循环水系统泄漏的判断与处理

梁 芬，王 爽



循环水系统泄漏的判断与处理

梁 芬，王 爽

（中国石油抚顺石化公司， 辽宁 抚顺 113008）

针对换热器泄漏的原因，并根据中国石油抚顺石化公司循环水系统的现状，对换热器发生泄漏后的现象提出几种判断与处理的方法进行探讨，使得循环水系统长周期平稳运行。

循环水系统; 泄漏; 判断; 处理

化工企业生产装置重要的设备组成部分—换热器，在长周期运行过程中，因受循环水水质较差、工艺介质具有腐蚀性等原因的影响，很容易引发泄漏情况。系统一旦出现工艺介质泄漏进入，就会使整个循环水系统水质发生异常、恶化，造成换热效率下降，能耗增加，成本升高的后果，严重时会导致循环水系统停运和生产装置非计划停工［1］，造成较大的经济损失。因此，优化循环水水质，做好预防因水质原因造成系统泄漏和泄漏后能准确判断漏点并及时切除泄漏换热器，是保证循环水水质平稳运行的重要手段。

1 循环水系统概况

中国石油抚顺石化公司共建两个循环水场，即第一循环水场和第二循环水场，于2011年建成，都是由泵房、吸水间、冷却塔、现场机柜室及变电所组成。冷却塔为机械抽风逆流式、采用背靠背设计。第一循环水场位于厂区西南部，单塔处理能力5 000 m3/h，设计总规模60 000 m3/h，保有水量大约：2 8000 m3，为乙烯装置、汽油加氢装置提供循环冷却水。第二循环水场位于厂区东北部，单塔处理能力4 500 m3/h，设计总规模45 000 m3/h，保有水量大约：24 000 m3，为丁苯橡胶装置、高密度聚乙烯装置、线性低密度聚乙烯装置、芳烃装置、丁二烯装置、丁烯1装置、空分空压装置、储运装置提供循环冷却水。

2 换热器泄漏的原因分析

在生产装置长周期运行和停车检修过程中，换热器泄漏现象是普遍存在的。易发生泄漏的泄漏点主要集中在换热器管束、垫片、密封圈、小锅等部位。引发泄漏的主要原因有：管束腐蚀穿孔泄漏、垫片磨损泄漏、静密封失效泄漏等，即有工艺方面存在的问题，也有设备先天不足的原因，还有施工质量管理等方面的原因。

2.1 装置工艺介质有腐蚀性

换热介质腐蚀性较强，如在乙烯裂解汽油加氢系统中， H2S副产物会对换热器产生腐蚀［2、3］，引起换热器管束介质侧发生泄漏。

2.2 装置生产负荷调整

因进行工艺调整增减负荷，在操作过程中，介质的温度、压力等突然发生变化，引起换热器短期内小锅部位的泄漏。

2.3 换热器检修施工质量不合格

在检修施工过程中，因施工人员图省时省力，未按要求安装，换热器小锅的安装不到位，施工质量差等原因造成换热器投用时发生泄漏现象。

2.4 配件质量差

密封圈、垫片等质量不合格，运行一段时间后，因磨损会发生换热器泄漏的情况。

2.4 循环水水质差

循环水系统发生泄漏后，水质较差，泄漏物中的重组分有机物还可为某些细菌(如假单孢菌、脱硫弧菌)提供作为营养的碳源［4］，微生物的繁殖得以加速，且悬浮物、油等长期沉积在管壁上，会引起微生物腐蚀或金属垢下腐蚀穿孔，从而引发换热器管束水侧发生泄漏。

3 物料泄漏的判断

循环水系统在运行过程中，换热器可能发生泄漏，会造成水质恶化，颜色异常、浊度增加，水中有异味或黑色浮沫，从而增加循环水的腐蚀、结垢或微生物生长的倾向。根据日常分析数据，可判断是否有泄漏：

（1）pH值波动较大，有明显的上升或降低，超出正常控制范围。一般来说系统中具有较高或者较低pH值介质的换热器不多，因此发生异常情况时，基本上都能很快的锁定目标设备，进行及时处理。换热器大多都是碳钢材质，pH值过低，碳钢表面不易形成有保护性的致密的CaCO3垢层，会加大腐蚀的速度。

（2）余氯检测辅助分析的方法，可快速判断出存在泄漏的换热器。具体方法：首先提高系统的余氯控制，一般控制在0.3 mg/L以上，然后逐台换热器进行进、出口采水样分析，余氯差别较大的换热器为泄露物料的可能性较大。这种监测方法快速、方便、简洁、判断准确。

（3）发生泄漏时微生物藻类大量繁殖，异氧菌总数远大于1×105个/mL，生物粘泥量远大于4 mL/m3的控制指标，认定为系统泄漏。

（4）当系统中出现较大量物料泄漏时，循环水中的主要指标：如COD 、油等会明显上升。当系统：CODcr≥ 150 mg/L或超过正常运行值的2倍，含油量≥ 10 mg/L，认为系统泄漏。

（5）通过在TOC线分析仪器，可燃仪器报警监测信息，判断物料是否泄漏。案例一：

2013年5月20日，发现第一循环水场冷却塔塔下水池水质呈现浑浊状，颜色为淡黄色并伴有刺鼻性油味。后经化验室分析水质数据浊度为45NTU,悬浮物为65 mg/L、油含8.22 mg/L、CODMn8.48 mg/L。当时正逢乙烯装置停车退料阶段，我们分别对有可能存在泄漏情况的换热器逐一进行排查，对分析结果、气味及水质外观综合判断，是由于乙烯装置退料时，浮头式换热器物料泄漏造成。浮头式换热器在停用过程中由于操作不当，会使部分管束受力过大，焊缝薄弱部分极易被破坏，造成泄漏。根据现场实际情况，我们切除泄漏换热器，启动事故应急预案，切除了旁滤系统，并进行排污置换，水质得到改善（表1）。

