工业循环水排污及旁路系统的改造

尹　钊　孟　斌　杜清源

(河南龙宇煤化工有限公司　河南永城476600)



工业循环水排污及旁路系统的改造

尹钊孟斌杜清源

(河南龙宇煤化工有限公司河南永城476600)

在工业生产过程中，冷热温度的交换是一道十分重要的工序。冷却水在系统中不断循环使用，由于水温升高、流速变化、蒸发、各种无机离子和有机物质的浓缩，冷却塔和冷却水池在室外受到阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的进入以及设备材料老化等多种因素的综合作用，会产生比直流系统更为严重的沉积物附着、设备腐蚀和微生物大量滋生，形成的黏泥污垢进而堵塞管道。

1排污系统改造

河南龙宇煤化工有限公司(以下简称龙宇公司)循环水系统采用组合型钢混结构机械通风逆流模式，塔体框架采用混凝土材质，塔体围护板采用玻璃钢材质。热水经进水管流入塔内，先流入配水管系，再经支管上的喷嘴均匀地喷洒到下部的淋水填料上，水在此处以水滴或水膜的形式向下运动。冷空气经下部进水口进入塔内，与热水在淋水填料中以逆流的形式进行传热和传质，以降低水温，吸收了热量的湿热空气由风机经风筒抽出塔外，气流夹带的小水滴经分离后返回塔内，冷水便流入下部集水池(即循环水池)。在循环水池内部，为了便于循环水泵抽吸、降低循环水池水平高度以及避免循环水泵气蚀，专门设置了吸水池(较循环水池水平面低2 m)；然而，排污口设在循环水池内，作为最低点吸水池同时又是所有沉积物集中的区域，起不到任何作用，该排污口只能用来调整循环水含盐量和浓缩倍率，因此，龙宇公司结合生产实际改造出了“千足虫”排污系统。利用原排放口作为排放总管，直接引入2条支管进入吸水池，在每个支管每隔1 m处交叉配置分支管(共配由320个分支管)，并在每个分支管配置直径Ф 400 mm、高100 mm的圆筒凹槽，利用循环水池的液位差直接将吸水池内的悬浮物排出，有效改善了循环水水质，避免了大量黏泥进入各换热设备而影响换热效果，也为旁路系统的改造和长周期运行提供了最佳条件。循环水排污系统改造示意见图1。

图1　循环水排污系统改造示意

2旁路系统改造

一般细菌形成的黏泥、被杀死细菌尸体以及剥离下来的生物黏泥有70%以上是通过旁滤器排出循环水系统。一般流量大于10 000 t/h的循环水系统设计要求旁滤量不低于循环量的5%。实践证明，中速过滤器滤除效果优于无阀滤池，但人工强度略大，对于存在化学泄漏的循环水系统一般建议旁漏量在7%以上为宜；并定时、定人进行反洗，应做好旁滤器维护工作。该循环水旁路系统采用高效纤维束过滤器，结合该过滤器在实际运行中的情况，并根据循环水排污系统一起分析，将纤维束过滤器改成砂滤，使循环水水质更优及运行周期更长。本次改造将纤维束过滤器内部全部拆解，利用纤维束过滤器内部的布水装置、布气装置、反洗水装置和气洗装置，并在过滤器内部布设粒径大小不一的石英砂，下层为粒径大的石英砂作为承托层，上部为粒径小的石英砂作为过滤层，装填至滤罐2/3高度，直接投用即可。

2.1纤维束过滤器的结构与特点

纤维束过滤器由固定多孔板、活动多孔板、纤维束滤料及布气装置等组成。活动多孔板可上下移动，过滤时在水力作用下，滤料顺水流方向空隙由大逐渐变小，纤维密度变大，形成理想的过滤层面，其过滤过程既有纵向深层过滤，又有横向深层过滤，可有效提高过滤精度和过滤速度。清洗时，纤维束达到疏松状态；同时，采用气水合洗的方法，在气泡聚散和水力冲洗过程中，纤维束处于不断抖动状态，在水力和上升气泡的作用下，反冲洗滤料使其再生。

纤维束过滤器的优点：①过滤精度高，水中悬浮物去除率高达100%，经混凝处理天然水的浊度为20 NTU时，过滤出水浊度控制在5 NTU以下；②过滤速度快，一般为30 m/h，是传统过滤器的3～5倍；③截污容量大，一般为5～10 kg/m3，是传统过滤器的2～4倍。

存在的不足：①运行周期短，由于循环水水质波动大，尤其在冲击性投加杀菌剂后，循环水浊度能够达到30 NTU以上，而加入杀菌剂后各换热器附带的黏泥、各类杂物进入循环水系统，通过旁路系统过滤，致使很多黏泥进入，造成纤维束形成了天然的挂片，通过日常的水洗、气洗无法清洗掉，日积月累，会影响其过滤效果；②由于运行周期短，一旦出现起不到过滤作用就要拆开检查，甚至化学清洗，因内部结构较砂滤复杂，加之内部由成千上万条纤维束，维修成本高且时间长；③因纤维束过滤器每次反洗、气洗、正洗时间达到2 h，造成电耗和水耗偏高。

2.2砂滤的特点

(1)砂介质过滤器过滤精度高，可增加多层过滤介质，过滤面积大，压力损失小，可实现大流量、高精度过滤，传统过滤器却很难实现。

(2)排污控制方式多样，有自动控制、压差控制、手动控制。

(3)砂滤器维修、维护方便，可设置检修工位，更换过滤介质方便。

(4)控制系统先进，控制系统可根据不同水质调整其工作模式和运行状态，能适应各种水质能力。

(5)反洗用水量少，电耗低，由于该砂滤反洗、气洗、正洗时间共耗时30 min，较纤维束过滤器水耗、电耗明显降低。

(6)运行周期长，该装置自2013年12月投用以来，一直处于较好运行状态。

3效益分析

3.1循环系统加药后水质变换情况

因循环水系统每半个月需要冲击性投加杀菌剂，致使在此期间循环水的浊度最高上升至35 NTU，而正常生产时循环水浊度<10 NTU，在排污系统和旁路系统未改造前将循环水浊度降至正常值需要30 h以上，而改造后时间减半，对整个生产系统更有利。

3.2消耗对比

纤维束过滤器反洗、气洗同步进行用时1 h(反洗水量为100 m3/h)，正洗20 min(正洗水量为200 m3/h)。砂滤反洗、气洗同步进行需用时20 min，正洗10 min，其正洗、反洗用水量与纤维束过滤器相同。纤维束过滤器和砂滤清洗周期均为24 h，该套循环水系统配10台过滤器，按年运行330 d、水价2元/t计，则每年共节水330 kt，即每年因清洗过滤器共节省费用66万元左右。该气洗装置均用罗茨风机(功率为40 kW)作为气源，按电费0.725元/(kW·h)计，则每年共节省电费63 800元。合计每年节省费用72万元左右，经济效益明显。

(收稿日期2016-02-01)