锦西石化公司辽宁省葫芦岛125001
摘要：现如今，我国的水资源紧缺，水资源成为制约炼油厂的重要因素之一，节约用水是炼油厂面临的新问题。通过对炼油厂循环冷却水系统的分析，总结了循环水系统的设计方法、节水思路和措施，对类似炼油厂循环水场工程设计有一定的借鉴意义。
关键词：炼油厂；循环水场；循环水；节水；水处理
引言
循环水系统作为炼油厂的重要公用工程和用水大户，对炼油厂的安全、平稳、长周期运行有重要的影响。循环水场是炼油厂用水量最大的场所之一，提高循环水的利用率对整个炼油厂的节水减排具有重要意义。
1当前循环水系统发展概况
国内外均在积极开展循环水系统的节能技术研究，主要是借助水力发电水轮机技术进行了大量的研究与应用，用水轮机替代电机驱动风机是国内外凉水塔节能的主要技术措施。凉水塔上所用水轮机是利用回水余压将水流动的能量转换为旋转机械能，从而带动风机旋转的原动机，它属于利用水能的原动机。应用于凉水塔上替代电机驱动风机旋转的水轮机主要有低速混流式三元流模拟设计水轮机、低速混流式补偿设计水轮机、高速混流式水轮机三种，以低速混流式三元流模拟设计水轮机较为先进，效率在90%以上。为了降低循环水站凉水塔能耗，用水轮机替代电机驱动循环水站凉水塔风机并优化其操作方法和操作条件，是今后相当长时间内的一项主要节能措施，国内外已有多家企业在循环水站凉水塔上开始采用水轮机替代电机驱动风机。
2节水措施
2.1工艺设计
2.1.1提高浓缩倍数
根据该循环水的流程，提高循环水的浓缩倍数，可降低排污，减少补水量。例如，循环冷却水量为10000m3/h，温差为10℃，干球温度为35℃，浓缩倍数（N）为5时比3时的补充水量减少了30m3/h。然而，过高的浓缩倍数会使循环水的含盐量增加，导致析出结垢和设备腐蚀。因此，需合理控制浓缩倍数。通常，Cl-和含盐量是循环水浓缩倍数的重要表征指标。GB/T50746《石油化工循环水场设计规范》中规定的较严值为Cl-≤700mg/L。炼油厂循环水含盐量小于3000mg/L的经验数据。根据以上两个数据，结合补充水的水质及实测冷换设备的腐蚀速率，综合确定循环水的浓度倍数。
2.1.2回用水作为补充水
污水处理场深度处理后达到循环水补充水水质要求的水，用作循环水的补充水，既减少了由炼油厂进入自然水体的污水量，又可减少炼油厂的外排水量。例如，某1×108t/a炼油厂的循环水量为53000m3/h，补充水总量为960m3/h，处理后污水的回用量为300m3/h，年节约用水约260×104m3。然而，GB/50335《污水再生利用工程设计规范》中规定，用作循环冷却水的回用水中溶解性固体限值为1000mg/L。回用水的含盐量过高会引起循环水系统盐的富集、浓缩倍数下降。实际工程中，污水深度处理时可采取必要的脱盐措施，可对全部或部分回用水进行脱盐处理。常用的脱盐措施有反渗透、电渗析、离子交换等。
2.1.3利用其它水作为补充水
炼油厂水的用途较多，可根据水质情况，注入循环水系统，用作补充水：①部分循环水用于冷却排放的凝结水，可采用水箱混合后，经泵加压返回到循环水系统。②锅炉排污水水质较好，降温后可用作循环水系统的补充水。③除盐水系统的膜及过滤器反冲洗水，收集后用作循环水系统的补充水。④炼油厂清净雨水经悬浮物处理后用作循环水系统的补充水。
2.1.4降低不可回收水量
循环水经过部分冷换设备后，压力不足无法返回循环水场，就地排入生产污水系统。这些排水相当于增加了循环水系统的排污，水量较大时将引起浓缩倍数下降。因此，应尽量减少不可回收的循环水量，可采用水箱、水池等容器收集后，经水泵加压返回到循环水系统。
