循环冷却水系统浓缩倍数的管理

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1、循环冷却水系统浓缩倍数的管理刘 伟摘要：主要介绍石油一厂新区循环水场浓缩倍数管理中存在的问题,通过对存在问题的分析,找出解决问题的办法.同时对提高循环水浓缩倍数所带来的经济效益进行了分析.提出了确保循环水系统浓缩倍数稳定运行的措施.关键词：循环水浓缩倍数 经济效益稳定运行7 / 71 前言随着世界人口的迅猛增长和工业的高速发展,全球面临严重的水危机.我国是个贫水的国家,全国每年缺水总量达12109m3,而工业用水占城市供水量的的80%左右,循环冷却水又占工业用水的7080%以上.提高循环水的浓缩倍数可以降低补充水量,节约水资源,降低排污量,减少对环境的污染,节约水处理药剂的消耗量,降低冷却水处

2、理成本.因此,随着水资源的日趋紧缺,新鲜水费和排污费的明显上升,提高循环水的浓缩倍数,是节水、降低运行成本,提高经济效益的有效措施.2 循环水场概况石油一厂新区循环水场,设计处理量为1800 m3/h,系统容量为2000 m3,选用8.48.4 m2单列布置双面进风逆流式机力通风凉水塔4间.配置LF47型通风机.供给酮苯脱蜡脱油、石蜡加氢、糠醛白土精制等生产装置与相应辅助系统的冷却用水.装置排出的热水,以两种形式回循环水场,以压力流回循环水场的热水,靠余压直接上凉水塔进行冷却；以自流回循环水场的热水,经隔油池处理后,由热水泵送上凉水塔进行冷却.97年5月新区循环水场投产,尚有1/3闲置土地为将

3、来进一步发展做准备,因此,公用工程予留量较大,实际运行循环水量仅为500700 m3/h,这给循环水浓缩倍数的提高增加了一定的难度.从开工后至20#,循环水系统的浓缩倍数忽高忽低,一直无法稳定运行.通过采取措施,20#浓缩倍数稳定在2.5以上,实现了达标.3 理论上影响浓缩倍数的因素循环冷却水系统在运行过程中,由于水份蒸发使系统中的水份愈来愈少,而水中各种矿物质和离子含量就会愈来愈浓,为了使循环水中含盐量维持在一定的浓度,必须补入新鲜水,排出浓缩水.水在浓缩过程中,主要有蒸发损失、风吹损失、泄露损失和排污损失影响浓缩倍数.循环水系统水量平衡可见图1. 冷水池蒸发损失E 风吹损失D生产装置用水设

4、备补充水量M泄露水量F循环水泵排污水量B图1 循环水系统水量平衡示意图3.1 蒸发损失Em3/h蒸发损失水量E与循环冷却水量、进出塔水温差、蒸发潜热与空气的湿度和温度等因素有关,如粗略计算可用下式表示：E=0.1+0.002Rt/100, m3/hR-系统中的循环水量,m3/ht-冷却塔进出水温差,c-空气的干球温度,c3.2 风吹损失包括飞溅和雾沫夹带Dm3/h风吹损失通常以占循环水量R的百分率来估计,其值约为D=0.05%0.2%R m3/h3.3 泄露损失Fm3/h 泄露损失量不定,应视系统管理的具体情况而定.3.4 排污损失Bm3/h排污损失的大小,由需要控制的浓缩倍数和凉水塔的蒸发量

5、来确定.可人为进行控制.3.5 补充水量Mm3/h根据循环水系统的水量平衡可得MB+D+E+F3.6 浓缩倍数K的确定根据浓缩倍数定义可得K=/=1+0.1+0.002Rt/100/ 由上式可得,在一定环境温度和设定循环水量的条件下,浓缩倍数与t成正比,与B、D和F成反比.因此,提高凉水塔进出口水温差t,减少风吹损失、泄露损失和排污损失量,可以提高浓缩倍数.4 提高循环水浓缩倍数的经济效益在循环水量R700m3/h,凉水塔进出口水温差t4,凉水塔风吹损失以0.05计,入塔空气干球温度为25的情况下,可计算出各种浓缩倍数下的排污量和补充水量.表1 不同浓缩倍数下的排污量、补充水量和药剂量浓缩倍数

6、1.502.002.503.003.504.00循环水量Rm3/h700700700700700700系统容量m3/h200020002000200020002000蒸发量 Em3/h4.204.204.204.204.204.20风吹损失 Dm3/h0.350.350.350.350.350.35排污量 Bm3/h8.404.202.802.101.681.40补水量 Mm3/h12.958.757.356.656.235.95D/R%1.200.600.400.300.240.20M/R%1.851.251.050.950.890.85缓蚀阻垢剂80ppm吨/年9.086.135.154.

