炼油厂循环冷却水系统存在的问题

炼油厂循环冷却水系统存在的问题[我要评论][返回]作者：于战德;出自：《工业用水与废水》2000年第4期发表时间：2000-8-1摘要：介绍了广石化炼油厂循环水系统中存在的问题，如炼油装置泄漏工艺介质，水耗量偏大，浓缩倍数偏低，针对存在的问题，采取一系列整改措施，使循环冷却水的浓缩倍数提高了约40％。于战德(广州石化总厂炼油厂，广州510726)摘要：介绍了广石化炼油厂循环水系统中存在的问题，如炼油装置泄漏工艺介质，水耗量偏大，浓缩倍数偏低，针对存在的问题，采取一系列整改措施，使循环冷却水的浓缩倍数提高了约40％。关键词：炼油厂；循环冷却水；冷却塔中图分类号：TU991.4文献标识码：B文章编号：1009-2455(2000)04-0014-03广石化炼油厂循环水系统共有两套装置，即：一循、二循装置。其中一循环供蒸馏（一）等旧区炼油装置冷却用水，设计循环水量14000m3/h(1985年改造后)；系统总容量8000m3/h，浓缩倍数为2.5，补充水量200m3/h；二循是供蒸馏(二）等新区炼油装置生产冷却用水，系统总容量7800m3，设计循环水量为14000m3/h，浓缩倍数为2.8，补充水量150m3/h。循环水装置是炼油厂生产的重要组成部分，随着我厂原油加工量和加工深度的提高，炼油装置工艺物料对冷换设备的腐蚀也随之加重，造成设备腐蚀穿孔，工艺物料进入循环水系统，导致循环水水质恶化。1循环水装置存在的问题1.1炼油装置冷换设备泄漏频繁1999年下半年，由于炼油旧区装置冷换设备腐蚀泄漏严重，致使部分换热器产生不同程度的内漏，造成大量工艺介质（轻、重油品）泄漏进循环冷却水系统中，使水质受到了严重的污染，其中情况最严重的9月下旬，漏油持续长达14天，泄漏点的油含量高达1100mg/h，造成一循水质严重恶化，循环水呈乳白色的牛奶状，严重影响了循环水的正常运行。循环水中油类物质的存在，为细菌和微生物的滋生提供了营养物质。同时引起水的浊度增大，1999年10月份循环水浊度最高达404.9mg/L，严重超标(水质指标浊度值为＜20mg/L)，详见表1。表11999年一循水的浊度统计mg/L监测时间6月7月8月9月10月最大值53.089.1146.7371.9404.9最小值11.022.020.446.629.4平均值30.343.349.195.5122.6炼油装置90%以上的水冷设备，工艺介质的压力均大于循环水侧的压力，工艺介质串入循环水系统的可能性较大；据统计，四分之三以上的冷却器工艺介质内含有较严重的腐蚀物，它们通常是硫、硫化氢、氯离子等。(渣油的硫约为1.0%，酸性气总硫为，遇水以后形成恶劣的腐蚀环境，这些是造成水冷设备腐蚀、泄漏的主要原因。表2是1999年循环水油含量较高时硫、硫化氢、氯离子的数据统计表。表21999年循环水中硫、氯离子的数据统计mg/L监测时间8月9月10月监测项目硫氯离子硫氯离子硫氯离子最大值2.621793.022542.38320最小值0.98901.20800.80135平均值1.541552.241641.621821.2循环水的浓缩倍数偏低本装置循环水浓缩倍数的设计值为2.5，运行中因诸多问题，造成其实际浓缩倍数较低，详见表3。造成浓缩倍数偏低的原因有以下几个方面：1.2.1循环水的补充水量大炼油装置换热器的泄漏，造成水质恶化，不得不进行大量的排污、补水。因此，循环水的大量排污是影响其浓缩倍数提高的重要因素。1.2.2冷却塔进出口温差小我厂冷却塔的进出塔温差设计为10℃，然而实际生产过程中，塔的进出塔温差却达不到10℃，大部分时间其温差只有7～8℃，详见表3。表31998、1999年下半年一循冷却塔运行情况1998年1999年月份678910678910湿差/℃7.06.36.56.28.07.58.17.78.28.1浓缩倍数1.451.251.371.281.661.461.651.61//从表3中可以看出冷却塔进出塔温差越小，其浓缩倍数越低；温差越大浓缩倍数越高。由浓缩倍数的关系式K=P/(P-P1)=1+P1/(P-P1)(1)分析得出，当总排污量不变时，K是蒸发水量P1的函数，即蒸发水量P1越大，浓缩倍数越高；蒸发水量越小，浓缩倍数就越低。冷却塔的蒸发水量：P1=(0.1+0.002θ)×(t1-t2)Q%(2)式中:t1、t2分别为循环水进、出冷却塔的水温，℃；θ为干球温度℃；Q为循环水量,t/h。