循環(huán)水對換熱器運行情況的影響

趙亞洲，牛 歡

（新疆心連心能源化工有限公司，新疆昌吉 832200）

我廠在2020年中修對換熱器進(jìn)行拆檢時，發(fā)現(xiàn)合成循環(huán)水系統(tǒng)中個別換熱器存在污泥沉積、結(jié)垢的現(xiàn)象。E3118換熱器打開以后有較厚的泥垢；E1805與氮壓機(jī)級間換熱器存在泄漏。現(xiàn)從循環(huán)水的角度分析出現(xiàn)該問題的原因。

1 具體情況

1.1 監(jiān)控指標(biāo)

為了及時了解循環(huán)水各項參數(shù)的變化以便能及時進(jìn)行調(diào)整加藥以及砂濾器的反洗周期，從而保證循環(huán)水換熱器的正常運行，則需要對循環(huán)水水質(zhì)進(jìn)行定期監(jiān)測，所以我廠根據(jù)要求共制定了12項常規(guī)檢測項目，如表1所示。

表1 循環(huán)水日常監(jiān)控項目及控制指標(biāo)

由表1可知，目前我廠的循環(huán)水日常監(jiān)控指標(biāo)符合《GB/T 50050—2017 工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》3.13與9.0.8的要求，可以滿足循環(huán)水水質(zhì)情況的日常監(jiān)控。

1.2 水質(zhì)情況

對比2019年與2020年循環(huán)水水質(zhì)分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)（表2），以下控制指標(biāo)存在異常：

表2 各循環(huán)水2019年與2020年濁度對比

濁度（≤20NTU）：各個循環(huán)水補水均有原水（水廠來水），由于新疆氣候原因，每年的3月至6月開始進(jìn)入雨季導(dǎo)致水廠來水濁度升高，從而影響循環(huán)水的補水水質(zhì)。在2019年各個循環(huán)水均出現(xiàn)了濁度長時間超標(biāo)的現(xiàn)象，影響換熱器運行，尤其是空分換熱器。在中修時，對各個循環(huán)水進(jìn)行清池，重新進(jìn)行補水，水廠來水情況有所好轉(zhuǎn)，各個循環(huán)水濁度也開始下降，循環(huán)水水質(zhì)情況有所改善。2020年經(jīng)與循環(huán)水藥劑廠家結(jié)合，水廠來水濁度開始上升時，開始對各個循環(huán)水投加絮凝劑并加大排污，及時控制循環(huán)水濁度，所以在2020年各循環(huán)水水質(zhì)相對于2019年有所好轉(zhuǎn)，未出現(xiàn)長達(dá)幾個月嚴(yán)重超表的現(xiàn)象，但仍有超標(biāo)現(xiàn)象。

COD（＜40mg/L）：在2020年10月中旬，合成循環(huán)水出現(xiàn)了COD突升，經(jīng)過排查、論證，發(fā)現(xiàn)屬于殺菌不及時導(dǎo)致水體中出現(xiàn)硝化菌，由于E1805泄漏導(dǎo)致，造成合成循環(huán)水氨氮長期處于超標(biāo)狀態(tài)，在硝化菌的作用下，由氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸根、亞硝酸根，該反應(yīng)為耗氧反應(yīng)，從而影響了循環(huán)水的COD情況，但氨氮不屬于循環(huán)水的日常監(jiān)控范圍，沒有及時發(fā)現(xiàn)此過程，導(dǎo)致合成循環(huán)水COD急劇升高。后經(jīng)過結(jié)合納爾科藥劑廠家加大殺菌劑，增大排污以后，11月初合成循環(huán)水水質(zhì)恢復(fù)正常。但結(jié)合《GB/T 50050—2017 工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》中水質(zhì)參數(shù)要求循環(huán)水COD的控制要求遠(yuǎn)高于我廠控制指標(biāo)，所以認(rèn)為此次循環(huán)水COD 的升高對其循環(huán)水換熱器影響較小。

1.3 流量情況

目前合成循環(huán)水循環(huán)量為16 000m3/h，循環(huán)冷卻水的總管流速維持在3m/s，基本上可以達(dá)到要求。但在2019年年底甲醇項目開車以后，其循環(huán)水也為合成循環(huán)水，并且在合成循環(huán)水系統(tǒng)的最前端，分流出去一部分水量，導(dǎo)致后工段的循環(huán)水水量減少。

由于此次出現(xiàn)問題的換熱器均集中在合成循環(huán)水系統(tǒng)上，合成循環(huán)水藥劑廠家懷疑是合成循環(huán)水流量過低，造成換熱器發(fā)生污泥沉積，于是在2020年中修以后對合成循環(huán)水系統(tǒng)的主要換熱器的流量進(jìn)行了測量，對比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)（表3），大多數(shù)的換熱器流量都低于設(shè)計流量，通過計算發(fā)現(xiàn)，除個別換熱器流速大于1.0m/s以外，大多數(shù)管程換熱器的流速都集中在0.6～0.8m/s。

