曹偉娜　曹　水　高建平

(山東晉煤明水化工集團(tuán)有限公司山東章丘250200)

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循環(huán)水系統(tǒng)全面優(yōu)化升級改造

曹偉娜曹水高建平

(山東晉煤明水化工集團(tuán)有限公司山東章丘250200)

山東晉煤明水化工集團(tuán)有限公司現(xiàn)有6套循環(huán)水系統(tǒng)，規(guī)模較大，用水量較多。為了降低pH和提高殺菌效果，在循環(huán)水系統(tǒng)中分別加入HCl和NaClO，使循環(huán)水中Cl-和Na+增加很多，這些離子均是腐蝕促進(jìn)劑，對設(shè)備防腐不利，因此被迫加大系統(tǒng)排污及增加緩蝕劑量。為改善循環(huán)水現(xiàn)狀、減少一次水用量、提高循環(huán)水水質(zhì)、降低用水成本，多次與設(shè)計(jì)單位研究討論，并到兄弟廠家實(shí)際考察，確定最優(yōu)工藝及處理方案，2014年對循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行了全面優(yōu)化升級改造。

1　改造方案

1.1提高濃縮倍數(shù)

循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)約一次水的唯一手段就是提高濃縮倍數(shù)，實(shí)施增濃減排技術(shù)。目前，循環(huán)水濃縮倍數(shù)大多在3～4倍。難以提高濃縮倍數(shù)的主要原因：①因旁濾效果不好，水中雜質(zhì)多，阻垢劑性能不能滿足增濃后的水質(zhì)要求；②系統(tǒng)存在泄漏現(xiàn)象，部分循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)存在有機(jī)物滲入，造成循環(huán)水中COD和NH3-N含量超標(biāo)，生物泥沉積而產(chǎn)生腐蝕，并影響傳熱效率，需要進(jìn)行生物處理，脫除循環(huán)水中COD和NH3-N，以改善循環(huán)水水質(zhì)；③旁濾反沖洗耗水量大，若強(qiáng)行不排而提濃，必然會(huì)造成循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢、腐蝕、生物泥沉淀，從而影響循環(huán)水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

本次改造將一次水補(bǔ)水進(jìn)行部分脫鹽處理，去除水中結(jié)垢物質(zhì)和腐蝕性離子，調(diào)配出符合循環(huán)水水質(zhì)的補(bǔ)水水質(zhì)，可滿足濃縮倍率提至6倍的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)阻垢劑量可減少50%左右。

1.2控制裝置出水水質(zhì)

循環(huán)水系統(tǒng)所加阻垢劑為磷系，其中必須控制循環(huán)水中Ca2+質(zhì)量濃度在50～60 mg/L，低于此數(shù)值時(shí)循環(huán)水中Ca2+與阻垢劑不發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，導(dǎo)致設(shè)備、管道腐蝕加劇，因此，控制裝置出水水質(zhì)十分重要。

1.3新增脫碳器

因?yàn)檠h(huán)水中產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w使pH降低，造成管道腐蝕嚴(yán)重，而加堿會(huì)造成結(jié)垢，故此次改造新增了1套脫碳器，用于除去陽離子交換后產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w。

2　工藝流程

利用除堿降硬床的特種弱酸陽樹脂脫除一次水中大部分Ca2+和Mg2+等陽離子，制得合格的淺除鹽水，作為循環(huán)水系統(tǒng)各用戶的補(bǔ)水，從而減少直至停用一次水補(bǔ)水，同時(shí)提高循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)，減少外排水流量，減輕環(huán)保壓力。

當(dāng)特種弱酸陽樹脂失效后，利用鹽酸進(jìn)行再生，可重復(fù)使用。一次水經(jīng)原水池由一次水泵送入雙介質(zhì)過濾器，除去泥沙、懸浮物等雜質(zhì)后再送入除堿降硬床，脫除大部分鹽類成為酸性水后送至脫碳器上部，該水自上而下流經(jīng)多面球填料層，與底部鼓風(fēng)機(jī)送入的空氣逆流接觸以脫除CO2，脫除CO2后的淺除鹽水進(jìn)入淺除鹽水池，由淺除鹽水泵先送往醇化壓縮機(jī)一段進(jìn)口冷卻器，然后進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)各循環(huán)水作為補(bǔ)水用，根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況，停止補(bǔ)加一次水。