表1 第一循环水场发现系统泄漏期间的数据变化(1)

案例二：

2014年2月10日发现第一循环水场循环水中有油汽味道，从循环水外观观察无明显变化，有少量泡沫，取水样进行分析，结果显示TOC含量为15.68 mg/L，CODMn含量为13.12 mg/L，油含量为13.93 mg/L，分析苯系物含量，结果未检出。我们对分析结果、气味及水质外观综合判断，此次泄漏属微量泄漏（表2）。

表2 第一循环水场发现系统泄漏期间的数据变化（2）

因第一循环水场专为乙烯装置提供循环冷却水，所以排查范围就锁定在乙烯装置投入使用的每台换热器。我们根据循环水外观、气味及分析数据，分别对有可能存在泄漏情况的换热器逐一进行排查，初步判定急冷水E-1224B换热器有泄漏迹象。乙烯车间根据排查依据将急冷换热器E-1224B切除后，对第一循环水场水质情况进行加样跟踪监控，分析数据表明：TOC、CODMn、油含量持续降低，水质逐渐好转，并根据系统运行现状，制定了相应的非氧化性杀菌剂投加方案，氧化性杀菌剂、非氧化性杀菌剂交替投加，避免因物料泄漏造成循环水系统菌藻大量繁殖，水质得以控制。

4 物料泄漏的处理对策

4.1 消除泄漏源

循环水系统发生泄漏后，水质严重恶化，为了减轻水质恶化对换热设备造成的危害，必须快速查找漏点切出，如确实无法切出的，让其循环回水就地排放，避免受污染回水回到循环水场影响整个循环水系统。

4.2 降低浓缩倍数运行

由于泄漏后，循环水中浊度、悬浮物、COD值上升，水质严重恶化，为控制细菌、藻类的的滋生，减轻因水质恶化对换热设备的造成的危害，应增大排污水量，进行大量置换水质，降低浓缩倍数运行，同时为确保旁滤系统不受污染应切除旁虑设备。

4.3 优化杀菌剂［5］

物料发生泄漏后，最直接的影响就是循环水浊度、悬浮物、COD的升高，造成微生物失控及沉积速率加大，随之而来的是系统严重腐蚀。因此水质稳定处理的首要任务是如何保证微生物受控。第一、二循环水场日常所用杀菌剂主要是以氧化性杀菌剂（氯气）为主，发生泄漏后水质情况较为复杂，使用单一品种的氧化性杀菌剂杀菌效果不会理想。因此择机选择有机溴类、异噻唑啉酮非氧化杀菌剂与氧化性杀菌剂交替使用，非氧化性杀菌剂具有较好的粘泥剥离作用，而且与缓蚀剂、阻垢剂有良好的配伍性。能够通过断开细菌和藻类蛋白质的键而起杀生作用，能够通过抑制苔藻的光合作用而起到杀灭苔藻的作用，也能够抑制其生长，且这种抑制是不可逆的，从而导致微生物细胞的死亡，达到长期有效控制菌类的目的。

4.4 采用新型剥离技术

在发生泄漏的循环水中，投加粘泥剥离剂，他是由低聚葡萄糖、癸基辛基苷类等聚合物组成，是一种用于循环冷却水系统优良的多功能剥离剂。对于系统中由于物料泄漏，造成换热器表面粘附油脂、粘泥具有良好的去除效果，使粘泥难以在循环水中稳定、沉积。

5 结语

循环水查漏工作是一项长期的系统工程，发生泄漏后，关键是要准确地判断泄漏的是何种介质，有针对性地去查找漏点，根据泄漏介质的不同选择适宜的处理方案来改善水质，避免水质恶化对系统设备产生腐蚀。我厂为新建项目，其设备都为全新，无特殊原因不会发生泄漏情况。但是新的设备在运行过程中需要精心维护和保养，才能延长其使用寿命，确保装置长周期运行，为企业创造更好的效益。

［1］姚杰、席宗敬，等. 水冷器泄漏危害分析［J］. 安全，2009(5):25- 27.

［2］徐寿昌．工业冷却水处理技术[M]．北京：化学工业出版社，1982．

［3］周本省．工业冷却水系统中金属的腐蚀与防护[M]．北京：化学工业出版社．1992-09．

［4］李本高．石化工业水处理技术进展[M]．北京：化学工业出版社，1999．

［5］周本省．工业水处理技术 冷却水杀生剂．北京：化学工业出版社．2002-05．

Diagnosis and Treatment of Leakage Accidents in Circulating Cooling Water System

(PetroChina Fushun Petrochemical Company, Liaoning Fushun 113008, China)

Based on the reasons of the leakage of heat exchanger, according to the present situation of circulating water system, judging and treating methods of heat exchanger leakage accident were discussed.

Circulating water system; Leakage; Judgment; Treatment

TE 685

A

1671-0460（2014）06-0958-03

2014-04-20

梁芬（1980-），女，辽宁抚顺人，助理工程师， 2009年毕业于辽宁石油化工大学化工工艺专业，研究方向：从事给排水技术管理工作。E-mail：liangfen@petrochina.com.cn。