炼油厂循环冷却水系统存在的问题

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。

　　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30000mg/L)?，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。

1.2　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。

　　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。

　　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。

参考文献：
　　[1]齐冬子，李雪梅．TW循环冷却水计算程序简介[J].工业用水与废水，1999,30(3):19

作者简介：
于战德(1967-)，男，工程师?联系电话:82124437。