循環(huán)冷卻水系統(tǒng)旁濾器的優(yōu)化改造及操作管理

邢 波

（貴州盤(pán)江電投天能焦化有限公司，貴州 六盤(pán)水 553531）

0 引言

冶金焦炭是鋼鐵工業(yè)的“基本糧食”，煤焦化作為鋼鐵產(chǎn)業(yè)鏈上重要組成部分，在“煤-焦-化”產(chǎn)業(yè)鏈上充分發(fā)揮出規(guī)模優(yōu)勢(shì)、技術(shù)優(yōu)勢(shì)和管理優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)傳統(tǒng)的高能耗煤焦化產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、資源綜合循環(huán)利用，有效降低能源消耗成本，煤焦化產(chǎn)業(yè)為構(gòu)建“清潔、低碳、安全、高效”的現(xiàn)代能源體系，實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)的低碳化、多元化、高效化和經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展、清潔發(fā)展，實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的循環(huán)綜合利用，逐步形成了化產(chǎn)品精深加工和余熱余壓、廢水廢氣綜合利用等完整的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，有力推動(dòng)了企業(yè)綠色低碳、高質(zhì)量發(fā)展。

在實(shí)現(xiàn)資源綜合利用和化工產(chǎn)品精深加工的過(guò)程中，公用工程中的循環(huán)水系統(tǒng)往往是企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)裝置中的關(guān)鍵部分。以水為冷凝冷卻介質(zhì)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng),在工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)用鏈中使用得十分普遍，循環(huán)冷卻水的使用一般都會(huì)超過(guò)工業(yè)企業(yè)使用量的70%以上，由于循環(huán)冷卻水用水量較大和易產(chǎn)生結(jié)垢、銹蝕、滋生細(xì)菌黏泥等特性,由于為確保精深加工制造設(shè)備的循環(huán)冷卻水的良好水質(zhì)與加工生產(chǎn)設(shè)備的循環(huán)安全平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理、保障安全、節(jié)能減排的目的，因此，循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)的優(yōu)化操作及持續(xù)管理提升是生產(chǎn)環(huán)節(jié)的重中之重。

1 循環(huán)水旁濾器

1.1 系統(tǒng)設(shè)置

本生產(chǎn)裝置的循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)置了旁濾系統(tǒng)、水穩(wěn)加藥系統(tǒng)、加酸系統(tǒng)。在循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)2%左右的循環(huán)水進(jìn)行旁流過(guò)濾，然后再返回循環(huán)水系統(tǒng)的吸水池中[1]。本裝置的旁濾器設(shè)置在循環(huán)水回水管道引出的旁路上，在循環(huán)水系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，旁濾過(guò)濾器反洗水均排入沉淀池，沉淀后經(jīng)補(bǔ)水泵加壓送至塔下水池回用。旁濾系統(tǒng)采用PLC 自動(dòng)控制，共3 臺(tái)全自動(dòng)淺層砂過(guò)濾器，單臺(tái)處理水量為170 m3/h。過(guò)濾器內(nèi)設(shè)置支母管式布水器，并旁濾器的內(nèi)部設(shè)置襯托層，在集水器的上部采用單一勻質(zhì)濾料，旁濾器出水濁度小于3 NTU。旁濾器的設(shè)置可以保障循環(huán)水系統(tǒng)的循環(huán)倍率和濁度，配合生產(chǎn)過(guò)程中的加藥處理可有效地去降低循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)雜質(zhì)，并能防止系統(tǒng)中末端管路污泥堵塞。

1.2 工作原理

循環(huán)水旁濾器是一種采用石英砂作為填料的過(guò)濾器，具有過(guò)濾速度快、精度高、阻力小、截污容量大等優(yōu)點(diǎn)，還具有耐酸堿性強(qiáng)、抗污染性好等特點(diǎn)。通過(guò)優(yōu)化濾料和過(guò)濾器的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了石英砂過(guò)濾器自適應(yīng)運(yùn)行，在過(guò)濾時(shí)自動(dòng)形成上疏下密的濾層狀態(tài)，有利于在復(fù)雜生產(chǎn)運(yùn)行條件下保證出水水質(zhì)指標(biāo)，在反洗時(shí)濾料充分散開(kāi)，清洗效果較好。石英砂過(guò)濾器還可除水中的懸浮物，并對(duì)水中的膠質(zhì)體、有機(jī)物、鐵屑等污染雜物有過(guò)濾去除作用。

