循環冷卻水系統的優化運行方法

2023-12-09 15:10:21

專利名稱：：循環冷卻水系統的優化運行方法
技術領域：
：本發明涉及分別為發電、煉油和化工裝置提供循環冷卻水的三個循環冷卻水系統優化運行的處理方法，屬於循環冷卻水處理工藝領域。
背景技術：
：冷卻水是工業企業不可缺少的公用工程，是用水大戶。將冷卻水處理後循環使用，一方面可以滿足工藝過程對水處理效果的要求，保證生產裝置長周期正常運行；另一方面節約工業水98%以上，減少更大數量的排汙，對保護水資源、保護水環境、降低生產成本具有巨大的效益。目前大型綜合企業含有煉油、化工和發電等多套生產裝置，因此企業設有多個循環冷卻水系統，分別為煉油、化工和發電裝置提供循環冷卻水。敞開式循環冷卻水系統是發電生產過程中應用最廣泛的一種。冷卻水由熱交換器中獲得的熱量，直接在冷卻塔或其他設備中散發至大氣，即在水與空氣接觸的條件下進行冷卻，然後回至熱交換器中，重複其傳遞熱量的過程。循環水系統中的主要設備有冷卻塔、循環水泵及熱交換器。目前冷卻塔主要設計成雙曲線型的自然通風冷卻塔。熱交換器大多是凝汽器，外壁接觸的是高流速的蒸汽及凝結水，內壁則與冷卻水相接觸。凝汽器由於其熱交換量大，大多數採用銅合金和鈦合金製造。發電裝置循環冷卻水水質穩定，沒有其他物質的洩漏。石油化工工業是以原油為資源，生產化工產品的工業體系，是能源和原材料工業的重要組成部分，是我國工業的支柱產業。石化工業以乙烯裝置為龍頭，其下遊包括化纖、聚烯烴、化工原料、大化肥、橡膠等裝置。石化生產裝置的生產特點是(l)生產規模大、設備多，特別是高溫高壓設備多；(2)生產原料與產品易燃易爆；(3)成套技術成為技術發展的主流；(4)為石油化工配套的輔助行業多，如動力、計算機、空分裝置等；(5)三大合成材料產品量大、需求多。根據石油化工裝置的特點，裝置的水冷卻器多以浮頭式和固定管板式為主，材質也根據換熱介質的不同有所變化，多數以不鏽鋼和銅合金為主，少數為碳鋼。由於換熱設備多為不鏽鋼和銅合金，循環水系統存在的主要問題是結垢，不是腐蝕，不易發生設備腐蝕穿孔造成換熱介質的洩漏。另外，換熱介質多數是化工原料和低碳烴類物質，發生洩漏僅造成循環水的pH值等發生變化，對循環冷卻水水質影響較小，水質比較穩定。石油煉製裝置包括常減壓、氣體分流、催化裂化、催化重整、加氫裂化、延遲焦化等裝置，石油煉製工業是以原油為原料，經過加工生產出高辛烷值的輕質油品和化工原材料。煉油裝置的水冷卻器數量多，大多數水冷器的材質為碳鋼。換熱介質多為油類等有機物質，若發生換熱介質洩漏，循環水中會含有油類物質，其對水質控制帶來很多危害。如，由於油膜導熱性極差，粘附在管壁上會影響傳熱效果，並且會阻止緩蝕劑和金屬表面的接觸，使保護膜不能形成或者保護膜不完整而導致局部腐蝕。油是微生物的營養源，由於油的存在將增加微生物的活性，在油汙下面厭氧的硫酸鹽還原菌能迅速繁殖，形成含油的黑色粘泥。因此，石油煉製裝置的循環冷卻水水質最難控制，水中成分最複雜。目前，企業對於這些循環水系統採用獨立處理的運行方式來滿足各生產裝置的運行，即每個循環水系統獨自補水、獨自排汙、獨自在某一濃縮倍數下運行。企業為了實現節水目標，往往是將所有的循環水系統都控制在較高濃縮倍數下運行，造成所有的循環水系統的水質較差，導致循環水處理難度都增大，處理效果難以保證。
發明內容本發明的目的是對擁有分別為發電、煉油和化工生產裝置提供循環冷卻水的循環冷卻水系統的企業，提出一種有利於保證三個循環水系統處理效果的優化運行方法。本發明提出的循環冷卻水系統的優化運行方法包括發電裝置的循環冷卻水系統在低濃縮倍數運行，其排汙水作為化工循環冷卻水系統的補水，化工系統的循環冷卻水系統在較高的濃縮倍數下運行，其排水作為煉油循環水系統的補水，煉油裝置的循環水系統在最高的濃縮倍數下運行，系統的排水直接外排。