為調(diào)節(jié)淺除鹽水中pH穩(wěn)定在7.0～9.0，減少對設(shè)備、管道的腐蝕，在除堿降硬床后，淺除鹽水池出水總管道上設(shè)置加堿計(jì)量泵。

循環(huán)水處理系統(tǒng)工藝流程示意見圖1。

圖1　循環(huán)水處理系統(tǒng)工藝流程示意

3　運(yùn)行效果

(1)循環(huán)水系統(tǒng)除硬、降堿能夠同步運(yùn)行，去除率達(dá)90%以上；還有除鹽功能，除鹽率在50%～70%。

(2)處理循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水除耗少量電外(0.2 kW·h/t)及酸(HCl)，其他幾乎不消耗。運(yùn)行成本主要是由酸堿費(fèi)、電耗等。每次再生單臺(tái)陽床樹脂用酸(HCl，含HCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%)量<1.5 t。每臺(tái)陽床運(yùn)行周期>24 h(流量約100 t/h)，按HCl價(jià)格500元/t計(jì)，處理水用鹽酸費(fèi)用0.31元/t。外送水經(jīng)加液堿調(diào)節(jié)pH至7～8后送入循環(huán)水系統(tǒng)。按調(diào)節(jié)3 d(即72 h)裝置出水水量7 200 t的pH所耗液堿(約2 000元/t)約100 kg計(jì)，外送水液堿耗費(fèi)用0.03元/t。用于調(diào)節(jié)pH加液堿系統(tǒng)正在完善之中。外加人員工資、折舊費(fèi)等費(fèi)用，循環(huán)水處理系統(tǒng)運(yùn)行成本在0.70元/t左右。

(3)6臺(tái)陽床反洗水送至反洗水池，經(jīng)澄清池回用到一次水池中，提高了水的循環(huán)利用。澄清池運(yùn)行良好，能穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行，出水水質(zhì)符合一次水要求。

(4)循環(huán)水系統(tǒng)主要運(yùn)行壓力：一次水泵出口0.4～0.5 MPa；過濾器進(jìn)口0.24 MPa、出口0.20 MPa；除堿降硬床出口0.12 MPa；淺除鹽水泵出口0.56 MPa。

(5)循環(huán)水系統(tǒng)相關(guān)分析數(shù)據(jù)：除堿降硬床出水pH 3.2～3.6；經(jīng)過處理后的外送水中pH 6.6～7.6(實(shí)測值)，酸度0.3～0.4 mmol/L(以HCl計(jì))，硬度1.2～1.3 mmol/L(以CaCO3計(jì))。

4　經(jīng)濟(jì)效益分析

(1)循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)由現(xiàn)在3倍提高至6倍以上，減少外排水量，節(jié)約一次水補(bǔ)入量。改變補(bǔ)水后平均外排水量60 t/h(循環(huán)水裝置能力：循環(huán)水水量48 000 t/h，旁濾量按2 400 t/h，旁濾反洗量按5%即120 t/h，經(jīng)澄清處理后有一半再返回循環(huán)水系統(tǒng))，節(jié)水200 t/h；以年運(yùn)行時(shí)間8 000 h、一次水1.0元/t計(jì)，年節(jié)水1 600 kt，則年節(jié)約一次水費(fèi)用160萬元。

(2)減少循環(huán)水藥劑(阻垢劑為主)用量。按阻垢劑、殺菌劑的價(jià)格均為8 000元/t、300 kt/a合成氨裝置噸氨消耗藥劑0.6 kg計(jì)，每年需要藥劑費(fèi)用為144萬元。濃縮倍數(shù)提高后，藥劑用量減少50%，每年節(jié)約藥劑費(fèi)用72萬元。

(3)通過系統(tǒng)優(yōu)化升級改造，循環(huán)水更潔凈，外排量明顯減少，進(jìn)一步提高水質(zhì)，大大減輕了環(huán)保壓力。同時(shí)，減少了各冷卻設(shè)備，尤其是壓縮機(jī)冷卻器的堵塞、腐蝕等問題，杜絕設(shè)備頻繁檢修和系統(tǒng)頻繁開停車的弊端，可以大大減少維修費(fèi)用和開停車損失，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

根據(jù)現(xiàn)場往年壓縮機(jī)冷卻器芯子檢修和換熱器沖洗情況，僅此項(xiàng)每年可節(jié)約100萬元。

2016-03-10)