合成循环水系统运行总结
摘要本文简要介绍了公司合成冷却循环水系统的运行状况和存在问题，继而有针对性地从设备、药剂、管理等方面进行优化处理，使水质明显改善。
关键词合成循环冷却水系统运行状况处理措施
公司是一家以基础化工为主，精细化工、生物化工并举的现代化企业，公司于20__年开始搬迁、扩建，现已形成年产50万吨氨醇、40万吨尿素的生产能力。公司配套的合成循环水系统主要向压缩、合成、尿素、精甲醇四大车间的设备提供合格的循环冷却水，有两套2000m2双曲线自然通风冷却塔，属于敞开式循环冷却水系统。为降低消耗，提高经济效益，合成循环冷却水系统必须实现优化运行，即通过规范操作，提高运行人员的技术水平，合理利用和改造现有的水处理设施，使系统处理效率最高，同时，腐蚀率达到国家标准（碳钢≤0.125mm/a），浊度达到Ⅱ级水要求（≤20mg/l）。通过6年的不断努力、摸索，整套合成循环水系统处于良好的运行状态，现将我们对循环水的一些看法及做法介绍给大家，一起交流探讨。
1工艺流程及主要设备参数
1.1系统工艺流程
循环水冷却通常分为密闭式循环水冷却系统和敞开式循环水冷却系统。密闭式循环水冷却系统中，水是密闭循环的，水的冷却不与空气直接接触；敞开式循环水冷却系统，水的冷却需要与空气直接接触，根据水与空气接触方式的不同，可分为水面冷却、喷水池冷却和冷却塔冷却等。我公司采用的是冷却塔冷却（淋水面积2000m2），其工艺流程如（图一）所示：
图一合成循环水工艺流程
1.2循环水系统参数
1.3循环水水质指标
2循环水运行现状及存在的问题
2.1循环水运行状况
循环冷却水是工业用水中的用水大项，占企业用水总量的50%～90%。循环冷却水由泵送往冷却系统中各用户，经换热后温度升高，被送往冷却塔进行冷却。在冷却塔中热水从塔顶向下喷淋成水滴或水膜状，空气则逆向或水平交流流动，在气水接触过程中，进行热交换。水温降至符合冷却水要求时，继续循环使用。
空气由塔顶溢出时带走水蒸气，使循环水中离子含量增加，因此必须补充新鲜水，排出浓缩水，以维持含盐量在一定浓度，从而保证整个系统正常运行。补充水的量应弥补系统蒸发、风吹（包括
飞溅和雾沫夹带）及排污损失的水量。循环水与补充水中含盐量之比，即为该循环水系统的浓缩倍数。在一定的循环冷却水系统中，只要改变补充水的含盐量，就可以改变循环水系统的浓缩倍数，而提高浓缩倍数是保证整个循环冷却水系统经济运行的关键。
冷却水在循环系统中不断循环使用，由于水温升高、流速变化、蒸发、各种无机离子（如CCl、SO4等）和有机物质的浓缩，溶解固体和悬浮物相应增加，空气中污染物如灰尘、杂物、可溶性气体以及换热器物料泄漏等，均可进入循环冷却水，影响水质（参见表一），使循环水系统中的设备和管道腐蚀、结垢，造成换热器传热效率降低，过水断面减少，甚至使设备管道腐蚀穿孔。
循环水系统中结垢、腐蚀和微生物繁殖是相关联的，污垢和微生物粘泥可以引起垢下腐蚀，而腐蚀产品又形成污垢，从而影响系统的良好运行。2.2.1水垢附着
在循环冷却水系统中，碳酸氢盐的浓度随蒸发浓缩而增加。当其浓度达到过饱和状态，或经过传热表面水温升高时，会分解生成碳酸盐沉积在传热表面，形成致密的微溶性盐类水垢，其导热性能很差（≤1.16W/(m.K)，钢材一般为45W/(m.K)）。因此，水垢附着，轻则降低换热器传热效率，严重时，使换热器堵塞，系统阻力增大，水泵和冷却塔效率下降，生产能耗增加，产量下降，加快局部腐蚀，甚至造成非正常停产。2.2.2设备管道腐蚀
循环冷却水系统中，大量设备是由金属制造，长期使用循环冷却水，会发生腐蚀穿孔。这是由
<多种因素造成的，主要有：冷却水中溶解氧引起的电化学腐蚀；有害离子（Cl和SO4）引起的腐蚀；微生物（厌氧菌、铁细菌）引起的腐蚀等。设备管壁腐蚀穿孔，会形成渗漏，或工艺介质泄露入冷却水中，损失物料，污染水体，而合成循环水系统氨污染引起的硝化菌群危害是最主要的。当有氨氮物质泄漏后，由于NH4+的存在，还会发生硝化反应和反硝化反应。硝化细菌是自养型好氧微生物，由亚菌和菌组成，亚菌将水中的N化为N菌将N为N1mg的N化为N.57mg氧，同时消耗约7.14mg重碳酸盐碱度(以CaCO3计)。因此，硝化反应会使水中碱度迅速降低，当碱度不足时，导致pH下降，会腐蚀管道、设备及冷却塔混凝土结构。循环水由于温度适宜、阳光充足又存在氧饱和的水流和部分缺氧区，而且浓缩积聚了微生物生长所需的矿物质和有机质，氨的进入又为微生物的生长提供了氨态氮营养源，使得硝化菌、亚硝化菌等迅速繁殖，从而带来一系列的危害。浊度升高，粘泥量增加，堵塞喷头和填料，影响冷却效果，并且粘泥在管线、换热器内存积，粘泥下会发生设备局部腐蚀，造成经济损失，影响安全生产。