發電、化工和煉油裝置的循環冷卻水系統的濃縮倍數n發電、n化工和n煉油滿足以下條件^《nSft<M2《nftI<%，其中，％是煉油裝置循環冷卻水系統獨立運行時的濃縮倍數，MpM2按照下式計算"煉油—l)x五發電Mt=二珠油「,■:屯+1(1)五發電+五化工+五煉油M=(w煉油—丄)x(五發電十五化工)|工。)五發電+五化工+五煉油式(1)和(2)中，ESft、E化工和E煉油分別是發電、化工和煉油三個循環冷卻水系統的蒸發水量，單位mVh。三個系統的蒸發水量可以根據下式計算五=-(3)580式(3)中，R表示循環水量，單位m3/h;At表示出進口溫差，單位t:。當發電、化工的循環水系統的濃縮倍數r^^r^工分別等於MpM2時，系統達到濃縮倍數後，只需在發電循環水系統加入水處理藥劑，化工和煉油循環水系統無須再加入藥劑，而且發電和化工循環水系統的排水不需進行淨化處理，直接排入下一個循環水系統中。當發電和化工循環水系統的濃縮倍數n發電、n化工分別大於M"M2時，系統達到濃縮倍數後，發電、化工和煉油三個循環水系統均需補加水處理藥劑，保證循環水系統中的藥劑使用濃度，滿足循環水系統的正常運行。所說的水處理藥劑可以是具有緩蝕和阻垢效果的緩蝕阻垢複合劑，優選有機膦酸鹽、膦羧酸鹽、鋅鹽和含丙烯酸-2-丙烯醯胺基的多元共聚物中的一種或多種。本發明具有以下特點a.採用本發明的運行方法，保證了三個循環水系統水處理藥劑的最佳效果。b.當發電、化工和煉油三個循環冷卻水系統採用本發明的方法運行，補水總量和藥劑總量均不多於三個循環冷卻水獨立運行的補水總量和藥劑總量。具體實施例方式下面通過實施例對本發明做進一步說明，但並不因此而限制本發明。實施例1實驗水質採用中原某石化公司循環水系統補充水，主要數據如表1所示，公司含有三個循環水系統分別為發電、化工和煉油裝置提供循環冷卻水，三個循環水系統獨立運行，濃縮倍數最高可達6.0左右。表中數據顯示，現場水是高硬高鹽水，屬強結垢性水質。表1實驗水質主要數據tableseeoriginaldocumentpage5按照中國石油化工總公司《冷卻水分析和實驗方法》中的407法進行動態模擬實驗，系統的循環水量為150L/h，進出口水的溫差為l(TC。現場水用硫酸調節鹼度後作為動態模擬實驗的補充水。試管不預膜，試管內水流速控制在0.8m/s，進水溫度控制在32°C，出水溫度控制在40°C42t:，濃縮倍數控制在6.0±0.2，系統中複合水處理劑的使用濃度為100mg/L。對於動態模擬試驗系統，根據系統的循環水量和進出口水的溫差可以按照公式(3)計算系統的蒸發量。E=(150X10)/580=2.6L/h由於動態模擬試驗裝置系統的循環水量和進出水溫差相同，故E發電=E化工=E煉油=2.6L/h三個循環水系統按照本發明的方法運行，煉油循環水系統控制濃縮倍數為6.0±0.2，複合水處理藥劑的使用濃度均為100mg/L，根據公式(1)和公式(2)計算如下M丄=[(6.0-1)/3]+1=2.7M2=[(6.0—1)X2/3]+1=4.3發電循環水系統的濃縮倍數控制範圍2.7《nSft<6，化工循環水系統的濃縮倍數控制範圍4.3《nftI<6。取發電循環水系統的濃縮倍數為3.0±0.2，化工循環水系統的濃縮倍數為4.5±0.2，煉油循環水系統的濃縮倍數控制為6.0±0.2時，15天的動態模擬實驗結果如表2。表2結果顯示，發電和化工系統在較低濃縮倍數下運行，處理效果好於煉油系統高濃縮倍數下運行的效果。表2動態模擬實驗結果tableseeoriginaldocumentpage6實施例2實驗水質和試驗條件同實施例1，根據實施例1的計算，發電循環水系統的濃縮倍數控制範圍2.7《nsft<6，化工循環水系統的濃縮倍數控制範圍4.3《nftI<6。取發電循環水系統的濃縮倍數為3.5±0.2，化工循環水系統的濃縮倍數為5.0±0.2，煉油循環水系統的濃縮倍數控制在6.0±0.2時，15天的動態模擬實驗結果如表3。表3結果顯示，發電和化工系統在較低濃縮倍數下運行，處理效果好於煉油系統高濃縮倍數下運行的效果。