鄧朝紅（中國石油廣西石化公司動力部，廣西 欽州 535008）

循環(huán)水系統(tǒng)物料泄漏分析與應(yīng)急措施

鄧朝紅
（中國石油廣西石化公司動力部，廣西 欽州 535008）

分析了循環(huán)水系統(tǒng)發(fā)生泄漏的原因和危害，提出了判斷物料泄漏及查找漏源的方法，并提出了物料泄漏期間的應(yīng)急處理措施。

循環(huán)水；泄漏；對策

1　循環(huán)水系統(tǒng)泄漏的判斷

循環(huán)水系統(tǒng)發(fā)生泄漏，一般均為從微量泄漏到泄漏量增大的過程。當(dāng)出現(xiàn)物料微量泄漏時，循環(huán)水系統(tǒng)余氯下降、總鐵上升、濁度上升，當(dāng)漏點增大時COD及油含量會有明顯上升。泄漏期間必然會引起循環(huán)水水質(zhì)指標(biāo)發(fā)生變化，水冷卻器腐蝕加劇，循環(huán)水腐蝕速率上升。隨著泄漏時間延長，微生物隨之滋生，若使用磷系配方藥劑的水系統(tǒng)由于微生物消耗大量磷鹽，總磷會明顯下降，泄漏時間長，殺菌失敗后還會出現(xiàn)大量的微生物黏泥，水體顏色也會發(fā)生變化。以下是某石化公司循環(huán)水系統(tǒng)發(fā)生物料泄漏后幾個關(guān)鍵指標(biāo)的變化情況。

1.1通過循環(huán)水余氯判斷

余氯是控制微生物的主要手段，在正常水體情況下加藥量不變時余氯的控制會相對比較穩(wěn)定，但當(dāng)水體中微生物的營養(yǎng)源突然增加會大量消耗余氯，導(dǎo)致測不出余氯。

某石化公司水質(zhì)正常的情況下，投加次氯酸鈉的泵的沖程一般保持在7%～15%之間，而檢測出來的余氯在0.3mg·L-1左右。而出現(xiàn)異常情況后，投加次氯酸鈉的泵的沖程調(diào)高至18%～30%，所投加的次氯酸鈉幾乎是正常情況下的1倍，但是所檢測出的余氯卻一直低于0.1mg·L-1。

1.2通過循環(huán)水正磷判斷

循環(huán)水中投加緩蝕阻垢劑的主要作用是控制系統(tǒng)的腐蝕與結(jié)垢，而水中正磷是控制系統(tǒng)腐蝕的主要成分。出現(xiàn)異常情況尤其是泄漏發(fā)生時，藥劑量消耗增大，正磷明顯降低。圖1顯示出異常情況前后的正磷及藥劑量變化。

圖1　水質(zhì)異常前后的正磷及緩蝕阻垢劑投加量變化情況

從圖1可見，在循環(huán)水水質(zhì)異常變化之前緩蝕阻垢劑日均投加量為0.15t左右，水中正磷含量大于3mg·L-1，而在水質(zhì)發(fā)生異常后，即10月下旬開始，緩蝕阻垢劑日均投加量提高至0.2t左右，但是在相應(yīng)的時間檢測出水中的正磷含量卻小于1mg·L-1。

由圖1可知，某石化公司在10月下旬循環(huán)水水質(zhì)出現(xiàn)異常后，雖然緩蝕阻垢劑的投加量大大增加了，但是正磷的含量卻依然提不上來，一直處在較低的水平，究其原因，微生物生長繁殖所需的營養(yǎng)源主要為碳源和磷源，當(dāng)物料泄漏時，有機物作為微生物生長的碳源，正磷成為微生物生長的磷源被消耗，導(dǎo)致水中的微生物滋生較為嚴(yán)重。此外，微生物形成的黏泥也會吸附部分正磷，導(dǎo)致正磷值低于正常值。正磷偏低也是有機物進入循環(huán)水系統(tǒng)的一個常見現(xiàn)象。

1.3通過循環(huán)水總鐵判斷

大多數(shù)微生物對金屬產(chǎn)生腐蝕，硫酸鹽還原菌會對金屬（鐵）產(chǎn)生較大的腐蝕，被腐蝕下來的鐵離子在氧氣作用下氧化生成氫氧化鐵沉淀物。氫氧化鐵為黃色或褐色沉淀物，會造成循環(huán)水顏色加深，導(dǎo)致濁度開高。出現(xiàn)異常情況尤其是泄漏發(fā)生時，循環(huán)水系統(tǒng)的總鐵變化較為明顯，圖2顯示出異常情況前后的變化。

