循環(huán)水系統優(yōu)化效果分析

石油石化節能與減排2014年第4卷第3期Energy Conservation and Emission Reduction in Petroleum and Petrochemical Industry減排技術(shù)循環(huán)水系統優(yōu)化效果分析高萬(wàn)霞(中國石化天津分公司水務(wù)部，天津大港300271 )摘要: 從工藝優(yōu)化和設備改造兩方面人手,最大限度的利用目前裝置已有的設施，優(yōu)化一、二電站循環(huán)水系統，不僅提高了二循濃縮倍數，減少了補水量，改善了水質(zhì),在滿(mǎn)足裝置要求的前提下，減少了機力通風(fēng)塔及循環(huán)水泵的運行數量，達到了節水、節電、節約循環(huán)水處理藥劑的目的。關(guān)鍵詞:循環(huán)水系統優(yōu)化寶坻水海淡水1簡(jiǎn)介水，由于堿度、硬度較低，因此海淡水具有較強的熱電部- -電站循環(huán)水(簡(jiǎn)稱(chēng)- -循)系統水處理腐蝕性。為降低二循循環(huán)水的腐蝕性，需要向循環(huán)量為27 000 m'h,系統存水量為12 000 m',二電站循水中連續投加氫氧化鈉。環(huán)水(簡(jiǎn)稱(chēng)二循)系統循環(huán)水處理量為38 000 m'/h, .2.2 采用不同的殺菌劑，二循殺菌劑費用偏高系統存水量為20000m’。- -循、二循為各自獨立的系- -循采用漂白水摻加強氯精作為殺菌劑，二循統，分別有補水、加藥、排污、旁濾等設施。- -循為殺菌劑采用強氯精摻加二氧化氯。循環(huán)水余氯均控雙曲線(xiàn)型自然通風(fēng)涼水塔，二循為機力通風(fēng)塔。制在0.1 ~ 0.5 mg/L之間。由于漂白水價(jià)格低廉，因此一電站殺菌劑費用較低。2012 年一電站循環(huán)水氧2存在問(wèn)題及原因分析化型殺菌劑費用為0.3 分/噸，二電站循環(huán)水處理藥一循為降低寶坻水的結垢性，采用軟化水補充劑費用1.1分/噸。部分寶坻水作為補充水，二循采用海水淡化水作為2.3二循濃縮倍數偏低補充水。由于海淡水具有較低硬度、堿度，因此具由于- -循補水的高堿度，造成朗格里爾飽和指有較強的腐蝕性;同時(shí)由于氯離子含量較高，制約數LSI值較高，循環(huán)水結垢傾向較強;二循由于補了二循循環(huán)水運行的濃縮倍數。寶坻水、海淡水水水堿度、硬度較低，使得LSI值較低，腐蝕傾向較質(zhì)詳見(jiàn)表1。強。在一循連續投加硫酸、二循連續投加氫氧化鈉2.1采取不 同的補水水質(zhì)，造成酸堿消耗的情況下，一、二電站循環(huán)水LSI值能夠維持在合由于- -循補充水堿度較高，需要連續投加硫酸格范圍內。一、二循運行數據詳見(jiàn)表2。來(lái)降低循環(huán)水堿度，減少結垢。二循補充水為海淡目前一電站循環(huán)水濃縮倍數控制指標為5~8，二電站循環(huán)水濃縮倍數為≤4.5，但實(shí)際運行表1寶坻水與海淡水對比 (2013年1- 6月份)中- -循略微偏高，較多在6.5~7.5之間。二循采用指標寶坻水(或軟化水)平均值海淡水平均值海淡水作為補充水，海淡水高氯根(平均147 mg/L)、pH7.657.77強腐蝕性的水質(zhì)特性制約了二循循環(huán)水濃縮倍率的總堿度(以CaCO，計)1224.006.74(mg.t")提高，實(shí)際濃縮倍率小于4倍，因此二循需要大量總硬度(以CeCO,計)/寶坻水225,軟化水103二氧化硅/ (mg.L*)14.650.10收稿日期: 2014-01-13氟離子1 (mg.L")130作者簡(jiǎn)介:高萬(wàn)霞, 高級工程師，學(xué)士。1988 年畢業(yè)于天津大學(xué)分電導率(μS.m*)61550校工業(yè)熱能利用專(zhuān)業(yè)，從事水處理工作多年。