循环水中物料泄漏的危害及快速检测

郑丽丽，赵文荣

（中国石油天然气股份有限公司广西石化分公司，广西 钦州 535008）

1 碳氢化合物泄漏的不利影响

在循环水系统的日常运行过程中，受到工艺腐蚀、循环水腐蚀或其他因素的影响，循环水冷却器常会出现腐蚀泄漏的情况。水冷器中的碳氢化合物泄漏到循环水中，会导致水中的微生物滋生，加快换热器的腐蚀、结垢和传热损失，对设备性能和生产安全产生重大的不利影响。

当循环水的水质出现异常，如浊度异常、pH值异常、碱度异常、游离氯降低、COD升高、油含量升高、水面出现油花、泡沫、油状悬浮物时，应迅速采取应急快速查漏措施，对异常区域的在用水冷器进行漏点定位。如果查漏不及时，不合格的循环水在系统中循环，会增加能耗，加剧设备腐蚀，甚至危及装置的安全生产。

1.1 刺激冷却水系统中的微生物生长

开放式循环冷却水系统为微生物的生长提供了极好的环境。生长的微生物会在金属上形成生物膜，导致传热损失，促进金属腐蚀，并加速冷却塔内部构件的劣化。循环水中的泄漏碳氢化合物，是冷却塔、管道和交换器中存在的微生物（藻类、真菌和细菌）的食物来源。某炼厂的循环水在30~40℃的温度下运行，富氧环境给微生物的生长提供了便利条件，促进了冷却水系统中好氧细菌和厌氧细菌的生长。碳氢化合物发生泄漏后若处理不及时，开放式循环冷却系统中的微生物种群每3h就会翻1番。

1.2 导致冷却水系统腐蚀加剧

除了发生微生物腐蚀外，碳氢化合物泄漏还会通过另外2种方法腐蚀冷却系统。1）碳氢化合物会在金属表面积聚并形成沉积物，沉积物会阻止冷却水腐蚀抑制剂到达并钝化被污染物的表面。2）许多情况下，增加次氯酸钠的用量可以控制和减缓微生物的活动。冷却水中氯离子浓度的大幅增加会提高腐蚀电位，高氯进料可能会破坏程序化学并影响腐蚀保护。此外，氯对“黄色”金属具有腐蚀性，并会增加这些金属的腐蚀。

1.3 导致冷却水系统结垢

泄漏的碳氢化合物会污染冷却水系统，导致热传递损失和冷却水流速降低，由此导致热交换器和设备的性能下降。

在较高的温度下，换热器管壁上的碳氢化合物会大量积累而导致结垢，且极难去除。有些表面活性剂虽然可抑制碳氢化合物结垢，但较难消除结垢，尤其是在污染严重的情况下。此外，碳氢化合物还会与悬浮物结合而形成新的“碳氢化合物结合”，这种化合物会沉积在管道表面和低流量区域。碳氢化合物还可能对冷却水分散剂的使用效果产生影响，降低钙盐和磷酸盐形成最小化典型沉积物的能力。因此，无机沉积物也可能是因碳氢化合物泄漏而导致的。

1.4 导致运营成本增加

2014 年某公司轻油循环水系统有大量轻质油泄漏。循环冷却水的浊度、油含量等急剧上升，造成循环水系统出现严重污染。由于泄漏源未能及时查出，泄漏物料导致循环水中的微生物大量滋生，粘附在凉水塔顶的填料、旁滤器滤料等部位，造成循环水冷水池与塔底池之间的格栅淤堵，经过反复清洗处理，3个月后循环水水质才得以恢复正常。由于循环水长时间受到严重污染，缓蚀剂、阻垢剂和杀菌剂的使用效果下降，腐蚀速率加速上升，整个循环水系统很快又出现水冷器腐蚀泄漏的问题，造成恶性循环。在此期间，循环水场通过排污来降低循环冷却水中的碳氢化合物浓度，增加了新鲜水和废水处理的成本，进而增加了炼厂运营的成本。

因此，快速查找确定循环冷却水系统的泄漏部位，对保障循环水系统的平稳运行，延长水冷器的使用寿命具有重要的意义。

2 泄漏物料的快速检测

在炼油厂中，确定碳氢化合物泄漏的传统方法，是在换热器的入口和出口进行采样，并通过目视、现场测试或实验室测试，来确定哪个换热器发生了泄漏。进行分析测试时，可以通过循环水中油含量的测定来确定泄漏的交换器，也可以通过测试氧化剂残留或化学氧化剂需求(COD)来确定。但是，化合物的反应缓慢，或因泄漏而丢失了所有氧化剂残留，会导致氧化剂残留测试变得无效。使用红外线测定或直接测定水中的油含量，从而确定碳氢化合物的方法是最准确的，但也是最烦琐的。

某石化厂循环水操作人员在巡检时发现，轻油系统的循环水有异味，对其水质进行了分析。由于泄漏量极其微量且为轻质组分，因此正常采样时无法分析出泄漏物料的组分。观察发现，水样初取时能闻到浓烈的气味，很快气味就会消失，将采样瓶盖上，几分钟后打开又能闻到刺鼻的气味。一般来说，可以通过现场水质的余氯、正磷等参数的变化，确认系统是否有轻质物料发生泄漏，但该系统的处理量大，换热器多，因此无法快速精准地定位泄漏换热器。

为此，技术人员制作了1个气体收集器。选用1个5L的玻璃瓶，另带1个三孔的螺纹盖（图1），其中1个孔为采样点(#1)，配有连接到50mL塑料注射器或气体样品收集袋的短塑料管。样品注射器/袋子与玻璃瓶之间的管道被夹住。出口孔(#2) 装有1根塑料管，可延伸到瓶底。入口孔(#3)与盖子底部齐平。使用气体捕集器时，先将瓶子放置在回水采样点附近并装满水，盖上盖子，冷却水进入水瓶顶部。最好从冷却水回流管的顶部取样。当瓶子中有足够的气体填充样品注射器或袋子时，取下夹子并取出样品。使用气相色谱仪分析样品将检测结果与谱图进行比对，快速测定泄漏气体的成分，从而精准定位泄漏的水冷器。

图1 气体收集器示意图

3 使用效果

采用该方法可大幅提高循环水系统的查漏效率，较快地确定系统的泄漏点，减少排污置换频率。2022年，该循环水装置技术人员主动提前发现了20多次泄漏，从而及时切换出发生泄漏的水冷器，并采用一系列新技术，较好地剥离了换热管上的黏泥，确保了循环水的水质稳定和水冷器的换热效率，为炼化企业的节水降耗、平稳运行提供了保障。