閉式循環沖洗技術在石化工程大型循環水管網中的應用

袁智慧，任靜(延長石油煉化公司油田氣化工科技公司，陜西 延安 716000)

0 引言

管網閉式循環沖洗，就是利用水在管內流動時所產生的動力以及紊流、渦流、層流狀態以及水對雜物的浮力作用，迫使管內殘存物質在流體運動中懸浮、移動、滾動，從而使管內殘存物質隨流體運動帶出管外或沉積于污水池中或在過濾器內清除掉再向管內注水使其在管內閉式循環，經過多次注水、循環、排水、再換水、循環、排水，凈水循環、排水、再換水的沖洗過程，最終達到沖洗質量要求[1]。

文章結合延長油田某項目循環水管網系統沖洗實際情況，對大型閉式管網循環沖洗的工藝進行了闡述，通過現場閉式循環沖洗，以及旁濾在大型閉式循環沖洗中的工程應用，閉式循環沖洗效果十分理想。

1 工程概況及閉式循環沖洗工藝流程

延長油田某資源循環利用項目生產區占地88.12 hm2，包含6套主要生產裝置以及相配套的10套公輔工程裝置。其中公輔工程中循環水系統設計運行規模30 000 m3/h，其中包括6座鋼筋混凝土框架結構機械通風逆流式消霧節水型冷卻塔，單塔平面基礎尺寸長×寬：20 m×20 m，配用Φ10.36 m 軸流風機，電機驅動，單塔冷卻水量5 000 m3/h，設計能力達到5 250 m3/h；4臺流量10 800 m3/h，揚程55 m的循環水泵，三開一備；一套1 600 m3/h的旁濾設備；6 000 m3的塔下水池，4 000 m3的吸水池。循環水供回水總管管徑DN2000，大于DN500的埋地管道總長約7 630 m，循環水管網總里程超過60 000 m，循環水系統保有水量約2.6萬立方米。

2 閉式循環沖洗工藝流程

先沖洗全場埋地主管，再依次沖洗各裝置埋地支管，最后沖洗各裝置地上管道。

3 閉式循環沖洗實施方案

3.1 沖洗前準備

主循環水管網系統及各裝置循環水管網系統試壓完成，循環水塔下末端回水總管加固、支撐完成，各裝置地上循環水干管臨時聯通管道及閥全部安裝就位；循環水泵安裝調試完成；塔下水池濾網及旁濾安裝完成，旁濾調試正常。生產供水、沖洗排水管線均已聯通，供水水泵和排水水泵調試完成，能夠正常供水和排水等；沖洗系統已確定，沖洗順序確定，連通管按系統和順序開通或關閉；上塔管線閥門關閉，沖洗回水管線閥門打開。

3.2 系統充水

打開生產供水水泵，將生產水引入循環水場的吸水池和塔下水池，待水池處于90%高液位時，開啟一臺循環水泵將沖洗的系統主干線的供水管和回水管內全部注滿水，并在末端排放空氣，充水期間保持生產供水，確保吸水池高液位，直至沖洗干管全部注滿水為止，停止生產水供給。

3.3 全場主干管粗洗循環

粗細循環前，關閉各裝置界區閥門，打開界區連通閥。粗洗循環從系統充水過程循環水泵啟泵開始，沖洗回水經塔下末端回水總管直接進塔下水池，管內臟水循環迫使主管管內沉積的砂、礫石、鐵屑、焊渣、泡沫、塑料袋、木渣、手套等各種雜質沿水流方向移動而最終到達塔下水池，漂浮物經吸水池入口格網攔截至塔下水池，人工進行打撈；大顆粒砂和礫石沉積到塔下水池，小顆粒砂和泥土沉積在吸水池，由于全場埋地主干管管徑大，管內雜物多，臟水循環時間控制在24 h以上，確保管內雜物能夠盡可能多的沖洗出。在粗洗循環回水管出口目測無明顯顆粒物時，進行清洗循環。

3.4 各裝置內干管清洗循環

清洗循環前，按照離循環水場最遠至最近的沖洗順序，分階段打開各裝置界區閥門，關閉界區連通閥；關閉地上第一道切斷閥，打開切斷閥前連通閥。每套裝置閉式循環沖洗時間為連續24 h，若循環沖洗不理想，可以延長沖洗時間。清洗循環過程中，隨著各裝置地下主管網的不斷帶入，需不斷向吸水池補充生產水，同時管道系統水利摩擦阻力損失增大，供回水壓差逐漸增大，當供回水管道壓差增加至0.1 MPa時，增開至兩臺循環水泵。最后一套裝置地下管網全部帶入系統進行閉式循環沖洗，沖洗時間控制在72 h以上，確保管內雜物能夠盡可能多的沖洗出。