- 19-石油石化節能與減排★2014年第4卷第3期★表2 -、二循運行數據(2012年1- 6月份)工藝指標一循運行參數控制指標-循運行數據二循運行參數控制指標二循運行數據pH8.6-9.28.797.0-9.08.28電導率/(μS. cm*')<4 5003221<5 0002615獨度/FAU<402440l1正磷/ (mg.L")4~65.064.42堿度/(mg.L")280~ 800471≤600117總硬/(mg.I")60~ 500220≤300190氯離子1(mg.L")<500<850664濃縮倍數5-86.61≤4.53.88朗格里爾飽和指數0.5-2.82.210.96的排污，同時(shí)補充大量新鮮水，補新水率較高。蝕影響比較容易控制。通過(guò)上面的水質(zhì)分析，綜合2.4二 循耗電量較大系統參數和運行狀況，在自然平衡的pH條件下,一電站循環(huán)水塔為3座自然通風(fēng)式?jīng)鏊?，運投加少量的酸即可控制較高的濃縮倍數，但考慮到行費用較低。由于冬季、夏季運行水量相差較大,氯根的影響，濃縮倍數可以達到6~7倍。- 循每年的10月份至次年的4月份只運行3*自然3.2系統聯(lián)通通風(fēng)式?jīng)鏊?，每?- -7月運行1"、3"塔，只在利用大修的機會(huì )，對一、二電站循環(huán)水系統進(jìn)7-9月份3個(gè)塔全部運行。因此全年閑置率較高。行了聯(lián)通、優(yōu)化改造，該項目主要包括兩部分。二電站循環(huán)水塔為8組機力通風(fēng)塔，由于運行補水系統改造:將海淡水與寶坻水( 生水)水量較大，需全年投人運行，維持二電站循環(huán)水系直接按照一-定比例進(jìn)行混合后作為一、二循的補充統運行需要耗費大量的電能。水，進(jìn)入一循給水溝道和二循前池，這樣- -、二循可以有兩處補水點(diǎn)分別或同時(shí)進(jìn)行補水操作。3改進(jìn)措 施及具體實(shí)施過(guò)程循環(huán)水系統聯(lián)通:二循回水部分進(jìn)入一循1"、3.1 制定補水優(yōu)化方案2"塔，經(jīng)1"、2" 塔涼水后作為- -循供水。 加裝連通由表1寶坻水與海淡水指標可以看出:將寶坻管將- -循3*塔出水通過(guò)聯(lián)通管進(jìn)入二循前池作為:二水與海淡水混兌后作為兩個(gè)循環(huán)水場(chǎng)的補水，可以循供水，這樣將一、二循聯(lián)通起來(lái)，見(jiàn)圖1。有效地降低一電站循環(huán)水的堿度;降低二循氯離子一、二循的聯(lián)通解決了一循涼水塔閑置,最大含量，提高二循的堿度及濃縮倍數。減少因- -、二限度的利用一循的雙曲線(xiàn)自然通風(fēng)冷卻塔,減少二循水質(zhì)不合格造成的排污，節約新鮮水源，同時(shí)可循機力通風(fēng)塔的上塔水量，減少機力通風(fēng)塔風(fēng)機以以減少循環(huán)水加酸、堿的費用。及循環(huán)水泵的運行臺數，降低機力通風(fēng)塔運行電耗在經(jīng)過(guò)嚴格理論計算的前提下，采用寶坻和機械維、檢修費用。水、海淡水之比為3:7 的混合水補水方案?；旌?.3藥劑優(yōu)化水補水條件下循環(huán)水質(zhì)分析見(jiàn)表3。兩個(gè)循環(huán)水系統連通后，使用相同的殺菌由表3可知，在6倍的濃縮倍率下，pH為.劑、緩蝕阻垢劑，優(yōu)化藥劑方案，降低了二電站8.88，氣離子為765, LSI為2.54，循環(huán)水結垢、腐藥劑費用。表3混合水補水條件 下循環(huán)水質(zhì)分析表濃縮倍數pH堿度/(mg.L"1) Ca(mg.L") Mg/ (mg.L") SiO2/ (mg.L")電導率/(uS.cm°) Cr/(mg.L1) LSI1.7.781027757910.323.8.332041551118191383435.0 8.7434025885303189.382.255.8.8137428304323 507012.406.8.830922353 826652.5447636159414464932.78. 