7、664.374.17氧化型杀菌剂菌藻净12ppm吨/年1.360.920.770.700.650.63非氧化型杀菌剂Gream75ppm吨/年3.603.603.603.603.603.60续表1浓缩倍数5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 循环水量Rm3/h700 700 700 700 700 700 系统容量m3/h2000 2000 2000 2000 2000 2000 蒸发量 Em3/h4.20 4.20 4.20 4.20 4.20 4.20 风吹损失 Dm3/h0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 排污量 Bm3/h1.05 0.8

8、4 0.70 0.60 0.53 0.47 补水量 Mm3/h5.60 5.39 5.25 5.15 5.08 5.02 D/R%0.15 0.12 0.10 0.09 0.07 0.07 M/R%0.80 0.77 0.75 0.74 0.73 0.72 缓蚀阻垢剂80ppm吨/年3.92 3.78 3.68 3.61 3.56 3.52 氧化型杀菌剂菌藻净12ppm吨/年0.59 0.57 0.55 0.54 0.53 0.53 非氧化型杀菌剂Gream75ppm吨/年3.60 3.60 3.60 3.60 3.60 3.60 图2浓缩倍数与排污量、补水量关系图图3浓缩倍数与药剂消耗量关系

9、图表1列举了在不同浓缩倍数下的排污水量、补充水量和水质稳定药剂的消耗情况.从表1、图2和图3可明显看到,随着浓缩倍数的提高,循环水的排污量、补水量以与药剂耗量都大大降低.根据表1提供的数据,对浓缩倍数由1.5提高到5.0时的经济效益进行对比,结果见表2.由表2可以看出,当浓缩倍数由1.5提高到2.0时,排污量、补水量以与药剂耗量等三项费用可下降32.年节约费用15.92万元；当浓缩倍数由1.5提高到3.0时,排污量、补水量以与药剂耗量等三项费用可下降48.年节约费用23.87万元；当浓缩倍数由1.5提高到5.0时,排污量、补水量以与药剂耗量等三项费用可下降56.年节约费用27.86万元；由此可

10、见,提高浓缩倍数可以降低循环水的运行成本,因此,提高浓缩倍数对节约用水、降低成本、提高企业的经济效益是很有意义的.表2 提高浓缩倍数的经济效益浓缩倍数单 价元/吨投加方式k=1.5k=2.0k=3.0k=5.0排污量m3/h0.958.40 4.20 2.10 1.05 补水量m3/h 1.70 12.95 8.75 6.65 5.60 缓蚀阻垢剂390180ppm14915连续投加9.08吨/年6.13吨/年4.66吨/年3.92吨/年氧化型杀菌剂菌藻净12ppm40170连续投加1.36吨/年0.92吨/年0.70吨/年0.59吨/年非氧化型杀菌剂Gream ss410175ppm1190

11、0两周一次3.60吨/年3.60吨/年3.60吨/年3.60吨/年合计49.5733.6525.721.715新区循环水系统运行中存在的问题与解决办法5.1设计V/R比过大,增加了提高浓缩倍数的难度新区循环水场设计系统容量与循环水量的比值V/R为1.1,而目前实际运行V/R为2.94.0,这与工业循环水设计规范中要求V/R在1/51/3之间相差甚远.V/R比过大,即整个系统容量相对循环量来说太大,浓缩倍数上升非常缓慢,大大增加了达到要求浓缩倍数的时间.5.2设计热负荷过高,造成实际运行时t过低新区循环水在冷却水系统设计时,由于热负荷估算过高,使得设计t大于实际运行时的t.主要体现在循环水系统在

12、实际运行时,热负荷较小,温差只有24设计温差为10,造成蒸发水量E过小,浓缩倍数提高困难.5.3设计时将循环水当作其他生产用水,造成部分循环水流失糠醛装置真空系统D408和D409抽虹吸水封罐采用循环水作为水封用水,除了正常消耗外,冬季为了防冻有长流水现象,循环水流失量为24m3/h,占补水量的30%左右,影响了浓缩倍数的提高.5.4循环水系统管网密闭性差,造成循环水无法回收由浓缩倍数公式可知,浓缩倍数与t成正比,与B+D+F成反比,从理论上讲D和F应该是一个很小的常量,只要控制好排污量B,便可将浓缩倍数控制在一个理想的范围之内.但在新区开工后的几年中,我们发现,在实际生产中,即使在长期不排污

