梁 芬，王 爽

?

循環(huán)水系統(tǒng)泄漏的判斷與處理

梁 芬，王 爽

（中國石油撫順石化公司， 遼寧 撫順 113008）

針對換熱器泄漏的原因，并根據(jù)中國石油撫順石化公司循環(huán)水系統(tǒng)的現(xiàn)狀，對換熱器發(fā)生泄漏后的現(xiàn)象提出幾種判斷與處理的方法進(jìn)行探討，使得循環(huán)水系統(tǒng)長周期平穩(wěn)運(yùn)行。

循環(huán)水系統(tǒng); 泄漏; 判斷; 處理

化工企業(yè)生產(chǎn)裝置重要的設(shè)備組成部分—換熱器，在長周期運(yùn)行過程中，因受循環(huán)水水質(zhì)較差、工藝介質(zhì)具有腐蝕性等原因的影響，很容易引發(fā)泄漏情況。系統(tǒng)一旦出現(xiàn)工藝介質(zhì)泄漏進(jìn)入，就會(huì)使整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)發(fā)生異常、惡化，造成換熱效率下降，能耗增加，成本升高的后果，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致循環(huán)水系統(tǒng)停運(yùn)和生產(chǎn)裝置非計(jì)劃停工［1］，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，優(yōu)化循環(huán)水水質(zhì)，做好預(yù)防因水質(zhì)原因造成系統(tǒng)泄漏和泄漏后能準(zhǔn)確判斷漏點(diǎn)并及時(shí)切除泄漏換熱器，是保證循環(huán)水水質(zhì)平穩(wěn)運(yùn)行的重要手段。

1 循環(huán)水系統(tǒng)概況

中國石油撫順石化公司共建兩個(gè)循環(huán)水場，即第一循環(huán)水場和第二循環(huán)水場，于2011年建成，都是由泵房、吸水間、冷卻塔、現(xiàn)場機(jī)柜室及變電所組成。冷卻塔為機(jī)械抽風(fēng)逆流式、采用背靠背設(shè)計(jì)。第一循環(huán)水場位于廠區(qū)西南部，單塔處理能力5 000 m3/h，設(shè)計(jì)總規(guī)模60 000 m3/h，保有水量大約：2 8000 m3，為乙烯裝置、汽油加氫裝置提供循環(huán)冷卻水。第二循環(huán)水場位于廠區(qū)東北部，單塔處理能力4 500 m3/h，設(shè)計(jì)總規(guī)模45 000 m3/h，保有水量大約：24 000 m3，為丁苯橡膠裝置、高密度聚乙烯裝置、線性低密度聚乙烯裝置、芳烴裝置、丁二烯裝置、丁烯1裝置、空分空壓裝置、儲(chǔ)運(yùn)裝置提供循環(huán)冷卻水。

2 換熱器泄漏的原因分析

在生產(chǎn)裝置長周期運(yùn)行和停車檢修過程中，換熱器泄漏現(xiàn)象是普遍存在的。易發(fā)生泄漏的泄漏點(diǎn)主要集中在換熱器管束、墊片、密封圈、小鍋等部位。引發(fā)泄漏的主要原因有：管束腐蝕穿孔泄漏、墊片磨損泄漏、靜密封失效泄漏等，即有工藝方面存在的問題，也有設(shè)備先天不足的原因，還有施工質(zhì)量管理等方面的原因。

2.1 裝置工藝介質(zhì)有腐蝕性

換熱介質(zhì)腐蝕性較強(qiáng)，如在乙烯裂解汽油加氫系統(tǒng)中， H2S副產(chǎn)物會(huì)對換熱器產(chǎn)生腐蝕［2、3］，引起換熱器管束介質(zhì)側(cè)發(fā)生泄漏。

2.2 裝置生產(chǎn)負(fù)荷調(diào)整

因進(jìn)行工藝調(diào)整增減負(fù)荷，在操作過程中，介質(zhì)的溫度、壓力等突然發(fā)生變化，引起換熱器短期內(nèi)小鍋部位的泄漏。

2.3 換熱器檢修施工質(zhì)量不合格

在檢修施工過程中，因施工人員圖省時(shí)省力，未按要求安裝，換熱器小鍋的安裝不到位，施工質(zhì)量差等原因造成換熱器投用時(shí)發(fā)生泄漏現(xiàn)象。

2.4 配件質(zhì)量差

密封圈、墊片等質(zhì)量不合格，運(yùn)行一段時(shí)間后，因磨損會(huì)發(fā)生換熱器泄漏的情況。

2.4 循環(huán)水水質(zhì)差

循環(huán)水系統(tǒng)發(fā)生泄漏后，水質(zhì)較差，泄漏物中的重組分有機(jī)物還可為某些細(xì)菌(如假單孢菌、脫硫弧菌)提供作為營養(yǎng)的碳源［4］，微生物的繁殖得以加速，且懸浮物、油等長期沉積在管壁上，會(huì)引起微生物腐蝕或金屬垢下腐蝕穿孔，從而引發(fā)換熱器管束水側(cè)發(fā)生泄漏。