20高萬(wàn)霞.循環(huán)水系統優(yōu)化效果分析石油石化節能與減排二循生水補水二循給水1「 二循換熱二循前池循環(huán)水泵甲乙管裝置二循海淡水補水Pf鍋爐排污循甲乙循環(huán)二循回水甲乙管[ 循環(huán)水排污無(wú)閥過(guò)濾器一循生水補水]--循給水循3溝道涼水塔一循海淡水補水H-循換熱2"涼水塔裝置圖1工藝系統流程示意3.4 調整運行方案，取消軟化水制水工藝水，二循可以將濃縮倍數從小于4.0 倍提高到6.0兩個(gè)循環(huán)水系統連通后，取消了一循補水的制倍以上，達到了節約用水的目的。補水量、排污量水工藝過(guò)程，降低了系統運行費用。隨濃縮倍數的變化見(jiàn)表6。由表6可知，濃縮倍數由4.0 提高至6.0，對4效果分析于循環(huán)水量為600 00 m2/h的循環(huán)水場(chǎng)，補充水量可.1 指標分析減少115 m'/h;二循水系統循環(huán)水量2.1萬(wàn)~3萬(wàn)th,通過(guò)實(shí)際運行情況監督，循環(huán)水系統防腐蝕、可實(shí)現全年節水37萬(wàn)t以上。循環(huán)水補水(海淡防沉積情況良好。掛片及監視管段的監測情況見(jiàn)表水)單價(jià)5.21元/噸，排污水排放費用暫時(shí)忽略不計，年節省水費約192.8 萬(wàn)元。以上掛片腐蝕監測、監視管段的腐蝕粘附速4.2.2優(yōu)化后 電耗明顯降低率、沉積速率監測全部合格，而且指標較好。一、二循聯(lián)通后，由于二循回水進(jìn)入一循1"、4.2 經(jīng)濟效益分析2*自然通風(fēng)式?jīng)鏊?，有效降低了二電站機力通風(fēng)4.2.1提高濃縮倍數， 減少了補水量塔的上塔水量，減少了機力通風(fēng)塔及循環(huán)水泵的運一、二循聯(lián)通優(yōu)化后采用混合水做循環(huán)水補行數量。詳見(jiàn)表7。表4掛片腐蝕速率情況統計熱電一循熱電二循掛片碳鋼掛片不銹鋼掛片備注時(shí)間(≤0.075 mm/a )(≤0.005 mm/a )2012- -100.000 930.000 660.014 800.000 00小于指標2012-110.008 800.000 630.014 000.000 442012-120.007 300.000 350.009 900.000 59表5監視管段粘附速率、沉積速率統計監視管段平均腐蝕速率平均粘附速率!(≤15mcm)(≤15 mcm)012-100.000 583.530.0728.450.000 155.290.0475.580.000 181.390.0534.94小于指標.-21-石油石化節能與減排★2014年第4卷第3期★表6補水量、排污量隨濃縮倍數的變化每臺風(fēng)機功率為200kW,循環(huán)水泵功率1 170kW,濃縮倍數補充水量/(m2.h") 排污水量/(m°.h')2012年10- -12月份風(fēng)機和循環(huán)水泵的耗電量減少312964324521 600kW .h,電的單價(jià)按0.43元/ (kW●h)41152計算，節約電費194.43 萬(wàn)元。-年節約電費388.86510802166103773萬(wàn)元(保守估算全年只計算二個(gè)季度，其它季度與注: 擁環(huán)量6000m/h,溫差10C.蒸發(fā)系數08.往年持平)。表7風(fēng)機及循環(huán)水 泵運行對照表改造前二電站運行風(fēng)機數量/臺循環(huán)水泵運行數量/臺改造后2011-102012-102011-112012-112011-1202012- 124.2.3酸堿藥 劑消耗量明顯減少萬(wàn)t,節水192.8萬(wàn)元、節電388.86萬(wàn)元、降低制軟2011年- -循酸耗為150t，一、二循優(yōu)化后每化水成本253.2 萬(wàn)元，節省藥劑費用36.73萬(wàn)元，月消耗800 kg。