重新进入循环水系统中，导致二次污染；③通过改变上塔水的流量，改变填料中水流与空气流的比例进行水气清洗以提高换热效率，使用填料的交换效率达到最大。

4 效果评价

根据循环水现场的数据情况，剥离的效果还是非常成功的，在三次剥离后1 h后的浊度均超过了60.0 NTU，格栅拥堵的很快，剥离出的污染物非常的多，大部分污染物为褐色和黑色，说明剥离效果明显。由表2可知，第一次剥离浊度后，循环水系统浊度从18.1 NTU上升到最高的76.5 NTU，但剥离出来粘泥受系统设计和现场补、排水的限制，并没有及时完全置换掉。所以11月27日又进行了第二次粘泥剥离，第二次剥离出来的粘泥依然非常多，浊度的最高点达到64.6 NTU，可以判定系统内的粘泥基本已彻底剥离，但是剥离后从外观上看，冷水塔的填料的底部依然挂着有大量的粘泥和被杀死的细菌。所以又对循环水系统冷却塔填料进行了物理方法清洗。在12月5日、6日连续两天水气清洗冷却塔E，冲洗出来很多黑色死掉的菌藻，最终使循环水系统正常运行。

循环水系统经上述方案处理后，上水和回水温度及温差（见表3），由表3可知循环冷却水系统水温度得到明显改善，出水和回水的温度差有明显上升，由清洗前的5.3～5.5℃升高至5.6～6.9℃，说明换热效率得到大大提高，清洗方案效果明显。

表3 清洗后上水、回水温度及温差Table3 Supply water,return water temperature and temperature difference after clean

5 小结

本文分析了榆林循环水系统上回水温度升高的原因，并且根据现场情况，通过加氯、冲击性投加非氧化杀菌剂、两次在线粘泥剥离以及物理清洗方法的运行方案，对循环水系统进行了剥离清理，并且效果明显，使循环水系统正常运行，保证了榆林煤化醋酸的正常生产。但是由于冷却水塔的过滤作用，易在填料上沉积大量粘附物，对冷水塔的换热造成一定影响，为防止以后此类事件的发生，做好循环水系统的管理，因此尽早发现物料泄漏征兆，尽快找出漏点并及时将泄漏冷却器从系统中切除，防止细菌滋生形成生物粘泥，是保证循环水水质的一个重要手段。

[1]王艳红.循环水系统泄漏及水质恶化对策[J］.工业水处理技术，2007，27（12）:86-89.

[2]姚杰，席宗敬，吴洪福，等.水冷器泄漏危害分析[J］.安全，2005，（5）:25-27.

[3]周晓翔.循环冷却水系统黏泥成因分析及控制[J］.工业水处理，2004，24（4）:61-63.

[4]周本省.工业水处理技术[M］.北京：化学工业出版社，2003，129-131.

[5]龙荷云.循环冷却水处理[M］.南京：江苏科学技术出版社，1991：73-76.