影响循环水系统浓缩倍数提高的因素分析

第31卷第1期工业水处理VoL.31 No.12011年1月Industrial Water TreatmentJan. ,2011影响循环水系统浓缩倍数提高的因素分析史文权',马转娥2,赵凯智2(1.兰州石化职业技术学院教务处,甘肃兰州730060;2.宁夏石化公司生产运行处,宁夏银川750026)[摘要]介绍了宁夏石化公司第二套大化肥循环水系统设备水处理单元操作等方面的现状，分析了影响浓缩倍数提高的主要原因,探讨了提高浓缩倍数运行的可行性,提出了循环水节水思路。[关键词]循环水;浓缩倍数;节水[中图分类号]TQ085 [文献标识码]B [文章编号 ]1005- -829X(2011)01-0080-03Analysis on the factors influencing the increase ofcirculating water system concentration cycleShi Wenquan' , Ma Zhuan ' e2 ,Zhao Kaizhi?(1. Dean's ffice ,Lanzhou Petrochemical Colle ofVocational Technologn ,Lanzhou 730060,China;2. Production & Operation Department ,Ningxia Petrochemical Corporation, Yinchuan 750026 ,China)Abstract: The status quo of the circulating water system and water treatment unit operation in the Second GreatFertilizer Plant , Ningxia Petrochemical Corp. is introduced. The main reasons influencing the increase of concentra-tion cycle are analyzed. The operation feasibility of increasing the concentration cycle is discused. At the end , theconcept of water saving for circulating water is brought forward.Key Words : circulating water;concentration cycle ;water saving我国是贫水国,人均水资源仅占世界人均量的水量随之减少,见图1。.1/4,全国有400多个城市缺水,农业缺水量达350亿m2/a。但我国工业吨产品的耗水量却是世界300-平均水平的5~10倍,其中占工业用水量70%的循200-环冷却水系统是用水的大户。如何有效地提高循环052345 - o方冷却水的浓缩倍数,减少补充水量,节约用水,已成浓缩倍数为工业生产的重要关键。围1补水量随浓缩倍数变化情况循环水系统浓缩倍数是循环水运行中的一项重1第二套大化肥循环水 系统现状要指标,浓缩倍数的大小决定了水的重复利用率和节水水平的高低，可用公式“)表示:宁夏石化公司第二套大化肥循环水系统于K=(E+B/B+M(M-E)=1/(1-E/M)1998年建成投产,设计循环冷却水量33 500 m2/h,式中:K一.浓缩倍数 ;补充水量691m2/h,系统保有水量12000m3，设计循M一补水 量,m/h;环水温差10 C。该系统共有凉水塔11间,循环水泵E--蒸 发水量,m/h;6台,供第二套大化肥装置约55台水冷器使用。近.B一排污水 量(包含风吹损失和漏损) ,m/h。年来该系统循环水浓缩倍数不断上升,但始终难以若蒸发量保持不变,排污量越小，则补水量越达到4.5~-5倍的高标准。小，而浓缩倍数K则越大。中国煤化工保有水量和循环浓缩倍数提高后节水效益相当可观,以循环量水量CN MH Ct上的问题,旁德10 000 m2/h的循环水系统为例,浓缩倍数提高后,补器频繁仅冼,造成淅鲜水浪贸。运行管理方面也存在-80- -经验交流工业水处理2011-01 ,31(1)一些问题,如系统泄漏、药剂对微生物的控制不力、大补置换。因此，系统自投运以来,浓缩倍数从未达黏泥危害严重，需要经常进行系统的大排大补置到4.5倍,平均不到2.9倍。换。此外,宁夏地区每年春秋季节都会出现沙尘天近几年来第二套大化肥装置的循环水平均依缩气,造成循环水浊度大增,不得不进行系统的大排倍数统计情况如表1所示。表|循环水浓缩倍数统计时间2005-082006-02206-062006-082007-02 .2007-082008-02008-08浓缩倍数2..6.01.63.21.2影响浓缩倍数提高的原因分析2.3I艺介质泄漏第二套大化肥循环水系统每年都有物料泄漏2.1 循环水系统V/R过大由理论推导可知，当B值一定时, VIR值越小，发生,尤其是2008年2月份以来二合成氨冷器系统达到一定浓缩倍数所需的时间越短。因此,V/R发生氨泄漏,系统水质恶化。为使水质尽快恢复正值越小,系统受外排水的影响越小，越易提高浓缩倍常,一般要进行系统置换,因此循环水不能得到有效数。而第二套大化肥装置的循环水系统VIR值为浓缩。2.4 系统生产负荷较低0.44，与工业循环水设计规范中要求的VIR在1/5~第二套大化肥装置自扩能改造后,受工艺设计1/3之间相差较大，这就增加了提高循环水浓缩倍及设备状况制约，生产负荷较低，系统产生热量少,数的难度。循环水的蒸发量少,浓缩倍数也很难提高。2.2 旁滤系统损耗该循环水系统的12台旁滤器自1998年投产以2.5加酸装置不够来,已经使用10a以上,内部构件部分损坏,滤料表循环水系统的原设计是不加酸调节,pH自然平面污染严重,造成正常运行过程中反洗不彻底,旁滤衡,但冷却水在冷却塔内的喷淋曝气过程中，水中游器的压差较高;由于不断进行小反洗,排水量大,使离CO2不断逸出,使循环水的pH上升。