2.2运行管理
2.2.1循环水水质在线监测
浓缩倍数受制于循环水的水质。因此，有必要检测循环水的水质。循环水系统通常设置流量、pH、浊度、电导率、总磷、余氯、氧化还原电位（ORP）、腐蚀速率等在线检测仪。同时，设置补充水的流量、pH、电导率等在线检测仪。通过编程计算出循环水的浓缩倍数、污垢粘附速率等，以指导循环水的排污量、补充水量、药剂投加量等。
2.2.2采用自动化管理
充分利用循环水系统设置的在线检测仪，选用自动加药设备及自控阀，实现自动化管理：①通过循环水的电导率参数自动控制系统排污量；②通过药剂浓度控制缓蚀阻垢剂的投加量；③通过循环热水的余氯参数控制氧化型杀菌剂的投加量；④通过循环水的pH参数控制硫酸的投加量；⑤通过程序控制非氧化杀菌剂计量泵定时启停。采用自动化管理后，根据水质在线检测数据可准确控制药剂投加量、系统排污量、补水量等，既节省了药剂，降低了人工劳动强度和运行成本，还可保证循环水系统处于较高的浓缩倍数、运行状态稳定。
2.3设备选型
2.3.1冷却塔收水器
冷却塔的收水器用于回收即将出塔的湿空气中携带的雾状小水滴。收水器是降低抽风飘水损失、减少补充水量、节约用水的重要途径。不同形状和层数的收水器其飘水率相差较大。GB/T50746《石油化工循环水场设计规范》中规定，当缺乏数据时冷却塔的飘水率取循环水量的0.1%。新型波形高效收水器采取一系列技术措施后，可使飘水率低于0.005%。按循环冷却水量为10000m3/h计算，飘水率0.005%比0.1%时的飘水量减少9.5m3/h。
2.3.2过滤器
循环水在冷却过程中，空气中的粉尘使循环水悬浮物增加，水质变差。为去除悬浮物，炼油厂循环水场需设置旁流水过滤器。过滤器常选用重力式核桃壳过滤器、无阀过滤器、多介质过滤器等。该种过滤器滤速为8～12m/h、反冲洗历时长、排污量大。近年来出现的压力式浅层砂滤过滤器，滤速为25～35m/h，布水均匀，自动化程度高，且能根据水头损失、浊度等自动调控反冲洗时间。单个过滤周期内，压力式浅层砂过滤器的反洗排污量为旁滤处理水量的0.5%～1%；而核桃壳过滤器和无阀过滤器为3%～5%。按循环冷却水量为10000m3/h，旁流水处理量占循环水量的5%计算，压力式浅层砂过滤器的反冲洗水量比重力式过滤器节约用水量为10～25m3/h。
2.4循环水系统其他节能技术
第一，智能阀门技术。采用智慧阀门技术，对石化企业循环水系统进行改造，配合高效节能泵技术，可有效解决循环水系统普遍的动态热力失调和水力失调问题，节能效果明显。
第二，亚音频波处理工业冷却水技术。亚音频波传送给能量增进器，水中能量增强，而循环水中心的氧原子可与冷却水系统中的铜材以Cu2O形式存在，或与钢材氧化产物以Fe3O4形式存在，可以有效抑制装置的腐蚀。
第三，冷却塔水蒸气回收技术。由于循环水补水绝大部分都用于蒸发消耗，通过对冷却塔蒸发水回收，可以降低新鲜水的用量。利用CRECT冷却塔蒸发水汽回收装置进行蒸发水汽回收，技术可行，且已有工业应用。
结语
循环水场是炼油厂的用水大户，占企业的综合节水权重大，节水潜力大。循环水场的节水需从工艺设计、设备选型及运行管理等方面入手，结合炼油厂的实际状况，制定合理的措施，提高循环水的重复利用率，实现节水目标。
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