專利名稱：：循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及分別為發(fā)電、煉油和化工裝置提供循環(huán)冷卻水的三個循環(huán)冷卻水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的處理方法，屬于循環(huán)冷卻水處理工藝領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：冷卻水是工業(yè)企業(yè)不可缺少的公用工程，是用水大戶。將冷卻水處理后循環(huán)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(chǎn)裝置長周期正常運(yùn)行；另一方面節(jié)約工業(yè)水98%以上，減少更大數(shù)量的排污，對保護(hù)水資源、保護(hù)水環(huán)境、降低生產(chǎn)成本具有巨大的效益。目前大型綜合企業(yè)含有煉油、化工和發(fā)電等多套生產(chǎn)裝置，因此企業(yè)設(shè)有多個循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，分別為煉油、化工和發(fā)電裝置提供循環(huán)冷卻水。敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是發(fā)電生產(chǎn)過程中應(yīng)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(shè)備中散發(fā)至大氣，即在水與空氣接觸的條件下進(jìn)行冷卻，然后回至熱交換器中，重復(fù)其傳遞熱量的過程。循環(huán)水系統(tǒng)中的主要設(shè)備有冷卻塔、循環(huán)水泵及熱交換器。目前冷卻塔主要設(shè)計(jì)成雙曲線型的自然通風(fēng)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(jié)水，內(nèi)壁則與冷卻水相接觸。凝汽器由于其熱交換量大，大多數(shù)采用銅合金和鈦合金制造。發(fā)電裝置循環(huán)冷卻水水質(zhì)穩(wěn)定，沒有其他物質(zhì)的泄漏。石油化工工業(yè)是以原油為資源，生產(chǎn)化工產(chǎn)品的工業(yè)體系，是能源和原材料工業(yè)的重要組成部分，是我國工業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)。石化工業(yè)以乙烯裝置為龍頭，其下游包括化纖、聚烯烴、化工原料、大化肥、橡膠等裝置。石化生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)特點(diǎn)是(l)生產(chǎn)規(guī)模大、設(shè)備多，特別是高溫高壓設(shè)備多；(2)生產(chǎn)原料與產(chǎn)品易燃易爆；(3)成套技術(shù)成為技術(shù)發(fā)展的主流；(4)為石油化工配套的輔助行業(yè)多，如動力、計(jì)算機(jī)、空分裝置等；(5)三大合成材料產(chǎn)品量大、需求多。根據(jù)石油化工裝置的特點(diǎn)，裝置的水冷卻器多以浮頭式和固定管板式為主，材質(zhì)也根據(jù)換熱介質(zhì)的不同有所變化，多數(shù)以不銹鋼和銅合金為主，少數(shù)為碳鋼。由于換熱設(shè)備多為不銹鋼和銅合金，循環(huán)水系統(tǒng)存在的主要問題是結(jié)垢，不是腐蝕，不易發(fā)生設(shè)備腐蝕穿孔造成換熱介質(zhì)的泄漏。另外，換熱介質(zhì)多數(shù)是化工原料和低碳烴類物質(zhì)，發(fā)生泄漏僅造成循環(huán)水的pH值等發(fā)生變化，對循環(huán)冷卻水水質(zhì)影響較小，水質(zhì)比較穩(wěn)定。石油煉制裝置包括常減壓、氣體分流、催化裂化、催化重整、加氫裂化、延遲焦化等裝置，石油煉制工業(yè)是以原油為原料，經(jīng)過加工生產(chǎn)出高辛烷值的輕質(zhì)油品和化工原材料。煉油裝置的水冷卻器數(shù)量多，大多數(shù)水冷器的材質(zhì)為碳鋼。換熱介質(zhì)多為油類等有機(jī)物質(zhì)，若發(fā)生換熱介質(zhì)泄漏，循環(huán)水中會含有油類物質(zhì)，其對水質(zhì)控制帶來很多危害。如，由于油膜導(dǎo)熱性極差，粘附在管壁上會影響傳熱效果，并且會阻止緩蝕劑和金屬表面的接觸，使保護(hù)膜不能形成或者保護(hù)膜不完整而導(dǎo)致局部腐蝕。油是微生物的營養(yǎng)源，由于油的存在將增加微生物的活性，在油污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，石油煉制裝置的循環(huán)冷卻水水質(zhì)最難控制，水中成分最復(fù)雜。目前，企業(yè)對于這些循環(huán)水系統(tǒng)采用獨(dú)立處理的運(yùn)行方式來滿足各生產(chǎn)裝置的運(yùn)行，即每個循環(huán)水系統(tǒng)獨(dú)自補(bǔ)水、獨(dú)自排污、獨(dú)自在某一濃縮倍數(shù)下運(yùn)行。