3.5 塔下水池和吸水池清理

埋地管道清洗完成后，為避免沖洗出的大顆粒砂石、泥土、鐵屑等固體微小雜物進入換熱設備和冷區設備中。停止循環水泵，開啟吸水池排水泵，將沖洗廢水排放至污水系統，對塔下水池和吸水池淤泥進行清理，對吸水池進口格網進行刷洗，水池和格網清洗干凈后，關閉排水泵，開啟生產供水泵，將吸水池補充至90%高液位。

3.6 各裝置內支管凈洗循環

啟動兩臺循環水泵，開啟旁濾系統，同時投用旁濾反洗系統。按照離循環水場最遠至最近的沖洗順序，分階段打開各裝置地上第一道切斷閥，關閉閥前連通閥；打開各用用水設備進出口閥。每套裝置閉式循環沖洗時間為72 h，若循環沖洗不理想，可以延長沖洗時間。凈洗循環過程中，隨著各裝置所有用水設備的不斷帶入，需不斷向吸水池補充生產水，保證循環水池處于高液位。隨著管道系統的不斷增大，水利摩擦阻力損失隨之增大，供回水壓差逐漸增大，按照設計循環水量，開啟三臺循環水泵，完全模擬正常運行狀態。最后一套裝置全部設備帶入系統進行閉式循環沖洗，最終閉式循環沖洗回水連續一周濁度小于10 NTU[2]時，閉式循環沖洗完成。

4 旁濾在閉式循環沖洗中應用

該項目循環水裝置共設置八套壓力式淺層砂旁濾器，室外露天放置，過濾器每套產水量200 m3/h，總旁濾設計規模1 600 m3/h，占循環水總量的5.3%。旁濾裝置進水管由循環水回水總管上引出一根DN500 的支管供給，濾后水濁度＜3NTU，過濾后的水利用余壓回塔下水池。反洗為壓力管的自動反洗系統，反洗排水收集后進入清凈廢水收集池，最終經回用水裝置處理后回收利用。本次閉式循環沖洗過程中除埋地管道沖洗完排污14 000 m3污水外，其余并未進行大量排放。其余排水量僅在旁濾反洗后進行污水排放，日排水量約為200 m3，整個閉式循環沖洗周期48 d內旁濾反洗排水9 600 m3，節水效果十分明顯。旁濾系統的投用，使得閉式循環沖洗可以連續進行，避免了系統多次注水、循環、排水、再換水、循環、排水，凈水循環、排水、再換水的沖洗過程，大大降低縮短了沖洗時間和沖洗用水。

在循環水旁濾投用后，連續八天對閉式循環沖洗回水和旁濾產水濁度進行記錄，如圖1所示。由圖1可知旁濾處理后回水的濁度均小于3NTU，滿足設計要求；旁濾可以降低閉式循環沖洗水的整體濁度；旁濾產水的水質濁度隨回水濁度的增加而增加。

圖1 閉式循環沖洗濁度記錄圖

在全場循環水系統閉式循環凈洗過程中，對每天的閉式循環沖洗回水濁度進行記錄，如圖2所示。由圖2可知，每套裝置的凈水閉式循環沖洗，沖洗回水濁度均有所增加；裝置循環水系統越大，沖洗回水濁度增加越大；旁濾對整個循環水系統閉式循環沖洗水的濁度下降具有明顯效果，最終整個系統沖洗水濁度可以達到3 NTU以下，沖洗效果遠大于預期10 NTU以下，完全可以滿足后期預膜要求。

圖2 全場循環水系統閉式循環凈洗回水濁度記錄圖

5 結語

閉式循環沖洗技術在石油化工大型循環水系統沖洗中效果十分顯著，節約大量生產用水，且最終沖洗效果遠大于預期要求。采用正式循環水泵和永久性設施，即減少了臨時沖洗設備的投資，又可以對正式生產設備和工藝系統性能進行考核。旁濾在閉式循環沖洗過程中，對沖洗水凈化起到關鍵作用，可以連續循環沖洗，大大降低生產用水，節約沖洗時間。

閉式循環沖洗技術在大型管道系統沖洗過程中應用突出，可適用于石化裝置循環水系統、消防水系統、市政供熱系統、建筑空調系統等大型循環系統的沖洗。閉式循環沖洗技術在大型管網沖洗過程中應分階段沖洗，先沖洗主干管，再沖洗支干管，最后沖洗末端小支管和設備。閉式循環沖洗技術在大型管網沖洗過程中盡可能的采用旁濾系統，如無正式的旁濾系統可增加臨時的石英砂濾池或者壓力式濾罐等大流量過濾設備。在征得生產運行單位同意后，盡量采用正式水泵和永久性設施，可以減少了臨時沖洗設備的投資，節約大量資金。