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乙烯循环水系统存在的问题及对策措施
黄纪军
（上海石化股份有限公司 200540）
摘 要 介绍了上海石化乙烯循环水系统因设计干湿球温度与实际干湿球温度偏差较大导致冷却塔冷却能力不足，优化水冷器日常运行管理，制定了系列改进措施，提高了冷却塔的冷却能力，改善提高了循环水水质，提高了循环水综合管理水平。
关 键 词 冷却塔；结垢；腐蚀
3#烯烃联合装置1#循环水场循环水量28000 m3/h，共有12台横流塔，主要供2#烯烃老区、水汽锅炉、丁二烯老区等装置使用，其中10台横流塔为30万吨/年乙烯配套装置，1989年建成投用，循环水量22000 m3/h，1997年配合40万吨/年乙烯增量改造，增加了2台横流塔，增加了6000 m3/h，2#循环水场是70万吨/年乙烯改扩建工程的配套项目，循环水量28000 m3/h，共有7台逆流式冷却塔，另有一台预计2010年6月建成投运，其中6台冷却塔于2001年底建成投入运行，1台2009年7月建成投用，主要供2#烯烃新区、丁二烯新区、罐区等装置使用，循环水系统连续运行最长周期为66个月。
1.改进冷却塔硬件设施 提高冷却塔的冷却能力
1.1设计干湿球温度与实际干湿球温度偏差影响了冷却塔的冷却能力 冷却塔群部分湿空气回流，加热炉、再沸器、空冷、蒸汽管线等热量散发等影响了厂区小气候，冷却塔区实际干、湿球温度与冷却塔设计采集的干、湿球温度存在一定的偏差，影响了冷却塔的冷却能力，影响了夏季乙烯装置的高负荷运行。2007年8月出版的给排水设计手册第二册P614页中上海地区的 干球温度为32.4℃（5天），湿球温度为28.6℃（5天），而近几年设计院设计的新循环水项目时还是采用干球温度 30.4℃；湿球温度 28.2℃等气象参数。1986年30万吨乙烯配套冷却塔设计气象参数：干球温度 30.4℃；湿球温度 28.2℃，当时在做设计时考虑到金山小气候影响（湿球温度要较28.2℃高），设计时按循环水量增加了20%作为对湿球温度偏差进行修正。而70万吨/年乙烯改造配套的新区循环水也采用干球温度 30.4℃；湿球温度 28.2℃气象参数，建议设计院严格按“石油等行业循环水冷却塔设计湿球温度取值要求”收集干湿球温度，采集工厂区气象资料采用近期连续不少于5年（一般为5-10年本地区气象资料），湿球温度取每年中最热的5天的昼夜平均值。
2008年7月，西安热工研究院组织对2#循环水系统逆流式机力通风冷却塔热力性能考核试验，给出了该塔的热力性能方程式及实测冷却能力值，根据实测气象参数和海边气象站气象参数对比，结合冷却塔所处的厂区位置的“热岛”效应，提出对设计气象参数的修正，以修正后的设计气象参数对冷却塔的实测冷却能力进行计算，计算结果表明：由于厂区内的“热岛”效应，冷却塔的冷却能力值降低29.36%，为满足工艺需求，要另增加冷却塔，提高冷却能力。
2009年上半年新增加了一台冷却塔，提高了新区循环水的冷却能力，减少了高温季节循环水温度高对乙烯装置高负荷运行的影响，新增了一台冷却塔EF-1007，EF-1007已2009年7月初投入使用。投用前2008年8、9月份，新区丁二烯平均负荷在14.8 t/h，循环水给水平均温度为32.5℃，与回水温差7.6℃。2009年同期，新区丁二烯装置平均负荷达到了 16.48t/h，循环水给水平均温度为31.5℃，与回水温差温差8.9℃。新增冷却塔EF-1007的投用起到了很好的效果。另外EF-1008塔混凝土结构已建成，预计在2010年夏季高温来临之前投入运行，可进一步降低夏季循环水水温。
1.2做好1#循环水系统横流冷却塔配水池的检查、清理工作，提高冷却塔布水均匀性
管理、操作人员定期检查配水槽液位及喷嘴布水情况，1#循环水冷却塔已运行20多年，因管道锈皮脱落等经常发现喷嘴堵塞问题，1个月要清理一次，2009年在48只配水槽内加装5目不锈钢过滤网，解决了喷嘴堵塞问题，提高了配水池布水均匀性，提高了冷却效果。1.3改善横流塔体检修通道门的密封，提高风机有效抽风量