2.2.3微生物的滋生与粘泥
在循环水中，由于养分的浓缩，水温升高和日光照射，给细菌和藻类的迅速繁殖创造了条件。细菌分泌的黏液使水中漂浮的灰尘杂质和化学沉淀物等黏附在一起，形成沉积物附着在传热表面，即生物粘泥或软垢。我公司起初使用的是中磷缓蚀阻垢剂，给菌藻粘泥的滋生提供了大量的营养源，造成菌藻粘泥大量繁殖。这些微生物的大量滋生，将给系统带来严重危害，一方面这些物质沉积在系统换热设备及管道的表面，影响换热效率；另一方面也容易发生微生物腐蚀，被覆盖的金属表面为贫氧的阳极区，周围金属表面成为富氧的阴极区，这种局部氧浓差作用使覆盖物下形成孔蚀或坑蚀；另外，菌藻粘泥附着于设备表面后影响了缓蚀阻垢剂顺利到达设备表面形成保护膜。大量的菌
藻滋生会加大大增加杀菌灭藻剂的使用量，增加水处理费用。
综上所述，冷却水长期循环使用后，必然会带来结垢、腐蚀和微生物滋生问题。解决好这些问题才能稳定生产、节约资源与能源，从而减少环境污染，提高经济效益。
3循环水处理措施
3.1进行水处理设施改造
3.1.1更换部分冷却塔填料及喷头
为增强冷却效果，公司于20__年开始利用全厂检修机会，将1、2双曲线自然通风冷却塔内部分破损、变形的填料（PVC折板波纹型）进行更换，对塔内喷头逐步进行检查，更换堵塞喷头，同时将塔内配水渠的喷淋管进行改造，减少水流阻力，避免末端死角。
3.1.2对系统粘泥进行清理
因循环水系统长周期运行，冷却塔池底积累了大量的淤泥，给微生物的滋生提供了有利的空间，我们利用生产轻负荷运行时机，单塔停车，对池底淤泥进行彻底清理，有效控制了微生物的生长。
3.1.3加强旁滤处理效果
3旁滤是净化系统水质的关键设备。20__年末，我们新增了2台300m/h的全自动无阀过滤器，
同时将原先的旁滤系统排水渠加宽了一倍，解决了加大旁滤量排水益流的问题，保证了系统旁滤长周期正常、稳定运行。
3.1.4从源头消除管道堵塞
为阻挡冷却塔内件老化了的填料进行系统，堵塞水冷器列管，在冷却塔出水暗渠端口安装了钢制筛网，定期进行清理，彻底解决了填料碎片进入系统堵塞换热器管道的问题。
3.2系统清洗预膜
针对合成循环水系统垢下腐蚀及粘泥生长过快的情况，在一、二期合成循环水合用之前，20__年11月对两套系统一起进行了不停车化学清洗，之后大量排污置换。清洗后变换卧式水冷器进水端花板上锈瘤及管道上粘附的生物粘泥全部剥落，露出金属色，表明系统设备管线已较干净，再进行36h预膜，用旁路试验管挂片监测，挂片上有明显的五彩光晕，表明管线、设备内表面覆盖有一层完整、致密的金属保护膜。
3.3选择优质水质稳定剂，及时调整杀菌剂配方
20__年4月，合成循环水系统试用目前国内工艺较成熟的低磷复合配方，生物粘泥得到了有效控制，系统冷却设备腐蚀、结垢现象得到明显改善。同时为防止某一种杀菌剂的长期使用，使水体中细菌、生物粘泥的抗药性相对增强导致水中异养菌呈上升趋势，自20__年至今，根据现场水质变化情况，及时调整杀菌剂配方，氧化性杀菌剂与非氧化性杀菌剂，非氧化溴类杀菌剂等交替使用
34达到了很好的杀菌效果，异养菌数量为10～10CFU/ml。
3.4消除泄漏,断绝污染
工艺介质泄漏是系统产生细菌的主要原因。合成、尿素、压缩、精甲醇的工艺介质（NH3、H2S、CO2、H2）及油污进入循环冷却水，为细菌生长提供了丰富的营养，使水体内产生大量的生物粘泥，造成水质恶化。为防止工艺介质的泄漏或及时找出泄漏点，我们定时对循环冷却水PH、总碱度、N含量进行分析，及时了解各换热器是否有工艺泄漏，一旦发现有泄漏发生，立即通知各车间查找泄漏点，及时堵漏，保证工艺介质不进入循环冷却水。
3.4加强管理
“三分药剂，七分管理”，为规范员工操作，20__年开始订立了《循环水岗位操作规程》，进行了定岗、定点、定时、定量的合理化管理，提高分析人员本身素质，保证了分析结果具有及时性、准确性，更好地指导操作人员日常操作，同时加强了水质分析人员的力量，提高了分析频率，每天进行全分析三次，质检科每周对部分指标进行抽样分析。同时厂家设立了专门人员负责循环水的现
场技术指导工作，负责检查、监督加药质量、数量以及分析数据，并根据分析结果及时调整加药量，使各工艺指标控制在公司控指标内，达到保证循环水水质平稳运行的目的。
自20__年5月运行至今，经过一系列整改，合成循环冷却水水质有了明显改善（参见表2），
表二2007～2010同期水质分析数据比较
目前系统运行稳定，浊度、总铁、pH、腐蚀率、污垢热阻、异氧菌总数等主要指标均控制较好，浓缩倍数控制在2～4，大大降低了设备、管道的腐蚀率，提高了生产的运行周期和能力，且排污量和药剂成本基本实现最优化，达到了节能减排的目的。