工業循環水排污及旁路系統的改造

尹　釗　孟　斌　杜清源

(河南龍宇煤化工有限公司　河南永城476600)

?

工業循環水排污及旁路系統的改造

尹釗孟斌杜清源

(河南龍宇煤化工有限公司河南永城476600)

在工業生產過程中，冷熱溫度的交換是一道十分重要的工序。冷卻水在系統中不斷循環使用，由于水溫升高、流速變化、蒸發、各種無機離子和有機物質的濃縮，冷卻塔和冷卻水池在室外受到陽光照射、風吹雨淋、灰塵雜物的進入以及設備材料老化等多種因素的綜合作用，會產生比直流系統更為嚴重的沉積物附著、設備腐蝕和微生物大量滋生，形成的黏泥污垢進而堵塞管道。

1排污系統改造

河南龍宇煤化工有限公司(以下簡稱龍宇公司)循環水系統采用組合型鋼混結構機械通風逆流模式，塔體框架采用混凝土材質，塔體圍護板采用玻璃鋼材質。熱水經進水管流入塔內，先流入配水管系，再經支管上的噴嘴均勻地噴灑到下部的淋水填料上，水在此處以水滴或水膜的形式向下運動。冷空氣經下部進水口進入塔內，與熱水在淋水填料中以逆流的形式進行傳熱和傳質，以降低水溫，吸收了熱量的濕熱空氣由風機經風筒抽出塔外，氣流夾帶的小水滴經分離后返回塔內，冷水便流入下部集水池(即循環水池)。在循環水池內部，為了便于循環水泵抽吸、降低循環水池水平高度以及避免循環水泵氣蝕，專門設置了吸水池(較循環水池水平面低2 m)；然而，排污口設在循環水池內，作為最低點吸水池同時又是所有沉積物集中的區域，起不到任何作用，該排污口只能用來調整循環水含鹽量和濃縮倍率，因此，龍宇公司結合生產實際改造出了“千足蟲”排污系統。利用原排放口作為排放總管，直接引入2條支管進入吸水池，在每個支管每隔1 m處交叉配置分支管(共配由320個分支管)，并在每個分支管配置直徑Ф 400 mm、高100 mm的圓筒凹槽，利用循環水池的液位差直接將吸水池內的懸浮物排出，有效改善了循環水水質，避免了大量黏泥進入各換熱設備而影響換熱效果，也為旁路系統的改造和長周期運行提供了最佳條件。循環水排污系統改造示意見圖1。

圖1　循環水排污系統改造示意

2旁路系統改造

一般細菌形成的黏泥、被殺死細菌尸體以及剝離下來的生物黏泥有70%以上是通過旁濾器排出循環水系統。一般流量大于10 000 t/h的循環水系統設計要求旁濾量不低于循環量的5%。實踐證明，中速過濾器濾除效果優于無閥濾池，但人工強度略大，對于存在化學泄漏的循環水系統一般建議旁漏量在7%以上為宜；并定時、定人進行反洗，應做好旁濾器維護工作。該循環水旁路系統采用高效纖維束過濾器，結合該過濾器在實際運行中的情況，并根據循環水排污系統一起分析，將纖維束過濾器改成砂濾，使循環水水質更優及運行周期更長。本次改造將纖維束過濾器內部全部拆解，利用纖維束過濾器內部的布水裝置、布氣裝置、反洗水裝置和氣洗裝置，并在過濾器內部布設粒徑大小不一的石英砂，下層為粒徑大的石英砂作為承托層，上部為粒徑小的石英砂作為過濾層，裝填至濾罐2/3高度，直接投用即可。

2.1纖維束過濾器的結構與特點

纖維束過濾器由固定多孔板、活動多孔板、纖維束濾料及布氣裝置等組成。活動多孔板可上下移動，過濾時在水力作用下，濾料順水流方向空隙由大逐漸變小，纖維密度變大，形成理想的過濾層面，其過濾過程既有縱向深層過濾，又有橫向深層過濾，可有效提高過濾精度和過濾速度。清洗時，纖維束達到疏松狀態；同時，采用氣水合洗的方法，在氣泡聚散和水力沖洗過程中，纖維束處于不斷抖動狀態，在水力和上升氣泡的作用下，反沖洗濾料使其再生。

纖維束過濾器的優點：①過濾精度高，水中懸浮物去除率高達100%，經混凝處理天然水的濁度為20 NTU時，過濾出水濁度控制在5 NTU以下；②過濾速度快，一般為30 m/h，是傳統過濾器的3～5倍；③截污容量大，一般為5～10 kg/m3，是傳統過濾器的2～4倍。

存在的不足：①運行周期短，由于循環水水質波動大，尤其在沖擊性投加殺菌劑后，循環水濁度能夠達到30 NTU以上，而加入殺菌劑后各換熱器附帶的黏泥、各類雜物進入循環水系統，通過旁路系統過濾，致使很多黏泥進入，造成纖維束形成了天然的掛片，通過日常的水洗、氣洗無法清洗掉，日積月累，會影響其過濾效果；②由于運行周期短，一旦出現起不到過濾作用就要拆開檢查，甚至化學清洗，因內部結構較砂濾復雜，加之內部由成千上萬條纖維束，維修成本高且時間長；③因纖維束過濾器每次反洗、氣洗、正洗時間達到2 h，造成電耗和水耗偏高。

2.2砂濾的特點

(1)砂介質過濾器過濾精度高，可增加多層過濾介質，過濾面積大，壓力損失小，可實現大流量、高精度過濾，傳統過濾器卻很難實現。

(2)排污控制方式多樣，有自動控制、壓差控制、手動控制。

(3)砂濾器維修、維護方便，可設置檢修工位，更換過濾介質方便。

(4)控制系統先進，控制系統可根據不同水質調整其工作模式和運行狀態，能適應各種水質能力。

(5)反洗用水量少，電耗低，由于該砂濾反洗、氣洗、正洗時間共耗時30 min，較纖維束過濾器水耗、電耗明顯降低。

(6)運行周期長，該裝置自2013年12月投用以來，一直處于較好運行狀態。

3效益分析

3.1循環系統加藥后水質變換情況

因循環水系統每半個月需要沖擊性投加殺菌劑，致使在此期間循環水的濁度最高上升至35 NTU，而正常生產時循環水濁度<10 NTU，在排污系統和旁路系統未改造前將循環水濁度降至正常值需要30 h以上，而改造后時間減半，對整個生產系統更有利。

3.2消耗對比

纖維束過濾器反洗、氣洗同步進行用時1 h(反洗水量為100 m3/h)，正洗20 min(正洗水量為200 m3/h)。砂濾反洗、氣洗同步進行需用時20 min，正洗10 min，其正洗、反洗用水量與纖維束過濾器相同。纖維束過濾器和砂濾清洗周期均為24 h，該套循環水系統配10臺過濾器，按年運行330 d、水價2元/t計，則每年共節水330 kt，即每年因清洗過濾器共節省費用66萬元左右。該氣洗裝置均用羅茨風機(功率為40 kW)作為氣源，按電費0.725元/(kW·h)計，則每年共節省電費63 800元。合計每年節省費用72萬元左右，經濟效益明顯。

(收稿日期2016-02-01)