1#循环水横流冷却塔塔二侧共有12扇检修通道门，因通道门密封性能不好导致少量漏风，这部分空气不与水换热直接被风机抽走，影响了冷却塔风机的有效抽风量，影响冷却效果，2009年组织对通道门进行整改，改善密封情况，消除了漏风现象。2．优化循环水控制方案，提高循环水水质运行管理水平 2.1根据监测数据优化改进缓蚀阻垢剂配方
根据监测换热器及水冷器运行的情况，结合有备台可切下清洗的水冷器腐蚀、结垢情况，定期检查分析水冷器的结垢、腐蚀速率，定期测评缓蚀阻垢剂的使用效果，根据评定效果优化调整缓蚀阻垢剂组份，以提高水稳运行控制水平，2009年对缓蚀阻垢剂组份进行了一次优化调整，另外2010年循环水系统实行加酸运行控制方案，降低高硬度循环水系统结垢速率。
2.2分析整理各类水处理药剂干扰基础数据，减少药剂干扰状况
与专业水处理公司一起分析收集各类水处理药剂干扰基础数据，完善操作控制方案，落实相应措施，避免强氧化性杀菌剂等干扰缓蚀阻垢剂影响缓蚀阻垢效果。
2.3配置在线分析仪，消除水质分析数据滞后的影响
为降低循环水系统腐蚀、结垢速率，提高循环水水质稳定控制平稳率，因循环水人工分析频率低，分析数据滞后等影响操作调整的及时性和准确性，增加循环水在线分析仪，操作人员根据在线仪分析数据及时进行加药、排放等操作调整，增加的在线分析仪有硬度分析仪、余氯分析仪、电导率分析仪、COD分析仪等。
3．优化水冷器的材料选择，加强水冷器的日常操作、管理 3.1水冷器不锈钢材料的合理选择
现今使用的工业不锈钢有一百多种，通常分为：铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢、马氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢五大类，乙烯循环水中的氯离子在300-800ppm,根据氯离子含量合理选用不锈钢水冷器，因物料因素使用不锈钢的重要水冷器使用316不锈钢材质或双相不锈钢材质。
奥氏体不锈钢在遇水分解的酸性氯化物介质中均发生应力腐蚀，亦称氯脆,受浓度、温度、PH值、氧含量、应力等影响，在石油化工生产中现使用含有氯离子的地表工业水作为循环冷却水，使用304L、316L等奥氏体不锈钢冷却器有应力腐蚀破裂（SCC）的危险,有这方面损坏的事例，在氯离子富集处或有酸性硫化氢溶液中出现的应力腐蚀较多，用双相不锈钢可较好地解决这一问题，使用304不锈钢材质的循环水氯离子含量为小于200mg/L，使用316不锈钢材质的循环水氯离子含量为＜1000mg/L。
用于被冷介质无腐蚀的板式换热器，其板片材料的选择影响因素除了上述的循环水中氯离子含量多少、水的温度和被冷却介质的温度外，还有循环冷却水的酸碱度，同样的氯离子含量，在酸性环境下腐蚀性增强，反之减弱，因此，板式换热器的板片材料的选择要综合考虑各种因素，以达到既可保证设备的长期运转。3.2优化水冷器日常操作管理 提高综合管理水平
把水冷器按其工艺重要性及其物料特性等运行条件，把水冷器分为3类，制定相应操作管理要求，建立管理台帐，定期检查无备台且平常无法检修的重要水冷器运行状况，记录该水冷器物料温降及循环水温升数据变化，建立相应台帐，组织分析判别结垢、腐蚀情况，设置监测换热器模拟该水冷器的运行条件，用其监测试管进行在线清洗试验，以此来制定系统在线化学清洗方案，定期对水冷器进行泄漏检查，严格控制水冷器的流速（控制大于0.8m/s），对备用水冷器进行防腐、防粘泥沉积保护保护，采用倒空、清洗、充氮保护等措施，夏季在水水冷器上方搭建遮阳棚，减少太阳热辐射，做好低温热回收工作，降低物料进水冷器的温度，定期检查水冷器排空管线，放掉管道里积留的气体，定期冲洗排放循环水管网末端管线等。4.提高集水池液位高度 降低好循环水系统的能耗
因乙烯循环水泵设置在地面上，泵安装高度高于集水池水位，为改善循环泵的汽蚀状况，提高泵输出水量，2009年在塔集水池溢流管线加装阀门，关闭溢流管线阀门，使集水池水位提高了0.3米，用补水调节阀自动控制集水池水位处于高水位状态，循环泵的汽蚀情况得到改善，另外减少了循环水泵的电耗和透平蒸汽消耗。
参考文献: 1.给排水设计手册第二册、第四册.中国建筑工业出版社.2007 2.黄建中，左禹.材料的耐腐蚀性和腐蚀数据.化学工业出版社.2005 3.给水工程.同济大学
4.李本高.现代工业水处理技术与应用.中国石化出版社.2004 5.循环水工艺规程.循环水操作规程
