煉油項(xiàng)目循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)-

1、第39卷第2期2010年4月當(dāng)代化工Contemporary Chemical Industry Vo1.39,No.2April ,2010*收稿日期:2010-03-02作者簡(jiǎn)介:陳越(1966-,女,遼寧撫順人,工程師,主要從事給排水及消防設(shè)計(jì)。E-mail :cpecy007 ,電話:0413-*。煉油項(xiàng)目循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)*千萬(wàn)噸煉油、百萬(wàn)噸乙烯工程是中國(guó)石油撫順石化公司依據(jù)“十一五”總體發(fā)展規(guī)劃方案對(duì)撫順石化公司原油集中加工、煉油結(jié)構(gòu)調(diào)整技術(shù)改造的一個(gè)大型改擴(kuò)建項(xiàng)目,由800萬(wàn)t/a 常減壓蒸餾、240萬(wàn)t/a 延遲焦化、80萬(wàn)t/a 汽柴油加氫精制、200萬(wàn)t/a 加氫裂化、18

2、0萬(wàn)t/a 柴油加氫精制、6萬(wàn)t/a 制氫、50萬(wàn)t/a 烴重組、硫磺裝置及其相應(yīng)的配套輔助生產(chǎn)設(shè)施和公用工程系統(tǒng)組成。工程總投資約13742萬(wàn)元,針對(duì)石油二廠循環(huán)水場(chǎng)現(xiàn)狀,考慮到原有及新建各個(gè)裝置布局和生產(chǎn)發(fā)展的需要,依據(jù)對(duì)石油二廠循環(huán)水場(chǎng)進(jìn)行“集中優(yōu)化、分質(zhì)、分壓供水”改造的原則,優(yōu)化方案為停運(yùn)一、二、三、四、五、六、八水場(chǎng),新建西循環(huán)水場(chǎng)及對(duì)七循環(huán)水場(chǎng)進(jìn)行改擴(kuò)建,全廠目前形成了二個(gè)循環(huán)水場(chǎng),即西循環(huán)水場(chǎng)與七循環(huán)水場(chǎng),并對(duì)系統(tǒng)管道進(jìn)行調(diào)整,同時(shí)對(duì)不完善的生產(chǎn)設(shè)施進(jìn)行改造,集中優(yōu)化后,利于循環(huán)水系統(tǒng)的集中管理和控制,集中水處理、降低成本,提高供水效率,節(jié)省占地。根據(jù)總體與可研設(shè)計(jì)要求,以及全

3、廠各個(gè)工藝裝置及輔助裝置對(duì)循環(huán)水量需要,西循環(huán)水場(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)模按33000m 3/h 設(shè)計(jì)。循環(huán)冷卻給水溫度t 2=30、回水溫度t 1=40,冷卻溫差t =10。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)為敞開(kāi)式,設(shè)計(jì)選用6間5500m 3/h 鋼筋混凝土大跨距框架結(jié)構(gòu)逆流式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔,其配套風(fēng)機(jī)為10.06m 軸流風(fēng)機(jī)。1循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)循環(huán)冷卻水處理工藝流程的設(shè)計(jì)是根據(jù)熱交換設(shè)備對(duì)污垢熱阻和腐蝕率的要求,補(bǔ)充水的水質(zhì)指標(biāo)、循環(huán)冷卻水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)吸取了撫順石化公司現(xiàn)有七循環(huán)水場(chǎng)成功的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),通過(guò)方案比較后確定的。裝置邊界供水壓力:0.45(G MPa ;裝置邊界回水壓力:0.25(G MPa ;供水溫度:

4、30;回水溫度:40;冷卻溫差:10;濃縮倍數(shù):循環(huán)水場(chǎng)補(bǔ)水水源采用生產(chǎn)給水系統(tǒng)、凈水場(chǎng)補(bǔ)水系統(tǒng)及污水回用水系統(tǒng)共3種水源,其補(bǔ)充水質(zhì)應(yīng)滿足工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范GB50050-2007、污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范GB50335-2002等相關(guān)規(guī)范對(duì)循環(huán)水水質(zhì)要求,工程補(bǔ)充水源優(yōu)先采用污水回用系統(tǒng),不足部分則采用新鮮水系統(tǒng)及凈水場(chǎng)預(yù)處理補(bǔ)水系統(tǒng),補(bǔ)充水水質(zhì)應(yīng)確保新建循環(huán)水場(chǎng)循環(huán)水供水水質(zhì)的要求1-3。補(bǔ)充水用水指標(biāo)如下:(1污水回用水水質(zhì)指標(biāo):pH (25:7.08.5;懸浮物:10mg/L ;甲基橙堿度(以CaCO 3計(jì):200mmol/L ;濁度:5NTU ;BOD 5:5mg/L ;C

5、OD Cr :30mg/L ;Mn 2+0.2mg/L ;游離氯:末端0.10.2;鐵:0.5mg/L ;鈣硬度(以CaCO 3計(jì):250mg/L ;石油類:5mg/L ;NH 3-N :5mg/L ;Cl 250mg/L ;總磷(以P 計(jì):1mg/L ;細(xì)菌總數(shù):<1000個(gè)/mL ;溶解性總固體:1000mg/L 。(2石油二廠的工業(yè)用水水源及凈水場(chǎng)預(yù)處理補(bǔ)水系統(tǒng)為大伙房水庫(kù)水,其濁度和藻類兩項(xiàng)指標(biāo)將隨季節(jié)變化而變化。正常濁度<10度,藻類<10陳越摘要:結(jié)合大煉油項(xiàng)目工程循環(huán)水場(chǎng)設(shè)計(jì)實(shí)例,從循環(huán)水補(bǔ)充水源、水場(chǎng)布置方式、濃縮倍數(shù)的取值、循環(huán)冷卻水處理殺菌消毒方法確定及旁

6、流水系統(tǒng)處理的設(shè)計(jì)等方面說(shuō)明循環(huán)冷卻水處理的設(shè)計(jì)理念。關(guān)鍵詞:循環(huán)冷卻水處理;監(jiān)測(cè)換熱;旁流;濃縮倍數(shù);緩蝕;阻垢中圖分類號(hào):TE 685文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-0460(201002-0165-03(中國(guó)寰球工程公司遼寧分公司,遼寧撫順113006166當(dāng)代化工第39卷第2期萬(wàn)個(gè)/L,水質(zhì)數(shù)據(jù)如下(其中*號(hào)數(shù)字,1年中只出現(xiàn)幾天。溫度:420;pH:7.17.7;色度:10.9度;懸浮固體:6450*mg/L;甲基橙堿度:1.2mmol/L;總固體:138582mg/L;溶解固體:132mg/L;總硬度: 1.91mmol/L;重碳酸鹽硬度(以CaCO3計(jì):73.2 mg/L;游離

7、CO2:7.9mg/L;Cl:4.38mg/L;SO2-4: 35.6mg/L;SiO2:8.4mg/L;PO3-4:0.015mg/L;K+:2.6 mg/L;Na+:5.02mg/L;NO-3:3.1mg/L;Ca2+:26.1mg/L; Mg2+:7.5mg/L;總Fe:0.16mg/L;Cu2+:0.01mg/L;溶解氧:9.2mg/L;Mn2+:0.12mg/L;油:檢不出;菌類8.5825*萬(wàn)個(gè)/L。循環(huán)冷卻水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50050-2007標(biāo)準(zhǔn)。具體如下:濁度10mg/L;pH值:6.89.5;總鐵1.0 mg/L;Cu2+0.1mg/L;Fe2