3 物料泄漏的判斷

循環(huán)水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，換熱器可能發(fā)生泄漏，會(huì)造成水質(zhì)惡化，顏色異常、濁度增加，水中有異味或黑色浮沫，從而增加循環(huán)水的腐蝕、結(jié)垢或微生物生長的傾向。根據(jù)日常分析數(shù)據(jù)，可判斷是否有泄漏：

（1）pH值波動(dòng)較大，有明顯的上升或降低，超出正?？刂品秶?。一般來說系統(tǒng)中具有較高或者較低pH值介質(zhì)的換熱器不多，因此發(fā)生異常情況時(shí)，基本上都能很快的鎖定目標(biāo)設(shè)備，進(jìn)行及時(shí)處理。換熱器大多都是碳鋼材質(zhì)，pH值過低，碳鋼表面不易形成有保護(hù)性的致密的CaCO3垢層，會(huì)加大腐蝕的速度。

（2）余氯檢測輔助分析的方法，可快速判斷出存在泄漏的換熱器。具體方法：首先提高系統(tǒng)的余氯控制，一般控制在0.3 mg/L以上，然后逐臺(tái)換熱器進(jìn)行進(jìn)、出口采水樣分析，余氯差別較大的換熱器為泄露物料的可能性較大。這種監(jiān)測方法快速、方便、簡潔、判斷準(zhǔn)確。

（3）發(fā)生泄漏時(shí)微生物藻類大量繁殖，異氧菌總數(shù)遠(yuǎn)大于1×105個(gè)/mL，生物粘泥量遠(yuǎn)大于4 mL/m3的控制指標(biāo)，認(rèn)定為系統(tǒng)泄漏。

（4）當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)較大量物料泄漏時(shí)，循環(huán)水中的主要指標(biāo)：如COD 、油等會(huì)明顯上升。當(dāng)系統(tǒng)：CODcr≥ 150 mg/L或超過正常運(yùn)行值的2倍，含油量≥ 10 mg/L，認(rèn)為系統(tǒng)泄漏。

（5）通過在TOC線分析儀器，可燃儀器報(bào)警監(jiān)測信息，判斷物料是否泄漏。案例一：

2013年5月20日，發(fā)現(xiàn)第一循環(huán)水場冷卻塔塔下水池水質(zhì)呈現(xiàn)渾濁狀，顏色為淡黃色并伴有刺鼻性油味。后經(jīng)化驗(yàn)室分析水質(zhì)數(shù)據(jù)濁度為45NTU,懸浮物為65 mg/L、油含8.22 mg/L、CODMn8.48 mg/L。當(dāng)時(shí)正逢乙烯裝置停車退料階段，我們分別對有可能存在泄漏情況的換熱器逐一進(jìn)行排查，對分析結(jié)果、氣味及水質(zhì)外觀綜合判斷，是由于乙烯裝置退料時(shí)，浮頭式換熱器物料泄漏造成。浮頭式換熱器在停用過程中由于操作不當(dāng)，會(huì)使部分管束受力過大，焊縫薄弱部分極易被破壞，造成泄漏。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，我們切除泄漏換熱器，啟動(dòng)事故應(yīng)急預(yù)案，切除了旁濾系統(tǒng)，并進(jìn)行排污置換，水質(zhì)得到改善（表1）。

表1 第一循環(huán)水場發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)泄漏期間的數(shù)據(jù)變化(1)

案例二：

2014年2月10日發(fā)現(xiàn)第一循環(huán)水場循環(huán)水中有油汽味道，從循環(huán)水外觀觀察無明顯變化，有少量泡沫，取水樣進(jìn)行分析，結(jié)果顯示TOC含量為15.68 mg/L，CODMn含量為13.12 mg/L，油含量為13.93 mg/L，分析苯系物含量，結(jié)果未檢出。我們對分析結(jié)果、氣味及水質(zhì)外觀綜合判斷，此次泄漏屬微量泄漏（表2）。

表2 第一循環(huán)水場發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)泄漏期間的數(shù)據(jù)變化（2）

因第一循環(huán)水場專為乙烯裝置提供循環(huán)冷卻水，所以排查范圍就鎖定在乙烯裝置投入使用的每臺(tái)換熱器。我們根據(jù)循環(huán)水外觀、氣味及分析數(shù)據(jù)，分別對有可能存在泄漏情況的換熱器逐一進(jìn)行排查，初步判定急冷水E-1224B換熱器有泄漏跡象。乙烯車間根據(jù)排查依據(jù)將急冷換熱器E-1224B切除后，對第一循環(huán)水場水質(zhì)情況進(jìn)行加樣跟蹤監(jiān)控，分析數(shù)據(jù)表明：TOC、CODMn、油含量持續(xù)降低，水質(zhì)逐漸好轉(zhuǎn)，并根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀，制定了相應(yīng)的非氧化性殺菌劑投加方案，氧化性殺菌劑、非氧化性殺菌劑交替投加，避免因物料泄漏造成循環(huán)水系統(tǒng)菌藻大量繁殖，水質(zhì)得以控制。