圖2　水質(zhì)異常時總鐵的變化

由圖2可見，某石化公司隨著水質(zhì)異常變化時間的持續(xù)，系統(tǒng)的總鐵有變化。如從11月16日開始，在循環(huán)水系統(tǒng)持續(xù)進行較大量排污的情況下，尤其是11月29日至12月2日期間進行大量的排污置換（排污量約為200t·h-1），而之后調(diào)小排污量后（排污量依然有約40t·h-1），系統(tǒng)水質(zhì)總鐵濃度出現(xiàn)上升的趨勢，也從側(cè)面說明了系統(tǒng)有物料泄漏。

1.4通過循環(huán)水微生物黏泥判斷

循環(huán)水系統(tǒng)細(xì)菌總數(shù)控制在1×105個·mL-1以下，黏泥量控制在3mL·m-3。當(dāng)發(fā)生物料泄漏時，微生物指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出指標(biāo)值，在某石化公司發(fā)生物料泄漏期間微生物黏泥大量滋生，黏泥量最高達到50mL·m-3，塔底水池格柵堵塞嚴(yán)重。

1.5通過水體顏色判斷

當(dāng)有機物泄漏至循環(huán)水中，微生物大量繁殖，水就變得腥臭，顏色變成黃褐色或深褐色，且可以觀察到水中漂浮著許多絮狀或鵝毛片狀漂浮物。

2　循環(huán)水系統(tǒng)查漏方法

循環(huán)水系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏后，通過水質(zhì)變化可以判斷出裝置出現(xiàn)泄漏，下面介紹在無在線監(jiān)測儀表的情況下通過人工如何準(zhǔn)確查找漏源。

2.1氣體泄漏查漏方法

當(dāng)發(fā)生氣體泄漏時，通過化驗分析水質(zhì)難以判斷泄漏裝置，可以通過兩種辦法來實現(xiàn)漏源的查找。

通過對各裝置界區(qū)采樣的方式，在界區(qū)采樣點排水，如果存在氣體泄漏會有較大的氣體噴出，從而判斷該裝置發(fā)生泄漏，進一步排查該裝置內(nèi)部換熱器回水采樣點水質(zhì)情況，可判斷出精確的漏源。

當(dāng)裝置界區(qū)無采樣點時，為了降低每臺換熱器排查的大工作量，可以通過收集循環(huán)水回水，制作一套氣水分離裝置，將循環(huán)水回水中的氣態(tài)成分進行分離，通過氣相色譜分析混合氣體中各組分的含量可判斷漏源。

2.2液態(tài)物料泄漏查漏方法

液態(tài)物料泄漏查找方法主要通過對各裝置界區(qū)供、回水采樣點的余氯、水中油、濁度、COD進行監(jiān)測。對供、回水進行對比，對異常的裝置內(nèi)部換熱器進行排查確認(rèn)漏點。

3　泄漏后應(yīng)急處理措施

由于碳?xì)浠衔锸俏⑸锏淖罴咽澄飦碓粗?，因此在溫度適宜的高油污染冷卻水環(huán)境下，由于次氯酸鈉被系統(tǒng)內(nèi)泄漏物料消耗，難以保證系統(tǒng)內(nèi)殘留余氯，微生物將會大量繁殖，產(chǎn)生大量生物黏泥，嚴(yán)重堵塞裝置換熱器管束及冷卻塔填料，造成換熱器換熱效果下降，長期不處理會造成換熱器垢下腐蝕嚴(yán)重，冷卻塔冷卻效果下降。為了減低冷卻水系統(tǒng)所發(fā)生的種種問題，避免其不良影響導(dǎo)致的非計劃停工，冷卻水在油污染期間必需進行特別污染處理。

當(dāng)冷卻水系統(tǒng)遭受油污染時，將產(chǎn)生以下問題。當(dāng)金屬表面附著一層油膜，影響熱傳效果。油污染凝系住懸浮物質(zhì)，造成沉積。油脂為碳?xì)浠衔铮峁┪⑸锏臓I氧來源，加速繁殖，造成微生物障礙。促使厭氧菌生長，造成點蝕。

干擾腐蝕抑制劑可在金屬表面形成保護膜，增加氧化性殺菌劑的需求量，并需改為非氧化性殺菌劑，來處理以上種種問題。物料泄漏到循環(huán)水后，造成常用殺菌劑失效，而后微生物繁殖失控，生物黏泥大幅度增加，連帶導(dǎo)致碳鋼類水冷器和管線嚴(yán)重腐蝕。不僅縮短設(shè)備的使用壽命，也給生產(chǎn)裝置長周期運行帶來嚴(yán)重隱患。

