浅析循环水浓缩倍数的管理办法

杜辉

（大庆油田化工有限公司甲醇分公司，黑龙江 大庆 163000）

依靠浓缩倍数的提升，可以降低水处理剂的使用剂量，减少循环水处理过程中的资金投入量。但是，在提升浓缩倍数的过程中，会导致循环冷却水浊度、碱度和硬度的提货所能，导致水结垢发生率的提升，影响循环水结构防控的效果；且这一形式还会导致循环冷却水中的腐蚀性例子不断增加，包括四氧化硫例子和氯离子，也会导致腐蚀性物质的增加，包括硫化氢和二氧化硫等物质的含量，增加水的腐蚀性，增加防腐工作的难度。同时，过高的浓缩倍数将直接导致聚磷酸盐等药剂长时间在循环水系统中停留，发生水解，所以，循环冷却水的浓缩倍数必须控制在合理范围内。

1 提高浓缩倍数的意义

我厂第二循环水场目前有4 座处理能力为1500m3/h 的横流塔，一座处理能力为4000m3/h 的逆流塔，总处理能力为10000m3/h。主要负责为分公司动力空分装置、合成氨装置、制氢装置提供循环水。现以其参数为例，循环水量为10000m3/h，，冷却塔的进出水温差为10℃，蒸发损失按0.05%算，则可以得出浓缩倍数K 和补充水量M、排污量B的关系曲线图，见图1。从图1 中可以看出：（1）循环冷却水的补水量和排污量随着循环水的浓缩倍数的增加而不断减少，因此，提高循环水的浓缩倍数，可以节约水资源。（2）在低浓缩倍数时，补水量和排污量随浓缩倍数的变化比较大，水资源节约效果显著，若是浓缩倍数超过4 倍，排污量及补水量的变化值趋于平缓，节水效果也愈发明显，这就是我厂将第二循环水场的浓缩倍数保持在2.0 ～4.0 为宜。

2 浓缩倍数的影响因素

2.1 V/Q 比值

在工业循环水设计中，其保有水量与循环水量之比（V/Q）一般为1/3 ～1/5。在循环水系统水量及蒸发量保持不变的情况下，循环水系统的保有水量越小，则其体系中的盐浓度就越大，浓缩倍数也就越高。在V/Q 的数值较大情况下，可以进一步提升浓缩倍数。

图1 浓缩倍数与补水量、排污量的关系

2.2 冷却塔进出口温差小

在一些循环水系统中会出现设计热负荷高，而实际运行时温差小的现象，导致浓缩倍数较低。在设计循环水系统时，热负荷值估算量过高情况下，温差应设计为10℃，实际工作过程中，其温度值远远低于设计值，冷却塔内部的进出水温大都在6℃左右，所以蒸发量不足，补水量也随之下降，补入盐类也就减少，从而导致系统的浓缩倍数较低。

2.3 补充水的水质条件

补充水的水质如硬度、碱度、浊度等指标对浓缩倍数有一定的影响。如果补充水浊度高，会造成系统浊度高，为了避免产生大量的淤泥，保证水质，就要通过旁滤反洗排除大量的污水，就要补充一定量的新鲜水，造成浓缩倍数降低。

2.4 药剂选择

循环水中不管是投加缓蚀阻垢剂还是杀菌剂，都有一定的局限性，这些药剂对循环水水质有限制条件，只有根据工艺条件、水质条件，选择效果好的水处理剂，才能提高循环水的浓缩倍数。

2.5 设备泄漏造成水质污染

由于装备检修质量和长期运行的因素影响，换热器穿孔泄漏和腐蚀现象时有发生，造成循环水系统工艺介质和循环水污染，使浊度、pH、含油、微生物等指标严重超标。为了保证水质，循环水要大排大补，在开展消毒灭菌工作的过程中，会对原油系统的动态平衡产生破坏作用，使得浓缩倍数在低水平状态下稳定维持。

2.6 系统清洗对浓缩倍数的持续性影响

在对预膜阶段进行清洗过程中，循环水系统柜的pH 值大都处于较低水平，维持在3.5 左右，这时，大量酸洗下来一些铁离子、钙离子等物质，在换水阶段，离子会跟随水系统的pH 值变化而形成不溶物，此时，由于系统的排污能力较差，不能及时将不溶物排出，导致池子和管道中沉积大量不溶物，待系统清洗结束以后，预膜会进入正常工作状态下，在未来的两到三周内，若是关压发生波动或者系统工艺进行调整，将直接导致浊度的上升和铁含量的上升，为保障水质的健康，系统会不断对排水和换水的频次进行加大，但是，在一定程度对浓缩倍数产生影响，所以，浓缩倍数会受到清洗的持续和长期影响，必须提升对清洗的重视程度。