补充水及循环水水质参数如表2所示。得循环水的浓缩倍数难以提高。表2朴充水及循环水水质项目，电导率pF总碱度(以CaC0,计)总硬度(以 CaCO,it) Ca2(以 CaCO,计)浊度rS02原水4078.06142.1164.678.70.9618.8518.59循环水1 5618.83527.8529.2234.65.62112.02148.91注:各项目单位除pH.电导事(us/em)外均为m/L。根据以上原水水质数据可见,补充水属中硬中从表3可以判断原水属于腐蚀性水质。随着浓碱水,水质较好。对原水及循环水水质进行稳定性缩倍数的升高,pH增加,循环水的腐蚀倾向减小,结判断2,首先根据水质资料计算饱和pH(pHs),然后垢倾向增加,在换热设备管壁处严重结垢。因此,水采用稳定指数(RSI)对水质稳定性进行判断,其中质稳定及运行方案必须增添加酸装置以解决pH上RSI=2pHs-pH(RSI<6,结垢;RSI=6,既不结垢也不升产生的结垢问题。腐蚀;RSI>6,腐蚀)。根据表2的水质参数,计算得3改进措施出原水及3倍循环水的稳定指数,如表3所示。3.1降低循环水系统 V/R表3原水及循环水水质稳定性针对具体情况，笔者采取低液位操作来减少系温度/循环水(K=3)pHs RSI 水质情况 pHs RSI水质情况统容积,在保证水泵不抽空的情况下,将塔池液位由327.64 7.21稍腐蚀6.63 4.44 结垢较重原设计的80%降低到60%~70%，达到降低VIR从.49.93稍腐蚀6.494.16结垢较重而较快堪高沈缩倍数的日的8(6.98 5.89稍结垢.5.98 3.12 严 正结垢中国煤化工注:32 C为冷却塔出口水温; 42 C为冷却塔进口水温; 80比为换YHC N M H G采用高频率低剂量热设备管壁最高温度。-81-工业水处理2011-01 ,31(1)史文权,等:影响循环水系统浓缩倍数提高的因素分析投加杀菌剂的方式,同时交替投加氧化性和非氧化为3.6)。性杀菌剂,避免产生抗药性,使系统各项控制指标表4宁夏化肥公司第二套大 化肥循环水系统运行数据相对稳定,不需要采用系统排污来控制水质,实现日期浓缩循环水排污量/排污补水量/补水系统高浓缩倍数运行。倍数量/(m'.h") (m':h7)_ 率/% (m'.h")_ 率1%2009-04 4.32 31312 0.343190.96(2)采用低磷或无磷配方的水稳剂。通过应用2009- -055.031 789320.253030.95低磷或无磷配方的水稳剂,可大大降低循环水中的2009-06 4.7 30 878P0 0.29294 0.96磷含量,从营养源上控制微生物的生长和繁殖,减2009-07 5.(31 75832 0.253042009-08 4.931 26580.282800.89少生物黏泥的产生,降低因浊度高造成的非正常排2009-09 5.1 31 864$8 0.21276 0.86水量,从而提高运行的浓缩倍数。209-10 5.33235050 0.182683.3改进并 更换旁滤器2009 04-4.31 74583.10.262920.91为彻底解决旁滤器问题,在2009年大修更换2009-10旁滤器。在2010年年初对现有的旁滤器进行技术2009年4--10月间创造的经济效益(2008年改造,在旁滤器反洗出口管上加装手动阀,阻止旁4- -10月系统的平均补水量为362 m2/h,平均排污量滤器系统不必要的反洗，提高旁滤器的运行效率,129.3 m2/h):减少反洗排污量。(1)按补充水单价为1.3 元/m3计算,节约系统3.4及时处理 工艺介质泄漏事故发现工艺介质泄漏要及时查找泄漏点,并联系补充水创造的效益为(362- -292)x7x30x24x1.3=45.9万元。检修堵漏;泄漏设备不能及时切出堵漏的,要及时.(2)按循环水单价为0.14元/m’计算,减少循环启动循环水系统工艺介质泄漏方案，控制微生物、水排污量创造的效益为(129.3-83.1)x7x30x24x细菌的增长，减少循环水的排放置换量。为此,采取0.14=3.3万元。了如下措施:降低循环水水温控制微生物生长;控合计45.9+3.3=49.2万元。制水中NH*、NOz、NO;含量;每两周交替投加氧化5结论性、非氧化性杀菌剂;对加氯量进行调整。3.5提高 系统热负荷针对第二套大化肥装置循环水系统的情况,采近年来对第二套大化肥装置中的一些瓶颈问取以上改进措施，将浓缩倍数提高至4.5~5.0的高题进行了技改，生产负荷不断提高，由扩能后的.标准还是可以实现的。以循环水系统实际循环水量60%左右提高到现在的84%，大修后负荷有望提高27 000 m2/h计算，浓缩倍数由2.0提高到5.0,每小到90%左右。系统热负荷的增加,为循环水系统实时可节约新鲜水353.16 m',以一年运行330d计现高浓缩倍数运行创造了有利的条件。算,可节约新鲜水约279.7万m'。3.6 增加加酸装置[参考文献]对第二套大化肥装置的循环水系统投用加酸[1]徐寿昌.工业冷却水处理技术[M].北京:化学工业出版社,装置,以消除高硬度和高碱度对提高浓缩倍数的限1984:379.制。[2]周本省.工业水处理技术[M].北京:化学工业出版社,002:45.4运行效果笔者对2009年4--10月该循环水系统的排污量、补水量和浓缩倍数进行了统计,如表4所示。[作者简介]史文权(1955- ),1988 年毕业于西北师范大学,兰州石化职业技术学院教务处长，副教授。电话:由表4看出,经过上述改进措施的实施,循环水13919157809 Emi:hi285@126.com.系统的浓缩倍数有了较大提高,至2009年10月浓[收稿日期] 2010-12-12(修改稿)缩倍数达到5.3(2008年8月系统的浓缩倍数仅中国煤化工推进绿色办公.M出CNMHG- -82-