4 物料泄漏的處理對策

4.1 消除泄漏源

循環(huán)水系統(tǒng)發(fā)生泄漏后，水質(zhì)嚴(yán)重惡化，為了減輕水質(zhì)惡化對換熱設(shè)備造成的危害，必須快速查找漏點(diǎn)切出，如確實(shí)無法切出的，讓其循環(huán)回水就地排放，避免受污染回水回到循環(huán)水場影響整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)。

4.2 降低濃縮倍數(shù)運(yùn)行

由于泄漏后，循環(huán)水中濁度、懸浮物、COD值上升，水質(zhì)嚴(yán)重惡化，為控制細(xì)菌、藻類的的滋生，減輕因水質(zhì)惡化對換熱設(shè)備的造成的危害，應(yīng)增大排污水量，進(jìn)行大量置換水質(zhì)，降低濃縮倍數(shù)運(yùn)行，同時(shí)為確保旁濾系統(tǒng)不受污染應(yīng)切除旁慮設(shè)備。

4.3 優(yōu)化殺菌劑［5］

物料發(fā)生泄漏后，最直接的影響就是循環(huán)水濁度、懸浮物、COD的升高，造成微生物失控及沉積速率加大，隨之而來的是系統(tǒng)嚴(yán)重腐蝕。因此水質(zhì)穩(wěn)定處理的首要任務(wù)是如何保證微生物受控。第一、二循環(huán)水場日常所用殺菌劑主要是以氧化性殺菌劑（氯氣）為主，發(fā)生泄漏后水質(zhì)情況較為復(fù)雜，使用單一品種的氧化性殺菌劑殺菌效果不會(huì)理想。因此擇機(jī)選擇有機(jī)溴類、異噻唑啉酮非氧化殺菌劑與氧化性殺菌劑交替使用，非氧化性殺菌劑具有較好的粘泥剝離作用，而且與緩蝕劑、阻垢劑有良好的配伍性。能夠通過斷開細(xì)菌和藻類蛋白質(zhì)的鍵而起殺生作用，能夠通過抑制苔藻的光合作用而起到殺滅苔藻的作用，也能夠抑制其生長，且這種抑制是不可逆的，從而導(dǎo)致微生物細(xì)胞的死亡，達(dá)到長期有效控制菌類的目的。

4.4 采用新型剝離技術(shù)

在發(fā)生泄漏的循環(huán)水中，投加粘泥剝離劑，他是由低聚葡萄糖、癸基辛基苷類等聚合物組成，是一種用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)優(yōu)良的多功能剝離劑。對于系統(tǒng)中由于物料泄漏，造成換熱器表面粘附油脂、粘泥具有良好的去除效果，使粘泥難以在循環(huán)水中穩(wěn)定、沉積。

5 結(jié)語

循環(huán)水查漏工作是一項(xiàng)長期的系統(tǒng)工程，發(fā)生泄漏后，關(guān)鍵是要準(zhǔn)確地判斷泄漏的是何種介質(zhì)，有針對性地去查找漏點(diǎn)，根據(jù)泄漏介質(zhì)的不同選擇適宜的處理方案來改善水質(zhì)，避免水質(zhì)惡化對系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕。我廠為新建項(xiàng)目，其設(shè)備都為全新，無特殊原因不會(huì)發(fā)生泄漏情況。但是新的設(shè)備在運(yùn)行過程中需要精心維護(hù)和保養(yǎng)，才能延長其使用壽命，確保裝置長周期運(yùn)行，為企業(yè)創(chuàng)造更好的效益。

［1］姚杰、席宗敬，等. 水冷器泄漏危害分析［J］. 安全，2009(5):25- 27.

［2］徐壽昌．工業(yè)冷卻水處理技術(shù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1982．

［3］周本省．工業(yè)冷卻水系統(tǒng)中金屬的腐蝕與防護(hù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社．1992-09．

［4］李本高．石化工業(yè)水處理技術(shù)進(jìn)展[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999．

［5］周本省．工業(yè)水處理技術(shù) 冷卻水殺生劑．北京：化學(xué)工業(yè)出版社．2002-05．

Diagnosis and Treatment of Leakage Accidents in Circulating Cooling Water System

(PetroChina Fushun Petrochemical Company, Liaoning Fushun 113008, China)

Based on the reasons of the leakage of heat exchanger, according to the present situation of circulating water system, judging and treating methods of heat exchanger leakage accident were discussed.

Circulating water system; Leakage; Judgment; Treatment

TE 685

A

1671-0460（2014）06-0958-03

2014-04-20

梁芬（1980-），女，遼寧撫順人，助理工程師， 2009年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)化工工藝專業(yè)，研究方向：從事給排水技術(shù)管理工作。E-mail：liangfen@petrochina.com.cn。