8、+<0.5mg/L;Cl700mg/L; SO2與Cl之和2500mg/L;硅酸(以SiO2計(jì)< 175mg/L;游離氯(循環(huán)水回水總管:0.21.0 mg/L;石油類<5mg/L(煉油類為10mg/L, CODcr100mg/L。為了及時(shí)掌握冷卻水處理動(dòng)態(tài)指標(biāo)并指導(dǎo)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行,除主工藝流程外,加藥、消毒系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)換熱器系統(tǒng)、旁濾系統(tǒng)作為循環(huán)冷卻水處理的組成部分,其設(shè)備選擇尤為重要。來(lái)自各個(gè)生產(chǎn)裝置的循環(huán)冷卻回水,利用余壓直接回冷卻塔,經(jīng)冷卻塔配水系統(tǒng)均勻分布后,在冷卻塔內(nèi)自上而下進(jìn)行氣水換熱降溫,冷卻后進(jìn)入塔底水池至吸水池,水溫由40降至30,后經(jīng)循環(huán)水泵由吸水池吸

9、水提升加壓后進(jìn)入循環(huán)冷卻給水系統(tǒng)管網(wǎng),用于供應(yīng)工藝裝置的各個(gè)換熱設(shè)備的冷卻用水。循環(huán)冷卻回水則利用余壓通過(guò)循環(huán)冷卻回水系統(tǒng)管網(wǎng)返回循環(huán)水場(chǎng),進(jìn)行冷卻換熱。如此循環(huán)往復(fù)。根據(jù)總體平面規(guī)劃,新建水場(chǎng)位置設(shè)于廠西北,該處地勢(shì)為全廠區(qū)較為低洼地段,介于以往經(jīng)驗(yàn)及“7.29”洪水所造成的危害及損失狀況,本工程循環(huán)水泵房及冷卻塔等構(gòu)筑物均采用地上式結(jié)構(gòu)布置,其布置方式即可減少土建費(fèi)用,又可降低不可預(yù)見(jiàn)的自然危害。近期廠內(nèi)一次大口徑DN700生產(chǎn)給水管線爆管,造成對(duì)廠西建、構(gòu)筑物水淹,而對(duì)在建水場(chǎng)影響較小,故根據(jù)不同地理位置,結(jié)合工程實(shí)際情況,選擇不同的水場(chǎng)布置方式,即能滿足相關(guān)規(guī)范對(duì)水場(chǎng)平面布置要求,又能

10、滿足水場(chǎng)工藝的需要。1.4.3加藥、消毒系統(tǒng)為了穩(wěn)定水質(zhì),控制與降低循環(huán)冷卻水流經(jīng)的管道和熱交換設(shè)備的腐蝕、結(jié)垢,控制微生物生長(zhǎng),以確保生產(chǎn)的正常運(yùn)行,須向循環(huán)冷卻水系統(tǒng)投加緩蝕阻垢藥劑、分散劑、生物分散劑、多種殺菌劑(如次氯酸鈉、殺菌增效劑等,循環(huán)水處理藥劑應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)或相似條件運(yùn)行進(jìn)行選擇。為了方便對(duì)加藥、消毒系統(tǒng)的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一采購(gòu),將藥劑成本費(fèi)用降至最低,本工程參考相似運(yùn)行條件(七循環(huán)水場(chǎng)加藥系統(tǒng),運(yùn)行狀況良好,采用加藥消毒系統(tǒng)總承包的方式對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)加藥處理,以解決循環(huán)水系統(tǒng)存在的腐蝕、結(jié)垢及生物粘泥等問(wèn)題。承包方采用其特有的專用藥劑,一種按循環(huán)量,夏季每天4次,冬季每天2次,