2 存在的問(wèn)題

2.1 循環(huán)水質(zhì)差

由于本裝置采用的是開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，裝置布置于靠近運(yùn)輸?shù)缆穫?cè)，空氣中含塵量較大。旁濾器的進(jìn)水來(lái)自循環(huán)水回水的旁路管道，回水溫度一般不低于40 ℃，且循環(huán)水濁度一般都不低于30 NTU，致使現(xiàn)有循環(huán)水旁濾器內(nèi)的石英砂濾料極易出現(xiàn)板結(jié)和布水不均等情況，導(dǎo)致旁濾器實(shí)際出水濁度遠(yuǎn)大于3 NTU 設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致循環(huán)水的旁濾效果不明顯、除雜質(zhì)效率不高，進(jìn)而導(dǎo)致循環(huán)水質(zhì)持續(xù)惡化，循環(huán)水水質(zhì)難以達(dá)標(biāo)穩(wěn)定。

2.2 沉淀池容量偏小

由于施工設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)循環(huán)水旁濾器的反洗水裕量考慮不足，反洗水沉淀池容量設(shè)計(jì)偏小。在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)際反洗水量較大，致使反洗水在沉淀池內(nèi)靜置沉淀時(shí)間不足，經(jīng)補(bǔ)水泵加壓送至塔下水池后大量的泥沙集聚在塔下水池，致使每年水池清洗量大。由于循環(huán)水水質(zhì)差，對(duì)企業(yè)的粗苯加氫精制裝置及焦?fàn)t煤氣制液化天然氣裝置等精深加工裝置的穩(wěn)定運(yùn)行及冷卻器換熱設(shè)備的安全穩(wěn)定帶來(lái)較大挑戰(zhàn)，并且加大了對(duì)后續(xù)的污水處理裝置及中水回用系統(tǒng)的處理負(fù)荷，導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，不利于企業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

3 改造措施

從精深加工裝置的界區(qū)管廊壓縮空氣管道上，敷設(shè)DN20 的壓縮空氣管至每一臺(tái)旁濾器反沖洗水進(jìn)口管上，在壓縮空氣管道上需設(shè)置壓力表，并在新增壓縮空氣管道末端及反洗水出口管道進(jìn)沉淀池前的管道末端頂部開(kāi)設(shè)泄壓管線，防止旁濾器及水系統(tǒng)超壓。在停止旁濾器運(yùn)行后，打開(kāi)旁濾器的反洗水排污閥，逐臺(tái)打開(kāi)壓縮空氣閥，對(duì)旁濾器內(nèi)的存水進(jìn)行“煮沸”，可有效去除吸附在濾料內(nèi)的泥沙，防止旁濾器內(nèi)的吸附濾料出現(xiàn)板結(jié)等不良情況，提升旁濾效果，保障水質(zhì)指標(biāo)，達(dá)到節(jié)水減排、降本增效目的。旁濾器改造流程示意圖見(jiàn)圖1，管道連接軸測(cè)示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 上輥系裝配圖

4 操作管理

4.1 閥門(mén)狀態(tài)

1）閥門(mén)命名規(guī)則：依照“旁濾器改造流程示意圖”中閥門(mén)名稱(chēng)為準(zhǔn)。

2）閥門(mén)狀態(tài)設(shè)置：界區(qū)旁濾器壓縮空氣總閥（全開(kāi)），1 號(hào)、2 號(hào)、3 號(hào)空氣進(jìn)口閥（常關(guān)），壓縮空氣導(dǎo)淋閥（關(guān)閉），其他閥門(mén)狀態(tài)及操作按照旁濾器的正常操作流程執(zhí)行。

4.2 反沖洗操作

以反沖洗1 號(hào)旁濾器為例。

1）手動(dòng)關(guān)閉1 號(hào)出水閥，在現(xiàn)場(chǎng)控制柜上打開(kāi)1 號(hào)排污閥。

2）確認(rèn)壓縮空氣管道就地壓力不小于0.4 MPaG，緩慢打開(kāi)1 號(hào)空氣進(jìn)口閥（開(kāi)度不得過(guò)大，嚴(yán)防將旁濾器內(nèi)填裝石英砂填料吹出）。