13、,旁滤罐也不反洗的情况下,浓缩倍数仍然无法达到理想值,一直忽高忽低,产生这种情况除了前述原因外,主要原因是使用循环水单位随意排放循环水,用循环水冲洗设备和地面,造成循环水流失.影响浓缩倍数提高.综合分析上述四项影响因素,其中第一项因素只是增加了系统从低浓缩倍数到达高浓缩倍数的时间,在系统密闭运行的情况下,最后仍可达到理想的浓缩倍数.在系统热负荷暂时无法提高的情况下,提高浓缩倍数的关键因素是减少后两项因素的影响.因此,针对循环水系统存在的上述问题,我们采取了有效措施,首先整改不合理的设计问题,将糠醛装置D408和D409水封罐用水在20#检修时,改为工业水,杜绝循环水流失现象；其次通过加强循环水

14、使用现场的日常管理,采取日常检查和补水量异常时去装置排污口采样监察的办法,将检查结果纳入经济考核中逐项落实,杜绝随意排放循环水的情况,保证做到循环水系统密闭循环.并且采取不排污,只通过旁滤罐反洗水排污的方式,减少系统排污损失.20#初浓缩倍数稳定在2.5以上.实现了浓缩倍数达标.6确保循环水浓缩倍数稳定运行的措施对于循环冷却水系统,浓缩倍数的控制十分重要.除了节约用水,降低运行成本的优势外,在补充水水质稳定的情况下,浓缩倍数稳定能使循环水的水质性能稳定,有利于进行化学处理.它是衡量水质控制好坏的一个重要指标.因此,在浓缩倍数达标的基础上, 进一步提高浓缩倍数和做好浓缩倍数稳定运行的管理工作,注

15、意从以下几个方面采取措施.6.1继续做好循环水系统密闭循环工作继续通过加强循环水使用现场的日常管理,杜绝循环水流失现象,确保循环水系统密闭循环.这是提高浓缩倍数的前提.6.2重视补充水水质,搞好原水的预处理在高浓缩倍数下,补充水的指标越优越好,尽量避免杂质带入循环水中,以免限制浓缩倍数的提高.6.3开好旁滤旁滤罐可以去除系统中大部分悬浮固体、粘泥和微生物等,是排出系统粘泥和微生物的极佳措施.反冲洗时杂质将随反洗水排出系统.由于反洗水中杂质浓度比排污水高得多,所以,系统排出的杂质多而消耗的水量小,即通过旁滤可使排污量显著降低,使循环水系统能在比较稳定的水质条件下运行,有利于保持较高的浓缩倍数.6

16、.4加强对现场换热器的日常管理,严格控制工艺泄漏认真监测并解决好工艺水冷器的泄漏问题.发现泄漏要尽快查清漏点,切除泄漏水冷器.对待存在微漏的系统可探索采用改进的旁滤工艺,采用对待污水的处理方法处理循环水,即循环冷水经射流器加入混凝剂后在管道中混合均匀,再进入旁滤罐,在滤床上方的反应区发生微絮凝反应,水中的悬浮物生成絮状颗粒与微生物粘泥一起被滤料截留去除.应避免采取置换大量循环水,使循环水浓缩倍数降低的方法.特别是对容量大的系统,采用排水置换的办法处理泄漏问题,要浪费大量的新鲜水.也不利于浓缩倍数的稳定运行.6.5在循环水系统要完善和安装计量仪表和在线质量仪表提高循环水系统自动化水平,做到自动连

17、续稳定投药和排污,准确反映水量变化,搞好水量平衡,从而控制浓缩倍数在稳定的范围内.7结束语7.1当浓缩倍数由1.5提高到5.0时,排污量、补水量以与药剂耗量等三项费用可下降56.提高循环水的浓缩倍数可以降低补充水量,降低排污量,节约水处理药剂的消耗量,降低冷却水处理成本.7.2通过分析新区循环水系统存在的问题,并加以解决,使循环水浓缩倍数实现了达标.今后要在优化补充水水质、开好旁滤、加强换热器管理和提高水场自动化管理水平等方面采取措施,在保证循环水水质的前提下,尽量提高浓缩倍数,以实现循环水系统运行效益最大化.参考文献1 龙荷云. 循环冷却水处理. #科学技术,20012 高华生. 工业循环冷

18、却水旁流处理工艺与设备. 中国给水排水,2002,1810：20-23.Management to the Cycles of Concentration in Circulating Cooling Water SystemsLiu WeiAbstract: The existing problems of management of the cycles of concentration are introduced and the solutions is found. The economic benefit is analyzed by improving the cycles of concentration. Finally, It puts forward some measures to ensure the run stability of the cycles of concentration.Keywords: Circulating water, Cycles of concentration, Economic benefit, Run stability、好旁滤资角度