11、保證余氯0.30.8 mg/L達(dá)到8h;一種為夏季每月2次,冬季每月1次沖擊性投加;一種作為物料泄漏時(shí)沖擊性加藥,負(fù)責(zé)自動(dòng)加藥系統(tǒng)的日常運(yùn)行、維護(hù)管理以及常規(guī)與非常規(guī)藥劑投加工作,使自動(dòng)加藥系統(tǒng)的日常運(yùn)行以及藥劑投加過(guò)程全面受控,確保生產(chǎn)的安全進(jìn)行;水質(zhì)穩(wěn)定處理的技術(shù)指標(biāo),水處理指標(biāo)應(yīng)達(dá)到中國(guó)石油天然氣股份有限公司司煉油化工企業(yè)工業(yè)水管理制度和中國(guó)石油天然氣股份有限公司煉化企業(yè)循環(huán)水場(chǎng)達(dá)標(biāo)考核理辦法的要求。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在正常運(yùn)行的過(guò)程中,采用必要的監(jiān)測(cè)手段,以隨時(shí)掌握循環(huán)冷卻水處理的效果,并根據(jù)監(jiān)測(cè)所得數(shù)據(jù)及時(shí)采取相應(yīng)的措施,以期達(dá)到良好的效果。本項(xiàng)目中,為了及時(shí)掌握冷卻水處理動(dòng)態(tài)并指導(dǎo)調(diào)整

12、加藥配方,在循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)置2套電加熱形式的智能監(jiān)測(cè)換熱器,設(shè)于水場(chǎng)監(jiān)測(cè)換熱器室內(nèi),用以確定各循環(huán)水系統(tǒng)的結(jié)垢和腐蝕情況。根據(jù)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)定循環(huán)水系統(tǒng)投加藥劑的性能,調(diào)整循環(huán)水化學(xué)處理方案,確保循環(huán)水系統(tǒng)對(duì)裝置中的換熱器結(jié)垢和腐蝕控制在一定的允許范圍,從而使生產(chǎn)裝置的換熱器得以長(zhǎng)周期的穩(wěn)定運(yùn)行。滿足對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)模擬監(jiān)測(cè)的要求,可構(gòu)成完整的、獨(dú)立運(yùn)行的在線檢測(cè)系統(tǒng)。根據(jù)石油化工企業(yè)循環(huán)水場(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范SH301 6-1990、工業(yè)循環(huán)水冷卻設(shè)計(jì)規(guī)范GB/T50102-20 03、工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范GB50050-2007相關(guān)規(guī)范要求,其處理量通常為循環(huán)水量的3%5%,本工程采用4.85%,系

13、統(tǒng)的旁濾水量為1600m3/h。旁流水處理可以降低對(duì)補(bǔ)充水的水質(zhì)要求,在滿足濃縮倍數(shù)及高濃縮倍數(shù)的條件下系統(tǒng)能有效、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行?？蓽p少補(bǔ)水量、排污量,節(jié)約水源,減少對(duì)環(huán)境的污染。旁濾設(shè)備采用節(jié)水型纖維束過(guò)濾器,因纖維濾料具有孔隙率高、孔隙分布合理和比表面積大等特點(diǎn),而且濾速可高達(dá)2085m/h 。由于纖維具有柔軟性和可壓縮性,故隨著水流阻力的增大而逐漸被壓縮,使濾料上層受力小、孔隙大,下層受力大、孔隙小,充分體現(xiàn)出纖維濾料納污量大、過(guò)濾周期長(zhǎng)的特點(diǎn)。纖維濾料過(guò)濾器通常需采用氣水反沖,借助氣體的攪動(dòng)使截留的懸浮物與濾料分離,再隨反洗水排出。纖維過(guò)濾器對(duì)懸浮物、鐵、錳、微生物粘泥都具有良好的截留作