2.7 监测方法

在日常运行循环水系统过程中，进行浓缩倍数检测方式大都是依据某一性质或者循环水内部浓度与水中组分浓度的比值进行计算。

但对于这一用来检测浓缩倍数的组分，要求其不收如加热、水处理剂、沉积及结构情况下，受到运行条件影响而发生，进行浓缩倍数检测过程中，以电导率、钾离子、二氧化硅、钙离子和氯离子等进行。

3 浓缩倍数管理办法

循环水浓缩倍数的提高是一个系统的工程，涉及多个方面，只要将浓缩倍数控制在规定的管理指标内，才能节水节约药剂降低处理费用，才能使系统运行达到最优化。以下是我厂管理浓缩倍数的一些办法。

3.1 加强循环水的日常管理

（1）循环冷却水系统日常运行中，严控塔池的液位，调整补水与排污量，使水量达到平衡。

（2）日常加强对水质（如浊度、pH、含油等）的管理力度，若数据有异常必须开展排查干预，以迅速找出泄漏源后切除，合理进行工艺处理，以降低工艺介质泄漏而对系统产生的不利影响。

（3）强化地下管线的检查工作，以减少管线泄漏而发生腐蚀的情况出现，定期对管线阀门和系统构筑物进行检查，定期保养和维修。

3.2 开好旁滤系统

系统中，水体会不断循环，大量水分蒸发和浓缩，水肿所包含的杂质和悬浮物的浓度也随着循环的次数变化而升高，循环水系统的排污量也随之增加。增加旁滤系统，可以在反冲洗时将杂质通过反洗水排出系统，去除循环水中的大部分悬浮物、黏泥和微生物等，可以有效地改善水质，降低循环水的浓缩倍数，进而有效地降低循环水的排污量。

3.3 加药管理

通过间断性加药、连续加药、自动控制加药等方式向循环冷却水系统中投加缓蚀阻垢剂、杀菌剂，控制水质在规定的工艺指标内，保证系统水质的稳定。

3.4 提高系统的热负荷

对进出口阀门开度进行调整，以保障冷水器的正常运行，对进口阀进行全开，对出口阀开度进行优化调整，以对热源与循环水的接触时间进行演唱，促进系统热负荷的增加，依据水量、水温及冷却塔调节方式，将上塔阀开度进行调整，以帮助循环水进出冷却塔的温差尽可能达到设计值。

3.5 选择合理的监测方法

循环水系统中钾离子来源少，加入的药剂也极少带入钾离子，此时，钾离子具有较大的溶解度，运行中会有水不断析出，所以相对其他分析方法受到干扰较大，选用钾离子（火焰光度法）作为测定浓缩倍数的标准离子是最合适的。

3.6 降低V/Q 之比

依据循环水系统应用的情况，为保障生产的顺利开展，依据降低冷水池的液位的来降低系统保有水量，以促进浓缩倍数的提升，降低水处理过程中药剂的应用计量，以通过减少杀生剂和清洗预膜剂方式缩减生产成本。

3.7 优化清洗操作

（1）当循环水系统需要清洗预膜时，强化对换水阶段处理的重视度，对装置的进出阀门进行开度调整，对上塔阀门进行开度调整，促进管压的提升，以降低管道和塔池中的沉积物，避免系统水质频繁波动，减少排污频次，从而将浓缩倍数在短时间内提高。

（2）若进行杀菌清洗时临时采用非氧化性杀菌剂，可不必进行污水排出处理。若是水稳剂无明显功效，系统浊度为超过规定标准，可进行生产。

4 结语

为了循环水的浓缩倍数的提高，需要技术支持，更需要加强循环水的日常管理。提高循环浓缩倍数虽然能达到节水节约药剂的效果，但也不是越高越好。要在保证循环水系统正常运行的情况下，使利益得到最大化。在目前运行条件下，我厂第二循环水场的浓缩倍数2 ～4 是比较理想的。