表3 合成循環(huán)水各換熱器的流速、流量情況

根據(jù)《GB/T 50050—2017 工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》3.1.5中的要求：“①循環(huán)冷卻水管程流速應(yīng)大于1m/s；②循環(huán)冷卻水殼程流速應(yīng)大于0.3m/s”。經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)，就目前合成循環(huán)水系統(tǒng)的換熱器循環(huán)水流速存在偏小的現(xiàn)象。流速越低，帶來的腐蝕風(fēng)險越大。

中修時檢查個換熱器的具體情況如下。

1.3.1 凈化E3118

該換熱器在2020年中修時，打開發(fā)現(xiàn)換熱器水路的列管中存在較多的污泥，質(zhì)地偏軟。在2019年合成循環(huán)水水質(zhì)較差的情況，在E3112表面狀況良好的情況下，未對E3118打開進(jìn)行檢查沖洗，導(dǎo)致在循環(huán)水水量減少、流速減小的情況下發(fā)生了污泥堆積。

1.3.2 合成E1805

2019年中修時，對其進(jìn)行反沖洗，沖洗水較為干凈，打開檢查時，共對7根列管進(jìn)行堵漏。到2020年中修在對其進(jìn)行反沖洗是發(fā)現(xiàn)沖洗水非常渾濁，懷疑換熱器表面存在污泥沉積現(xiàn)象。打開檢查時，共對15根列管進(jìn)行堵漏，說明E1805的腐蝕情況加劇。

1.3.3 氣化車間氮壓機(jī)級間冷卻器

該換熱器在合成循環(huán)水的最末端，長時間的循環(huán)水壓力不到0.2MPa，水量嚴(yán)重不足，導(dǎo)致循環(huán)水中的泥沙與懸浮物不能被帶走，從而發(fā)生污泥沉積，導(dǎo)致腐蝕。

1.3.4 空分凝汽器換熱器

該換熱器的在2019年中修打開時，水路存在大量的污泥，質(zhì)地偏黃、偏硬，經(jīng)過沖洗以后，投入運行；在2020年中修打開時發(fā)現(xiàn)，換熱器水路情況相對于2019年來說，有所改善，表面為一層薄薄的污泥，質(zhì)地偏軟。

1.3.5 普遍情況

換熱器內(nèi)部存在碎填料，有少量石子，易造成換熱器列管堵塞，造成不過水的現(xiàn)象，從而形成腐蝕。

2 原因分析

2.1 循環(huán)水濁度長期超標(biāo)

目前我廠的循環(huán)水補水組成部分為：水廠來水、回用水、脫鹽水濃水、脫鹽水廢水池的水。其中水廠來水的水質(zhì)完全不受控。根據(jù)2019年、2020年這兩年的運行情況以及新疆氣候特點來看，在每年的4—8月水廠來水濁度完全不受控，導(dǎo)致各循環(huán)水的濁度嚴(yán)重超標(biāo)，從而影響換熱器的運行效果。

2.2 循環(huán)水用戶增多，后工段水量下降

2019年底甲醇項目開車以后，在合成循環(huán)水主管上分流，導(dǎo)致后工段換熱器循環(huán)水水量均減少，尤其是高層換熱器（E3118）和末端換熱器（氮壓機(jī)級間換熱器）。在循環(huán)水濁度較高的情況下，換熱器更易發(fā)生污泥沉積現(xiàn)象，從而發(fā)生腐蝕。

2.3 其他

循環(huán)水涼水塔填料存在風(fēng)化現(xiàn)象，在循環(huán)水的運行過程中，將填料碎片帶至換熱器內(nèi)部。吸水池濾網(wǎng)孔徑較大，不能將小石子完全過濾，而循環(huán)水泵進(jìn)口無濾網(wǎng)，導(dǎo)致石子進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)，易導(dǎo)致列管式換熱堵塞，從而影響局部流速，進(jìn)行腐蝕最終導(dǎo)致泄漏

2.4 小結(jié)

經(jīng)過長時間的分析和調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)循環(huán)水的流速過低加上循環(huán)水濁度超標(biāo)，是各個循環(huán)水換熱器結(jié)垢，從而導(dǎo)致垢下腐蝕是主要原因。

3 解決方法與對策

1）在2021年計劃對原水進(jìn)行技改，增加原水凈化系統(tǒng)，確保循環(huán)水補水的水質(zhì)情況。

2）結(jié)合各循壞水藥劑廠家定期對循環(huán)水運行情況進(jìn)行分析，即使調(diào)整各類藥劑，避免因加藥不對而引起循環(huán)水水質(zhì)問題的發(fā)生。

3）定期對各個循環(huán)水的掛片進(jìn)行檢查稱重，及時檢測循環(huán)水水質(zhì)的腐蝕情況。

4）利用便攜式超聲波流量儀對各個循環(huán)水換熱器目前的運行流量進(jìn)行測量，及時發(fā)現(xiàn)流量較低的換熱器，并制定下一步調(diào)整措施。

5）在2021年將對各循環(huán)水涼水塔填料進(jìn)行更換以及在各循環(huán)水泵進(jìn)口增加濾網(wǎng)，從而解決填料碎片與碎石子的問題。