依據(jù)系統(tǒng)污染的情況，有以下幾種處理方案：嚴(yán)重大量連續(xù)泄漏處理方案、連續(xù)泄漏處理方案及泄漏后深度除油滅菌剝離方案。

3.1嚴(yán)重大量連續(xù)泄漏處理

1）盡快找出泄漏源，將漏源切出系統(tǒng)，防止泄漏物料持續(xù)污染冷卻水系統(tǒng)。

2）關(guān)閉旁濾，防止油污污染旁濾器濾料。

3）循環(huán)水系統(tǒng)進行大排大補，將泄漏物料盡快置換出循環(huán)水系統(tǒng)。大排大補期間需要特別注意，由于大排大補期間循環(huán)水的pH值會隨著補充水的大量補充而下降，無磷配方的藥劑（一般含鋅），其pH適用范圍較窄，容易在大排大補期間發(fā)生緩蝕性能下降、鐵離子持續(xù)上升的可能，因此在使用無磷配方時，在大排大補期間需要根據(jù)pH值添加碳酸鈉，并添加部分磷酸鹽，以提高系統(tǒng)的緩蝕性能。某石化公司通過添加磷酸三鈉，在大排大補期間保證了腐蝕速率受控，鐵離子穩(wěn)定。

4）啟動多臺循環(huán)冷水泵，保證循環(huán)量達到設(shè)計最大值，防止泄漏物料沉積在換熱器管束或封頭。

5）連續(xù)大量投加次氯酸鈉溶液，保持系統(tǒng)回水余氯在0.5×10-6～1.6×10-6，當(dāng)泄漏量過大，無法控制回水余氯時，需要增加臨時管線加次氯酸鈉至冷卻塔配水系統(tǒng)，保證冷卻塔填料能夠充分殺菌，防止微生物污堵。某石化公司由于泄漏量過大，回水余氯難以保證，造成冷卻塔填料堵塞，供水溫度無法達到設(shè)計要求，后采用該方式冷卻塔性能得以恢復(fù)。

6）持續(xù)監(jiān)控水中COD值，待COD下降至穩(wěn)定數(shù)值，根據(jù)冷水池保有水量，投入足夠量的油脂分散劑、非氧化性殺菌劑及黏泥剝離劑。運行24h后開啟最大量排放至濁度平穩(wěn)。此操作在大量泄漏減少前每2周一次。水池中有浮油，以溢流方式排出或用吸油棉吸附油脂。每周注意觀察試片腐蝕情況，及時調(diào)整藥劑量的投入。持續(xù)以上操作直至泄漏源切除或減輕。

3.2小量連續(xù)泄漏處理

1）盡快找出泄漏源將其切出循環(huán)水系統(tǒng)，防止泄漏物料持續(xù)污染冷卻水系統(tǒng)。

2）開啟適量補水量及排放量，避免泄漏物質(zhì)持續(xù)濃縮。提高循環(huán)水量至設(shè)計最大值。

3）連續(xù)加大次氯酸鈉投入，保持回水余氯控制在0.5×10-6～1×10-6。持續(xù)監(jiān)控水中COD值，觀測泄漏情況。關(guān)閉排污，保持高流速運行，根據(jù)保有水量投入足夠量的油脂分散劑、非氧化性殺菌劑及黏泥剝離劑。運行8h后開啟最大量排放至濁度平穩(wěn)。此操作在泄漏堵住或徹底隔離前每月1次。

4）水池中有浮油，以溢流方式排出或用吸油棉吸附油脂。每周注意觀察試片腐蝕情況，及時調(diào)整緩蝕劑的投入。持續(xù)以上操作直至泄漏源徹底切出系統(tǒng)。

3.3泄漏切除后深度處理

將系統(tǒng)循環(huán)量提高至設(shè)計最大值。加大次氯酸鈉投入量，保持回水余氯控制在0.5×10-6～1×10-6。關(guān)閉排污，投入足夠量的油脂分散劑、非氧化性殺菌劑及黏泥剝離劑，根據(jù)情況適當(dāng)投加消泡劑。運行清洗1d后進行大排大補，直至濁度小于10NTU，進行一次在線補膜，再轉(zhuǎn)入正常運行。

4　結(jié)語

水冷器是循環(huán)水系統(tǒng)的重要組成部分，水冷器泄漏會直接導(dǎo)致循環(huán)水水質(zhì)嚴(yán)重惡化，從而威脅企業(yè)的安全生產(chǎn)。因此，我們必須重視循環(huán)水系統(tǒng)的日常管理，包括循環(huán)水處理加藥管理、循環(huán)水管網(wǎng)管理及裝置換熱器的監(jiān)控。

［1］ 周本省.工業(yè)水處理技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997.

Material Leakage Analysis of Circulating Water System and Emergency Measures

DENG Zhao-hong
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2016-06-20