14、用,其過(guò)濾精度高,通常出水濁度<1NTU 。2濃縮倍數(shù)N 取值濃縮倍數(shù)即循環(huán)冷卻水的含鹽濃度與補(bǔ)充水含鹽濃度的比值。循環(huán)冷卻水在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中有蒸發(fā)損失、風(fēng)吹損失和排污損失(包括生產(chǎn)中滲漏損失3種水量損失,這3種水量損失的總和由補(bǔ)充水補(bǔ)給。系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到平衡時(shí),從系統(tǒng)排出的鹽量等于進(jìn)入系統(tǒng)的鹽量,為防止設(shè)備產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象,循環(huán)冷卻水的碳酸鹽硬度應(yīng)小于極限碳酸鹽硬度。在補(bǔ)充水含鹽濃度不變的情況下,如果降低循環(huán)冷卻水的濃縮倍數(shù)(N ,即降低循環(huán)冷卻水的含鹽濃度,就可以有效地控制系統(tǒng)結(jié)垢。但是,降低濃縮倍數(shù),勢(shì)必以增加排污量為代價(jià),這樣一方面影響環(huán)境保護(hù);另一方面增加了補(bǔ)充水量,造成水資源的浪費(fèi)。

15、因此,不加限制地降低濃縮倍數(shù)是不經(jīng)濟(jì)且不合理的。本項(xiàng)目中,根據(jù)補(bǔ)充水的水質(zhì)指標(biāo)、循環(huán)冷卻水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合現(xiàn)有七循環(huán)水場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),從節(jié)約用水、保護(hù)環(huán)境等因素考慮,將濃縮倍數(shù)取為5。3監(jiān)測(cè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)即時(shí)分析、了解循環(huán)冷卻水處理的狀況和效果,本系統(tǒng)設(shè)置了一些日常監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和非日常監(jiān)測(cè)項(xiàng)目,詳見(jiàn)表1。表1循環(huán)冷卻水水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目Table 1Monitoring items of circulating cooling water quality運(yùn)行控制監(jiān)測(cè)本水場(chǎng)的運(yùn)行控制監(jiān)測(cè),采用自動(dòng)監(jiān)測(cè)和人工化驗(yàn)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的原則,水場(chǎng)主要控制參數(shù)均在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示,以方便操作、管理。4結(jié)束語(yǔ)因項(xiàng)目建設(shè)的特殊性(

16、改擴(kuò)建,水場(chǎng)建設(shè)區(qū)域內(nèi)有部分原有設(shè)施在運(yùn),如原有八水場(chǎng)(服務(wù)于南催化裝置等重要裝置短期內(nèi)無(wú)法拆除,故在新建水場(chǎng)功能實(shí)施的同時(shí),對(duì)待拆遷在運(yùn)水場(chǎng)的循環(huán)水負(fù)荷如何切換至新建水場(chǎng)的方案、新老水場(chǎng)外部系統(tǒng)配套部分的功能銜接等諸多問(wèn)題,在設(shè)計(jì)時(shí)都作了充分考慮,并在施工中得以實(shí)施,目前循環(huán)水場(chǎng)已投產(chǎn)運(yùn)行6個(gè)多月,運(yùn)行平穩(wěn),循環(huán)水各項(xiàng)指標(biāo)均滿足各生產(chǎn)裝置對(duì)循環(huán)水使用的要求,為全廠各裝置安全生產(chǎn)起到了至關(guān)重要的作用,為企業(yè)“節(jié)能減排”的生產(chǎn)目標(biāo)作出了貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)1GB50050-2007,工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范S.2SH3016-1990,石油化工企業(yè)循環(huán)水場(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范S.3GB50335-2002,污水

17、再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范S.Design Philosophy of Circulating Cooling Water Treatmentfor Refinery ProjectCHEN Yue(China Huanqiu Contracting &Engineering Corporation Liaoning Branch Company ,Liaoning Fushun 113006,China Abstract :By combining the engineering design examples of recycle water field of large refiner

18、y project ,the design phi-losophy of circulating cooling water treatment was introduced including supplementary water source of circulating wa-ter ,water field layout ,value of concentration multiple ,circulating cooling water disinfection and side stream treatment.Key words :Circulating cooling water treatment ;Monitoring of heat exchangers ;Side