换热器泄漏对循环水系统的影响及处理措施

火志明,张 猛

(陕西长青能源化工有限公司,陕西宝鸡 721000)

陕西长青能源化工有限公司60万t/a甲醇的煤化工装置，循环水系统分为空分装置循环水、主装置循环水两套系统。空分装置循环水体积流量为7 000 m3/h，主装置循环水体积流量为20 000 m3/h。采用敞开式循环冷却工艺，循环水经过循环泵加压后送至各工艺装置冷却换热，吸收热量后温度升高，汇集至循环水回水总管，依靠余压进入冷却塔，经冷却塔布水干管、支管及布水喷头均匀地分布于冷却塔填料上，在填料层中形成极薄的均匀水膜，与上升的冷空气进行热交换，降温后的冷却水汇集到冷却塔池，自流进入吸水池，实现冷却水的循环利用[1]。由于设备老旧、操作不稳定，换热器很容易发生泄漏，物料泄漏至循环水系统，循环水水质恶化，导致微生物繁殖过快，生物黏泥堵塞换热器和循环水填料，严重危及系统的正常运行。

1 循环水日常加药和水质控制指标

1.1 二氧化氯的投加

通过二氧化氯投加装置进行冲击式或连续式投加，控制余氯质量浓度为0.1～1.0 mg/L。冲击式投加时，当余氯质量浓度为0.5～1.0 mg/L，即停止加氧，保持2～3 h；连续式投加时，应把循环水余氯质量浓度控制在0.1～0.5 mg/L。

1.2 非氧化性杀菌剂的投加

根据循环水水质情况，防止细菌产生抗药性。采用冲击式投加非氧化性杀菌剂，将非氧化性杀菌剂直接投加至吸水池中。冬季时，1个月投加1次；夏季时，1个月投加2～3次。

1.3 缓蚀阻垢剂的投加

连续式投加缓蚀阻垢剂，根据药剂浓度和锌离子浓度来调整加药泵冲程。日常水质控制指标见表1。

表1 日常水质控制指标

2 换热器泄漏对循环水系统的影响

系统发生泄漏后很容易引起系统腐蚀和结垢，水垢的导热系数远远低于金属的导热系数，换热器结垢后会影响换热效率，装置能耗大幅增加，影响装置正常运行。泄漏的介质为微生物提供营养源，微生物迅速繁殖，其代谢产物及其所黏附的泥沙形成了危害更大的生物黏泥。生物黏泥附着处成为垢下腐蚀的部位，最终造成设备腐蚀穿孔[2]。此外生物黏泥会大量附着在冷却塔填料中，填料质量增加会将下部支撑压得变形甚至断裂，严重影响冷却塔的冷却效果。水中还会形成大量泡沫，严重影响设备运行，对环境造成一定影响。生物黏泥中含有大量藻类及原生动物，其细胞壁中有纤维素，在酸性条件下，与甲醇反应生成甲基纤维素。研究表明：当溶液中甲基纤维素的质量浓度达到40.0～50.0 mg/L时，一旦晃动就会产生大量泡沫[3]。

3 循环水系统水质变化和泄漏点的查找

(1) 循环水系统余氯值变化，见图1。

图1 循环水系统平均余氯质量浓度

(2) 循环水系统加氯量的变化，见图2。

图2 循环水系统加氯量

(3) 循环水系统生物黏泥量变化，见图3。

图3 循环水系统生物黏泥量和浊度

从图1、图2、图3可以看出：从2021年1月18日开始，系统余氯质量浓度在不断降低同时加氯量不断增大，生物黏泥增多，浊度增大。1月28日，系统水质颜色呈现灰黄色，泡沫增多。停止二氧化氯投加后，加样分析循环水COD、硫化物和氨氮的变化，结果显示COD值为92.6 mg/L，偏离日常运行数值，判断系统存在泄漏。立即对系统各换热器进出口循环水取样，通过排查发现换热器(E3515)循环水上水COD为93.0 mg/L,循环水回水COD为374.0 mg/L，判断此处存在泄漏。随后将E3515切出检修，对系统进行调整处理后，加氯量和余氯逐步恢复至日常运行值，通过杀菌置换后，生物黏泥和浊度逐步恢复至正常。

4 换热器泄漏后的处理方法

4.1 短期泄漏

及时查找并消除漏点后，投加氧化性杀菌剂使余氯质量浓度保持在0.5～1.0 mg/L,维持4～6 h，再向系统中冲击式投加质量浓度为60.0 mg/L的非氧化性杀菌剂。观察水质，若泡沫太多，及时加入少量的消泡剂，在24～36 h后浊度会达到最高，此时进行排污置换，减短旁滤器反洗周期，增加单罐反洗时间，调整加药量并及时检测水质，达标后恢复正常运行。

4.2 长期泄漏

考虑生产原因，无法及时消除漏点，每半个月需冲击式投加质量浓度为40.0 mg/L的除油剂、60.0 mg/L的非氧化性杀菌剂、40.0 mg/L的杀菌增效剂，保持余氯质量浓度在0.2～0.5 mg/L之间。24～36 h后，浊度会达到最大，此时进行排污置换，减短旁滤器反洗周期，增加单罐反洗时间，调整加药量并及时检测水质，达标后恢复正常运行。此外,为了避免微生物对同一种杀菌剂产生抗药性，可以交替使用不同的杀菌剂。如溴类杀菌剂，其杀菌机理与氯类杀菌相似，但起效较快，低浓度就有很好的杀生效果[4]。

5 结语

换热器的泄漏是影响循环水系统水质指标最主要的因素。发生泄漏后，设备会腐蚀和结垢，生物黏泥超标、能耗增加会严重威胁装置安全稳定运行。而生产中，换热器泄漏是不可避免的，随着设备运行年限的增加，换热器泄漏的频率就会增加。因此，根据各种换热介质进入循环水系统后产生的现象，准确判断是何种介质泄漏，选择合适的查找方法，快速找到泄漏点并及时消漏。用适宜的处理方案快速改善水质，避免水质进一步恶化对设备造成损害，确保系统安全、稳定、长久运行。