循环水系统全面优化升级改造

曹伟娜　曹　水　高建平

(山东晋煤明水化工集团有限公司山东章丘250200)



循环水系统全面优化升级改造

曹伟娜曹水高建平

(山东晋煤明水化工集团有限公司山东章丘250200)

山东晋煤明水化工集团有限公司现有6套循环水系统，规模较大，用水量较多。为了降低pH和提高杀菌效果，在循环水系统中分别加入HCl和NaClO，使循环水中Cl-和Na+增加很多，这些离子均是腐蚀促进剂，对设备防腐不利，因此被迫加大系统排污及增加缓蚀剂量。为改善循环水现状、减少一次水用量、提高循环水水质、降低用水成本，多次与设计单位研究讨论，并到兄弟厂家实际考察，确定最优工艺及处理方案，2014年对循环水系统进行了全面优化升级改造。

1　改造方案

1.1提高浓缩倍数

循环水系统节约一次水的唯一手段就是提高浓缩倍数，实施增浓减排技术。目前，循环水浓缩倍数大多在3～4倍。难以提高浓缩倍数的主要原因：①因旁滤效果不好，水中杂质多，阻垢剂性能不能满足增浓后的水质要求；②系统存在泄漏现象，部分循环水系统内存在有机物渗入，造成循环水中COD和NH3-N含量超标，生物泥沉积而产生腐蚀，并影响传热效率，需要进行生物处理，脱除循环水中COD和NH3-N，以改善循环水水质；③旁滤反冲洗耗水量大，若强行不排而提浓，必然会造成循环水系统结垢、腐蚀、生物泥沉淀，从而影响循环水系统的正常运行。

本次改造将一次水补水进行部分脱盐处理，去除水中结垢物质和腐蚀性离子，调配出符合循环水水质的补水水质，可满足浓缩倍率提至6倍的标准，同时阻垢剂量可减少50%左右。

1.2控制装置出水水质

循环水系统所加阻垢剂为磷系，其中必须控制循环水中Ca2+质量浓度在50～60 mg/L，低于此数值时循环水中Ca2+与阻垢剂不发生络合反应，导致设备、管道腐蚀加剧，因此，控制装置出水水质十分重要。

1.3新增脱碳器

因为循环水中产生的二氧化碳气体使pH降低，造成管道腐蚀严重，而加碱会造成结垢，故此次改造新增了1套脱碳器，用于除去阳离子交换后产生的二氧化碳气体。

2　工艺流程

利用除碱降硬床的特种弱酸阳树脂脱除一次水中大部分Ca2+和Mg2+等阳离子，制得合格的浅除盐水，作为循环水系统各用户的补水，从而减少直至停用一次水补水，同时提高循环水系统的浓缩倍数，减少外排水流量，减轻环保压力。

当特种弱酸阳树脂失效后，利用盐酸进行再生，可重复使用。一次水经原水池由一次水泵送入双介质过滤器，除去泥沙、悬浮物等杂质后再送入除碱降硬床，脱除大部分盐类成为酸性水后送至脱碳器上部，该水自上而下流经多面球填料层，与底部鼓风机送入的空气逆流接触以脱除CO2，脱除CO2后的浅除盐水进入浅除盐水池，由浅除盐水泵先送往醇化压缩机一段进口冷却器，然后进入生产系统各循环水作为补水用，根据循环水系统实际运行情况，停止补加一次水。

为调节浅除盐水中pH稳定在7.0～9.0，减少对设备、管道的腐蚀，在除碱降硬床后，浅除盐水池出水总管道上设置加碱计量泵。

循环水处理系统工艺流程示意见图1。

图1　循环水处理系统工艺流程示意

3　运行效果

(1)循环水系统除硬、降碱能够同步运行，去除率达90%以上；还有除盐功能，除盐率在50%～70%。

(2)处理循环水系统补水除耗少量电外(0.2 kW·h/t)及酸(HCl)，其他几乎不消耗。运行成本主要是由酸碱费、电耗等。每次再生单台阳床树脂用酸(HCl，含HCl质量分数为30%)量<1.5 t。每台阳床运行周期>24 h(流量约100 t/h)，按HCl价格500元/t计，处理水用盐酸费用0.31元/t。外送水经加液碱调节pH至7～8后送入循环水系统。按调节3 d(即72 h)装置出水水量7 200 t的pH所耗液碱(约2 000元/t)约100 kg计，外送水液碱耗费用0.03元/t。用于调节pH加液碱系统正在完善之中。外加人员工资、折旧费等费用，循环水处理系统运行成本在0.70元/t左右。

(3)6台阳床反洗水送至反洗水池，经澄清池回用到一次水池中，提高了水的循环利用。澄清池运行良好，能稳定连续运行，出水水质符合一次水要求。

(4)循环水系统主要运行压力：一次水泵出口0.4～0.5 MPa；过滤器进口0.24 MPa、出口0.20 MPa；除碱降硬床出口0.12 MPa；浅除盐水泵出口0.56 MPa。

(5)循环水系统相关分析数据：除碱降硬床出水pH 3.2～3.6；经过处理后的外送水中pH 6.6～7.6(实测值)，酸度0.3～0.4 mmol/L(以HCl计)，硬度1.2～1.3 mmol/L(以CaCO3计)。

4　经济效益分析

(1)循环水系统浓缩倍数由现在3倍提高至6倍以上，减少外排水量，节约一次水补入量。改变补水后平均外排水量60 t/h(循环水装置能力：循环水水量48 000 t/h，旁滤量按2 400 t/h，旁滤反洗量按5%即120 t/h，经澄清处理后有一半再返回循环水系统)，节水200 t/h；以年运行时间8 000 h、一次水1.0元/t计，年节水1 600 kt，则年节约一次水费用160万元。

(2)减少循环水药剂(阻垢剂为主)用量。按阻垢剂、杀菌剂的价格均为8 000元/t、300 kt/a合成氨装置吨氨消耗药剂0.6 kg计，每年需要药剂费用为144万元。浓缩倍数提高后，药剂用量减少50%，每年节约药剂费用72万元。

(3)通过系统优化升级改造，循环水更洁净，外排量明显减少，进一步提高水质，大大减轻了环保压力。同时，减少了各冷却设备，尤其是压缩机冷却器的堵塞、腐蚀等问题，杜绝设备频繁检修和系统频繁开停车的弊端，可以大大减少维修费用和开停车损失，经济效益明显。

根据现场往年压缩机冷却器芯子检修和换热器冲洗情况，仅此项每年可节约100万元。

2016-03-10)