循环水系统优化效果分析

石油石化节能与减排2014年第4卷第3期Energy Conservation and Emission Reduction in Petroleum and Petrochemical Industry减排技术循环水系统优化效果分析高万霞(中国石化天津分公司水务部，天津大港300271 )摘要: 从工艺优化和设备改造两方面人手,最大限度的利用目前装置已有的设施，优化一、二电站循环水系统，不仅提高了二循浓缩倍数，减少了补水量，改善了水质,在满足装置要求的前提下，减少了机力通风塔及循环水泵的运行数量，达到了节水、节电、节约循环水处理药剂的目的。关键词:循环水系统优化宝坻水海淡水1简介水，由于碱度、硬度较低，因此海淡水具有较强的热电部- -电站循环水(简称- -循)系统水处理腐蚀性。为降低二循循环水的腐蚀性，需要向循环量为27 000 m'h,系统存水量为12 000 m',二电站循水中连续投加氢氧化钠。环水(简称二循)系统循环水处理量为38 000 m'/h, .2.2 采用不同的杀菌剂，二循杀菌剂费用偏高系统存水量为20000m’。- -循、二循为各自独立的系- -循采用漂白水掺加强氯精作为杀菌剂，二循统，分别有补水、加药、排污、旁滤等设施。- -循为杀菌剂采用强氯精掺加二氧化氯。循环水余氯均控双曲线型自然通风凉水塔，二循为机力通风塔。制在0.1 ~ 0.5 mg/L之间。由于漂白水价格低廉，因此一电站杀菌剂费用较低。2012 年一电站循环水氧2存在问题及原因分析化型杀菌剂费用为0.3 分/吨，二电站循环水处理药一循为降低宝坻水的结垢性，采用软化水补充剂费用1.1分/吨。部分宝坻水作为补充水，二循采用海水淡化水作为2.3二循浓缩倍数偏低补充水。由于海淡水具有较低硬度、碱度，因此具由于- -循补水的高碱度，造成朗格里尔饱和指有较强的腐蚀性;同时由于氯离子含量较高，制约数LSI值较高，循环水结垢倾向较强;二循由于补了二循循环水运行的浓缩倍数。宝坻水、海淡水水水碱度、硬度较低，使得LSI值较低，腐蚀倾向较质详见表1。强。在一循连续投加硫酸、二循连续投加氢氧化钠2.1采取不 同的补水水质，造成酸碱消耗的情况下，一、二电站循环水LSI值能够维持在合由于- -循补充水碱度较高，需要连续投加硫酸格范围内。一、二循运行数据详见表2。来降低循环水碱度，减少结垢。二循补充水为海淡目前一电站循环水浓缩倍数控制指标为5~8，二电站循环水浓缩倍数为≤4.5，但实际运行表1宝坻水与海淡水对比 (2013年1- 6月份)中- -循略微偏高，较多在6.5~7.5之间。二循采用指标宝坻水(或软化水)平均值海淡水平均值海淡水作为补充水，海淡水高氯根(平均147 mg/L)、pH7.657.77强腐蚀性的水质特性制约了二循循环水浓缩倍率的总碱度(以CaCO，计)1224.006.74(mg.t")提高，实际浓缩倍率小于4倍，因此二循需要大量总硬度(以CeCO,计)/宝坻水225,软化水103二氧化硅/ (mg.L*)14.650.10收稿日期: 2014-01-13氟离子1 (mg.L")130作者简介:高万霞, 高級工程师，学士。1988 年毕业于天津大学分电导率(μS.m*)61550校工业热能利用专业，从事水处理工作多年。- 19-石油石化节能与减排★2014年第4卷第3期★表2 -、二循运行数据(2012年1- 6月份)工艺指标一循运行参数控制指标-循运行数据二循运行参数控制指标二循运行数据pH8.6-9.28.797.0-9.08.28电导率/(μS. cm*')<4 5003221<5 0002615独度/FAU<402440l1正磷/ (mg.L")4~65.064.42碱度/(mg.L")280~ 800471≤600117总硬/(mg.I")60~ 500220≤300190氯离子1(mg.L")<500<850664浓缩倍数5-86.61≤4.53.88朗格里尔饱和指数0.5-2.82.210.96的排污，同时补充大量新鲜水，补新水率较高。蚀影响比较容易控制。通过上面的水质分析，综合2.4二 循耗电量较大系统参数和运行状况，在自然平衡的pH条件下,一电站循环水塔为3座自然通风式凉水塔，运投加少量的酸即可控制较高的浓缩倍数，但考虑到行费用较低。由于冬季、夏季运行水量相差较大,氯根的影响，浓缩倍数可以达到6~7倍。- 循每年的10月份至次年的4月份只运行3*自然3.2系统联通通风式凉水塔，每年4- -7月运行1"、3"塔，只在利用大修的机会，对一、二电站循环水系统进7-9月份3个塔全部运行。