表3動態模擬實驗結果tableseeoriginaldocumentpage6實施例3實驗水質和試驗條件同實施例1，根據實施例1的計算，發電循環水系統的濃縮倍數控制範圍2.7《nSft<6，化工循環水系統的濃縮倍數控制範圍4.3《nftI<6。取發電循環水系統的濃縮倍數為2.7±0.2，化工循環水系統的濃縮倍數為4.3±0.2，煉油循環水系統的濃縮倍數控制在6.0士0.2，發電、化工和煉油三個系統達到濃縮倍數後，三個系統的排汙量相同，只需在發電系統補充水處理藥劑就可以滿足化工和煉油循環水系統藥劑的使用濃度，其他二個系統無須再補充水處理劑，操作簡便。15天的動態模擬實驗結果如表4。表4結果顯示，發電和化工系統在較低濃縮倍數下運行，處理效果明顯好於煉油系統高濃縮倍數下運行的效果。表4動態模擬實驗結果tableseeoriginaldocumentpage7權利要求循環冷卻水系統的優化運行方法，包括發電裝置的循環冷卻水系統在低濃縮倍數運行，其排汙水作為化工循環冷卻水系統的補水，化工系統的循環冷卻水系統在較高的濃縮倍數下運行，其排水作為煉油循環水系統的補水，煉油裝置的循環水系統在最高的濃縮倍數下運行，系統的排水直接外排。2.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，發電、化工和煉油裝置的循環冷卻水系統的濃縮倍數n發電、n化工和n煉油滿足以下條件formulaseeoriginaldocumentpage2其中，n煉油是煉油裝置循環冷卻水系統獨立運行時的濃縮倍數，MpM2按照下式計算formulaseeoriginaldocumentpage2式(1)和(2)中，E，、E化工和E自分別是發電、化工和煉油三個循環冷卻水系統的蒸發水量，單位mVh。3.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，發電、化工和煉油三個系統的蒸發水量根據按照下式計算formulaseeoriginaldocumentpage2式(3)中，R表示循環水量，單位mVh;At表示出進口溫差，單位t:。4.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，當發電、化工的循環水系統的濃縮倍數分別等於M^M2時，系統達到濃縮倍數後，只需在發電循環水系統加入水處理藥劑，化工和煉油循環水系統無須再加入藥劑，而且發電和化工循環水系統的排水不需進行淨化處理，直接排入下一個循環水系統中。5.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，當發電和化工循環水系統的濃縮倍數分別大於M^M2時，系統達到濃縮倍數後，發電、化工和煉油三個循環水系統均需補加水處理藥劑，保證循環水系統中的藥劑使用濃度，滿足循環水系統的正常運行。6.按照權利要求4或5所述的方法，其特徵在於，所說的水處理藥劑選自有機膦酸鹽、膦羧酸鹽、鋅鹽和含丙烯酸_2-丙烯醯胺基的多元共聚物中的一種或多種。全文摘要循環冷卻水系統的優化運行方法，包括發電裝置的循環冷卻水系統在低濃縮倍數運行，其排汙水作為化工循環冷卻水系統的補水，化工系統的循環冷卻水系統在較高的濃縮倍數下運行，其排水作為煉油循環水系統的補水，煉油裝置的循環水系統在最高的濃縮倍數下運行，系統的排水直接外排。當發電、化工和煉油三個循環冷卻水系統採用本發明的方法運行，補水總量和藥劑總量均不多於三個循環冷卻水獨立運行的補水總量和藥劑總量，並且只有煉油循環水系統的濃縮倍數較高，水質較差，處理難度較大，而發電和化工二個循環水系統的濃縮倍數均較低，水質較好，處理較容易，可以保證水處理藥劑的最佳效果。文檔編號C02F5/08GK101738133SQ200810226919公開日2010年6月16日申請日期2008年11月20日優先權日2008年11月20日發明者李本高,王金華申請人:中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院