由公式(2)式可知，蒸发水量与冷却塔的进出塔温差成正比，温差越大，其蒸发水量越大，相应的浓缩倍数也越高，反之温差越小，其蒸发水量越小，相应的浓缩倍数也越低。导致冷却塔温差过低的原因之一是循环水的富裕量过大。我厂循环水系统一循、二循的设计循环水量均为14000m3/h。而目前生产中实际的循环水量分别只有3500～6500m3/h和5000～9000m3/h，尚不足设计值的一半，冬季的循环水量则更少。1.2.3系统容积大目前，我厂循环水系统一循、二循的保有水量过大，其贮水量详见表4。表4保有水量与循环水量之比循环水量R/(t.h-1)保有水量V/tV/R一循1400080000.57二循1400078000.56从浓缩倍数的定义K=C/C0可知，循环水中某盐的浓度的大小，将直接影响浓缩倍数的高低。循环水中某盐的浓度随时间变化的关系式如下[1]：LnC=LnC1-(B/V)×(t－t0)式中：V—循环水的保有水量，m3；B—排污量，m3；C、C1—某盐在t-t0时刻的浓度。从上式中可以看出，当排污量一定时，一定时间内，系统的保有水量V越大，C就越小，浓缩倍数K也越小；反之，V越大，浓缩倍数K也越大。循环冷却水处理设计规范规定，此比值的正常水平值应达到1/3。目前，较先进的厂家已达到1/4～1/5水平，因此，保有水量偏高也是影响我厂循环水系统浓缩倍数提高的原因之一。1.2.4操作上的原因①炼油装置冷换设备如换热器的进出水量控制不当。实际生产中，各冷换设备的进出口阀基本上是全开的，循环冷却水在换热器内的停留时间太短，不能与工艺介质进行足够时间的热交换，无法将工艺介质的热量取走，换热效果不理想，使冷换设备的出水温度(即是冷却塔的上塔温度)过低，造成进出冷却塔的水温差小。②冷却塔的上塔阀门开度不足，浊物在填料层中累积。③冷却塔填料陈旧、落后。目前冷却塔所用填料为1985～1987年投入使用，材质为PVC聚氯乙烯，设计寿命为10年，而现在这批填料仍在使用，经检查发现多数填料已老化变脆，布水效果不良。2采取的对策2.1设备防腐建立系统监测网络，对腐蚀穿孔的换热器及时切换。比如增加系统监测点及监测频次，及时发现受腐蚀的设备。循环水管网频繁穿入工艺油品单靠“水稳技术”无法解决冷换设备的腐蚀问题，但可通过加强水冷设备的防腐工作来解决。比如，由于碳钢两侧形态各异，造成两侧腐蚀环境不能同时兼顾，目前从材质方面，无力解决碳钢水冷设备的防腐问题，但如水侧采用TH-847防腐涂料，工艺介质侧(防腐条件苛刻)采用TH-901(防腐涂料)，水冷设备平均使用寿命达6年。2.2加强对耗水量的管理和考核杜绝用循环水作冲洗水；减少循环水的旁滤量和反冲洗频度；减少循环水的排污量，每8h不应超过1000t。加强对循环水地下管网的检查，防止管线因腐蚀泄漏。“飞水”严重的冷却塔加装收水器，更换填料层，减少水量的损失。2.3合理操作调整换热器的进出口阀门的开度，使换热器的进口阀全开，出口阀调整至适当的开度，并随时根据装置工艺条件(负荷等)的变化而做出相应的调整，提高换热器的换热效果，使冷却塔进出塔温差得以优化。调节上塔阀的开度，使各塔布水均匀，进而使冷却塔进出塔温差接近或达到设计值。2.4减少系统的保有水量适当降低冷却塔集水池的容量、冷水池的容量可减少系统的保有水量，使浓缩倍数比较快地提高。2.4.1降低冷却塔集水池的容量降低冷却塔集水池的容量只能靠垫高集水池即减少集水池深度的方法来实现。由于集水池只起循环水的集水、缓冲功能，其容积大小对循环水本身无大影响。目前一循集水池的深度为20m，按减少0.5m计t算，集水池贮水量减少了896m3。2.4.2降低冷水池的水位以一循为例，冷水池有效深度为4.35m，现正常控水位于2.5m左右，在确保冷水池内有足够水量的前提下，适当减少冷水池液位，如2.2～2.3ｍ范围内，可减少贮水量537.6m3(水位以2.2m计)。2.5改造冷却塔，提高冷却效率提高冷却塔的冷却效率要通过避免冷却塔上塔温度过低、提高冷却塔进出塔水温差等手段来达到目的。即除了靠生产操作上的调整、优化外(比如调节好冷换设备进出口阀门的开度等)，最有效的手段就是改进冷却塔的填料、收水器等。如1999年初的炼油新区大检修中，我们将冷却塔原设计收水器、填料，改造成为沧州填料厂生产的双功能重波收水器、填料，使二循装置的飘水量大大减少，节水效果明显。此外，我们对一循装置的仪表控制系统进行了技术改造，实现了微机控制，使冷却塔的操作得以改善，减少了工艺管理的工作量，提高了车间的工艺技术水平。通过采取以上措施，循环冷却水的浓缩倍数已提高至2.2～2.3。系统运行正常。