硫酸單價(jià)1 368元/噸。2011年堿耗減少樹(shù)脂費用3.9萬(wàn)元。每年共計達800萬(wàn)元以160t,一、二電循聯(lián)通后取消了堿量的消耗，堿的上，減除項目總投資400萬(wàn)元，半年時(shí)間即可收回單價(jià)1 095元/噸。因此酸的消耗費用減少: ( 150-成本，節能減排效果顯著(zhù)。0.8x12) x1 368=19.21 (萬(wàn)元/年) ;堿消耗費用減少: 160x1 095=17.52 (萬(wàn)元/年)。因此酸堿費用5結語(yǔ)減少合計36.73萬(wàn)元年。循環(huán)水系統優(yōu)化改造后，提高了二循濃縮倍4.2.4節省了 軟化水的處理費用數，同時(shí)降低寶坻水軟化成本;在滿(mǎn)足裝置需求的優(yōu)化前- -循采用寶坻水軟化后做為補水，一循前提下，不僅提升了水質(zhì)，而且達到了節能減排的用于制取軟化水的各種費用(食鹽、人工成本、自目的，取得了經(jīng)濟效益、社會(huì )效益的雙豐收。用水耗、機泵耗電等)噸水成本為8.55元，寶坻水(生水)為6.44元/噸，每年需要制備軟化水120參考文南萬(wàn)噸，因此每年可以減少制水成本:[1] 周本省. 《工業(yè)水處理技術(shù)》[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，( 8.55-6.44) *120=253.2 (萬(wàn)元年)。2009: 34- -36.同時(shí)減少了補充樹(shù)脂的費用，每年需要有[2] 金熙， 項成林，齊冬子.《工業(yè)水處理技術(shù)問(wèn)答》[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2010: 268 -269.5%~10%的樹(shù)脂補充量，8臺軟化器每年需要補[3] 高秀山. 《火電廠(chǎng)循環(huán)冷卻水處理》[M].北京:中國電力出充樹(shù)脂約6t,以6 500元/噸計算，每年補充樹(shù)脂費版社，2007: 17-18.用節省3.9萬(wàn)元。4] 周柏青,陳志和.《熱力發(fā)電廠(chǎng)水處理》[M].北京:水利電綜上所述，該系統改造后每年減少補水量37力出版社，2009: 461-463.Analysis on Optimization Effect of Circulating Water SystemGao Wanxia( SINOPEC Tianjin Company Water Department, Dagang Tianjin 300271, China)Abstract: With maximum optimization and renovation of existing facilities, the circulating water systems inpower plant I and II are retrofitted, resulting in higher concentration multiple of secondary circulating water, loweradditional water amount, improved water quality, and reduced operations of mechanical ventilation towers and cir-culating water pumps, all while meeting the plants' requirements. The aim of saving water, electricity and circulat-ing water treatment chemicals is achieved.Key words: circulating water; system optimization; Baodi groundwater; fresh water-22-