閉式循環(huán)沖洗技術在石化工程大型循環(huán)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(huán)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(tài)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(huán)，經過多次注水、循環(huán)、排水、再換水、循環(huán)、排水，凈水循環(huán)、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(huán)水管網系統(tǒng)沖洗實際情況，對大型閉式管網循環(huán)沖洗的工藝進行了闡述，通過現場閉式循環(huán)沖洗，以及旁濾在大型閉式循環(huán)沖洗中的工程應用，閉式循環(huán)沖洗效果十分理想。

1 工程概況及閉式循環(huán)沖洗工藝流程

延長油田某資源循環(huán)利用項目生產區(qū)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(huán)水系統(tǒng)設計運行規(guī)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(jié)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(huán)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(huán)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(huán)水管網總里程超過60 000 m，循環(huán)水系統(tǒng)保有水量約2.6萬立方米。

2 閉式循環(huán)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(huán)沖洗實施方案

3.1 沖洗前準備

主循環(huán)水管網系統(tǒng)及各裝置循環(huán)水管網系統(tǒng)試壓完成，循環(huán)水塔下末端回水總管加固、支撐完成，各裝置地上循環(huán)水干管臨時聯(lián)通管道及閥全部安裝就位；循環(huán)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(lián)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(tǒng)已確定，沖洗順序確定，連通管按系統(tǒng)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(tǒng)充水

打開生產供水水泵，將生產水引入循環(huán)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(huán)水泵將沖洗的系統(tǒng)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(huán)

粗細循環(huán)前，關閉各裝置界區(qū)閥門，打開界區(qū)連通閥。粗洗循環(huán)從系統(tǒng)充水過程循環(huán)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(huán)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(huán)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(huán)回水管出口目測無明顯顆粒物時，進行清洗循環(huán)。

3.4 各裝置內干管清洗循環(huán)

清洗循環(huán)前，按照離循環(huán)水場最遠至最近的沖洗順序，分階段打開各裝置界區(qū)閥門，關閉界區(qū)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(huán)沖洗時間為連續(xù)24 h，若循環(huán)沖洗不理想，可以延長沖洗時間。清洗循環(huán)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(tǒng)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(huán)水泵。最后一套裝置地下管網全部帶入系統(tǒng)進行閉式循環(huán)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(qū)設備中。停止循環(huán)水泵，開啟吸水池排水泵，將沖洗廢水排放至污水系統(tǒng)，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(huán)

啟動兩臺循環(huán)水泵，開啟旁濾系統(tǒng)，同時投用旁濾反洗系統(tǒng)。按照離循環(huán)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(huán)沖洗時間為72 h，若循環(huán)沖洗不理想，可以延長沖洗時間。凈洗循環(huán)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(huán)水池處于高液位。隨著管道系統(tǒng)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(huán)水量，開啟三臺循環(huán)水泵，完全模擬正常運行狀態(tài)。最后一套裝置全部設備帶入系統(tǒng)進行閉式循環(huán)沖洗，最終閉式循環(huán)沖洗回水連續(xù)一周濁度小于10 NTU[2]時，閉式循環(huán)沖洗完成。

4 旁濾在閉式循環(huán)沖洗中應用

該項目循環(huán)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(guī)模1 600 m3/h，占循環(huán)水總量的5.3%。旁濾裝置進水管由循環(huán)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(tǒng)，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(huán)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(huán)沖洗周期48 d內旁濾反洗排水9 600 m3，節(jié)水效果十分明顯。旁濾系統(tǒng)的投用，使得閉式循環(huán)沖洗可以連續(xù)進行，避免了系統(tǒng)多次注水、循環(huán)、排水、再換水、循環(huán)、排水，凈水循環(huán)、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(huán)水旁濾投用后，連續(xù)八天對閉式循環(huán)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(huán)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(huán)沖洗濁度記錄圖

在全場循環(huán)水系統(tǒng)閉式循環(huán)凈洗過程中，對每天的閉式循環(huán)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(huán)沖洗，沖洗回水濁度均有所增加；裝置循環(huán)水系統(tǒng)越大，沖洗回水濁度增加越大；旁濾對整個循環(huán)水系統(tǒng)閉式循環(huán)沖洗水的濁度下降具有明顯效果，最終整個系統(tǒng)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(huán)水系統(tǒng)閉式循環(huán)凈洗回水濁度記錄圖

5 結語

閉式循環(huán)沖洗技術在石油化工大型循環(huán)水系統(tǒng)沖洗中效果十分顯著，節(jié)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(huán)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(tǒng)性能進行考核。旁濾在閉式循環(huán)沖洗過程中，對沖洗水凈化起到關鍵作用，可以連續(xù)循環(huán)沖洗，大大降低生產用水，節(jié)約沖洗時間。

閉式循環(huán)沖洗技術在大型管道系統(tǒng)沖洗過程中應用突出，可適用于石化裝置循環(huán)水系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)、市政供熱系統(tǒng)、建筑空調系統(tǒng)等大型循環(huán)系統(tǒng)的沖洗。閉式循環(huán)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(huán)沖洗技術在大型管網沖洗過程中盡可能的采用旁濾系統(tǒng)，如無正式的旁濾系統(tǒng)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(jié)約大量資金。