3）在1 號(hào)旁濾器視鏡處查看罐內(nèi)是否處于“沸騰”狀態(tài)，若無(wú)明顯氣泡，則需逐漸開(kāi)大1 號(hào)空氣進(jìn)口閥直至“沸騰”，若旁濾器罐內(nèi)水翻滾幅度過(guò)大，則需關(guān)小1 號(hào)空氣進(jìn)口閥直至罐內(nèi)處于合理狀態(tài)。煮罐期間隨時(shí)巡檢查看器內(nèi)狀態(tài)，遇有異常時(shí)，及時(shí)匯報(bào)并妥善處置。

4）待1 號(hào)旁濾器煮罐結(jié)束后，關(guān)閉1 號(hào)空氣進(jìn)口閥，打開(kāi)壓縮空氣導(dǎo)淋閥將管道殘余水吹出后，關(guān)閉該閥門(mén)。

5）將旁濾器出水管道隔斷閥關(guān)至15%將管道內(nèi)的壓力憋至0.10 MPaG 以上，打開(kāi)1 號(hào)出水閥（閥門(mén)開(kāi)至30%）對(duì)1 號(hào)旁濾器進(jìn)行反沖洗，待反沖洗完畢，全開(kāi)1 號(hào)出水閥，旁濾器出水管道隔斷閥開(kāi)度恢復(fù)至35%。反沖洗過(guò)程中，間歇打開(kāi)反沖洗排氣閥檢查旁濾器是否沖洗干凈。

6）出現(xiàn)異常情況時(shí)，需采取措施妥善安全處置，及時(shí)聯(lián)系化產(chǎn)回收、粗苯加氫精制、焦?fàn)t煤制制液化天然氣、生化廢水處理等裝置崗位操作人員注意循環(huán)水相關(guān)情況，并通知生產(chǎn)工段技術(shù)人員進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)處理。

4.3 改造效果

通過(guò)對(duì)循環(huán)水旁濾器的改造，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行分析，循環(huán)水旁濾器運(yùn)行過(guò)程中的旁濾器出水濁度由改造前的15 NTU 降低到不大于3 NTU，循環(huán)水吸水池水質(zhì)平均濁度由改造前的30 NTU 降低到不大于10 NTU，旁濾器反沖洗周期延長(zhǎng)至16 h 以上，沉淀池內(nèi)的反沖洗水停留時(shí)間由改造前的5 min 延長(zhǎng)至30 min 以上或更長(zhǎng)時(shí)間，基本達(dá)到了改造前的預(yù)期效果。

5 結(jié)語(yǔ)

冷卻器系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)后續(xù)精深加工裝置安全生產(chǎn)提供保障，在化工生產(chǎn)裝置的日常運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中，在生產(chǎn)系統(tǒng)溫度或壓力異常時(shí),尤其與冷凝冷卻相關(guān)的設(shè)備及管道系統(tǒng)必須給予足夠的重視[2]，及時(shí)通過(guò)在線監(jiān)測(cè)及手動(dòng)定期分析，根據(jù)監(jiān)測(cè)濁度及時(shí)對(duì)旁濾器的過(guò)濾時(shí)間進(jìn)行調(diào)整達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式和最大去除濁度的運(yùn)行方式。要盡力減少反沖洗耗水[1]，適當(dāng)延長(zhǎng)反沖洗周期，在確保穩(wěn)定高效的反沖洗效果的同時(shí)，還需延長(zhǎng)在沉淀池中靜置沉淀時(shí)間，防止將反洗的污泥再帶入循環(huán)水塔下池中。循環(huán)水水質(zhì)的改善及水質(zhì)提升除優(yōu)化旁濾器的操作及管理外，還需配合循環(huán)水加藥除菌、補(bǔ)水水質(zhì)改善以及運(yùn)行維護(hù)等，總之，循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化管理是一個(gè)循序漸進(jìn)、不斷完善的過(guò)程，必須要做到精細(xì)化、精益化管理，才能更好地助力企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。