因此全年闲置率较高。行了联通、优化改造，该项目主要包括两部分。二电站循环水塔为8组机力通风塔，由于运行补水系统改造:将海淡水与宝坻水( 生水)水量较大，需全年投人运行，维持二电站循环水系直接按照一-定比例进行混合后作为一、二循的补充统运行需要耗费大量的电能。水，进入一循给水沟道和二循前池，这样- -、二循可以有两处补水点分别或同时进行补水操作。3改进措 施及具体实施过程循环水系统联通:二循回水部分进入一循1"、3.1 制定补水优化方案2"塔，经1"、2" 塔凉水后作为- -循供水。 加装连通由表1宝坻水与海淡水指标可以看出:将宝坻管将- -循3*塔出水通过联通管进入二循前池作为:二水与海淡水混兑后作为两个循环水场的补水，可以循供水，这样将一、二循联通起来，见图1。有效地降低一电站循环水的碱度;降低二循氯离子一、二循的联通解决了一循凉水塔闲置,最大含量，提高二循的碱度及浓缩倍数。减少因- -、二限度的利用一循的双曲线自然通风冷却塔,减少二循水质不合格造成的排污，节约新鲜水源，同时可循机力通风塔的上塔水量，减少机力通风塔风机以以减少循环水加酸、碱的费用。及循环水泵的运行台数，降低机力通风塔运行电耗在经过严格理论计算的前提下，采用宝坻和机械维、检修费用。水、海淡水之比为3:7 的混合水补水方案。混合3.3药剂优化水补水条件下循环水质分析见表3。两个循环水系统连通后，使用相同的杀菌由表3可知，在6倍的浓缩倍率下，pH为.剂、缓蚀阻垢剂，优化药剂方案，降低了二电站8.88，氣离子为765, LSI为2.54，循环水结垢、腐药剂费用。表3混合水补水条件 下循环水质分析表浓缩倍数pH碱度/(mg.L"1) Ca(mg.L") Mg/ (mg.L") SiO2/ (mg.L")电导率/(uS.cm°) Cr/(mg.L1) LSI1.7.781027757910.323.8.332041551118191383435.0 8.7434025885303189.382.255.8.8137428304323 507012.406.8.830922353 826652.5447636159414464932.78. 20高万霞.循环水系统优化效果分析石油石化节能与减排二循生水补水二循给水1「 二循换热二循前池循环水泵甲乙管装置二循海淡水补水Pf锅炉排污循甲乙循环二循回水甲乙管[ 循环水排污无阀过滤器一循生水补水]--循给水循3沟道凉水塔一循海淡水补水H-循换热2"凉水塔装置图1工艺系统流程示意3.4 调整运行方案，取消软化水制水工艺水，二循可以将浓缩倍数从小于4.0 倍提高到6.0两个循环水系统连通后，取消了一循补水的制倍以上，达到了节约用水的目的。补水量、排污量水工艺过程，降低了系统运行费用。随浓缩倍数的变化见表6。由表6可知，浓缩倍数由4.0 提高至6.0，对4效果分析于循环水量为600 00 m2/h的循环水场，补充水量可.1 指标分析减少115 m'/h;二循水系统循环水量2.1万~3万th,通过实际运行情况监督，循环水系统防腐蚀、可实现全年节水37万t以上。循环水补水(海淡防沉积情况良好。挂片及监视管段的监测情况见表水)单价5.21元/吨，排污水排放费用暂时忽略不计，年节省水费约192.8 万元。以上挂片腐蚀监测、监视管段的腐蚀粘附速4.2.2优化后 电耗明显降低率、沉积速率监测全部合格，而且指标较好。一、二循联通后，由于二循回水进入一循1"、4.2 经济效益分析2*自然通风式凉水塔，有效降低了二电站机力通风4.2.1提高浓缩倍数， 减少了补水量塔的上塔水量，减少了机力通风塔及循环水泵的运一、二循联通优化后采用混合水做循环水补行数量。详见表7。表4挂片腐蚀速率情况统计热电一循热电二循挂片碳钢挂片不锈钢挂片备注时间(≤0.075 mm/a )(≤0.005 mm/a )2012- -100.000 930.000 660.014 800.000 00小于指标2012-110.008 800.000 630.014 000.000 442012-120.007 300.000 350.009 900.000 59表5监视管段粘附速率、沉积速率统计监视管段平均腐蚀速率平均粘附速率!(≤15mcm)(≤15 mcm)012-100.000 583.530.0728.450.000 155.290.0475.580.000 181.390.0534.94小于指标.-21-石油石化节能与减排★2014年第4卷第3期★表6补水量、排污量随浓缩倍数的变化每台风机功率为200kW,循环水泵功率1 170kW,浓缩倍数补充水量/(m2.h") 排污水量/(m°.h')2012年10- -12月份风机和循环水泵的耗电量减少312964324521 600kW .h,电的单价按0.43元/ (kW●h)41152计算，节约电费194.43 万元。-年节约电费388.86510802166103773万元(保守估算全年只计算二个季度，其它季度与注: 拥环量6000m/h,温差10C.蒸发系数08.往年持平)。表7风机及循环水 泵运行对照表改造前二电站运行风机数量/台循环水泵运行数量/台改造后2011-102012-102011-112012-112011-1202012- 124.2.3酸碱药 剂消耗量明显减少万t,节水192.8万元、节电388.86万元、降低制软2011年- -循酸耗为150t，一、二循优化后每化水成本253.2 万元，节省药剂费用36.73万元，月消耗800 kg。硫酸单价1 368元/吨。2011年碱耗减少树脂费用3.9万元。每年共计达800万元以160t,一、二电循联通后取消了碱量的消耗，碱的上，减除项目总投资400万元，半年时间即可收回单价1 095元/吨。因此酸的消耗费用减少: ( 150-成本，节能减排效果显著。0.8x12) x1 368=19.21 (万元/年) ;碱消耗费用减少: 160x1 095=17.52 (万元/年)。因此酸碱费用5结语减少合计36.73万元年。循环水系统优化改造后，提高了二循浓缩倍4.2.4节省了 软化水的处理费用数，同时降低宝坻水软化成本;在满足装置需求的优化前- -循采用宝坻水软化后做为补水，一循前提下，不仅提升了水质，而且达到了节能减排的用于制取软化水的各种费用(食盐、人工成本、自目的，取得了经济效益、社会效益的双丰收。用水耗、机泵耗电等)吨水成本为8.55元，宝坻水(生水)为6.44元/吨，每年需要制备软化水120参考文南万吨，因此每年可以减少制水成本:[1] 周本省. 《工业水处理技术》[M].北京:化学工业出版社，( 8.55-6.44) *120=253.2 (万元年)。2009: 34- -36.同时减少了补充树脂的费用，每年需要有[2] 金熙， 项成林，齐冬子.《工业水处理技术问答》[M].北京:化学工业出版社, 2010: 268 -269.5%~10%的树脂补充量，8台软化器每年需要补[3] 高秀山. 《火电厂循环冷却水处理》[M].北京:中国电力出充树脂约6t,以6 500元/吨计算，每年补充树脂费版社，2007: 17-18.用节省3.9万元。4] 周柏青,陈志和.《热力发电厂水处理》[M].北京:水利电综上所述，该系统改造后每年减少补水量37力出版社，2009: 461-463.Analysis on Optimization Effect of Circulating Water SystemGao Wanxia( SINOPEC Tianjin Company Water Department, Dagang Tianjin 300271, China)Abstract: With maximum optimization and renovation of existing facilities, the circulating water systems inpower plant I and II are retrofitted, resulting in higher concentration multiple of secondary circulating water, loweradditional water amount, improved water quality, and reduced operations of mechanical ventilation towers and cir-culating water pumps, all while meeting the plants' requirements. The aim of saving water, electricity and circulat-ing water treatment chemicals is achieved.Key words: circulating water; system optimization; Baodi groundwater; fresh water-22-