企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)節(jié)水目標(biāo)，往往是將所有的循環(huán)水系統(tǒng)都控制在較高濃縮倍數(shù)下運(yùn)行，造成所有的循環(huán)水系統(tǒng)的水質(zhì)較差，導(dǎo)致循環(huán)水處理難度都增大，處理效果難以保證。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是對擁有分別為發(fā)電、煉油和化工生產(chǎn)裝置提供循環(huán)冷卻水的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的企業(yè)，提出一種有利于保證三個循環(huán)水系統(tǒng)處理效果的優(yōu)化運(yùn)行方法。本發(fā)明提出的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行方法包括發(fā)電裝置的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在低濃縮倍數(shù)運(yùn)行，其排污水作為化工循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)水，化工系統(tǒng)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在較高的濃縮倍數(shù)下運(yùn)行，其排水作為煉油循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)水，煉油裝置的循環(huán)水系統(tǒng)在最高的濃縮倍數(shù)下運(yùn)行，系統(tǒng)的排水直接外排。發(fā)電、化工和煉油裝置的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)n發(fā)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(huán)冷卻水系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行時的濃縮倍數(shù)，MpM2按照下式計(jì)算"煉油—l)x五發(fā)電Mt=二珠油「,■:屯+1(1)五發(fā)電+五化工+五煉油M=(w煉油—丄)x(五發(fā)電十五化工)|工。)五發(fā)電+五化工+五煉油式(1)和(2)中，ESft、E化工和E煉油分別是發(fā)電、化工和煉油三個循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的蒸發(fā)水量，單位mVh。三個系統(tǒng)的蒸發(fā)水量可以根據(jù)下式計(jì)算五=-(3)580式(3)中，R表示循環(huán)水量，單位m3/h;At表示出進(jìn)口溫差，單位t:。當(dāng)發(fā)電、化工的循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)r^^r^工分別等于MpM2時，系統(tǒng)達(dá)到濃縮倍數(shù)后，只需在發(fā)電循環(huán)水系統(tǒng)加入水處理藥劑，化工和煉油循環(huán)水系統(tǒng)無須再加入藥劑，而且發(fā)電和化工循環(huán)水系統(tǒng)的排水不需進(jìn)行凈化處理，直接排入下一個循環(huán)水系統(tǒng)中。當(dāng)發(fā)電和化工循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)n發(fā)電、n化工分別大于M"M2時，系統(tǒng)達(dá)到濃縮倍數(shù)后，發(fā)電、化工和煉油三個循環(huán)水系統(tǒng)均需補(bǔ)加水處理藥劑，保證循環(huán)水系統(tǒng)中的藥劑使用濃度，滿足循環(huán)水系統(tǒng)的正常運(yùn)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復(fù)合劑，優(yōu)選有機(jī)膦酸鹽、膦羧酸鹽、鋅鹽和含丙烯酸-2-丙烯酰胺基的多元共聚物中的一種或多種。本發(fā)明具有以下特點(diǎn)a.采用本發(fā)明的運(yùn)行方法，保證了三個循環(huán)水系統(tǒng)水處理藥劑的最佳效果。b.當(dāng)發(fā)電、化工和煉油三個循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用本發(fā)明的方法運(yùn)行，補(bǔ)水總量和藥劑總量均不多于三個循環(huán)冷卻水獨(dú)立運(yùn)行的補(bǔ)水總量和藥劑總量。具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但并不因此而限制本發(fā)明。實(shí)施例1實(shí)驗(yàn)水質(zhì)采用中原某石化公司循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水，主要數(shù)據(jù)如表1所示，公司含有三個循環(huán)水系統(tǒng)分別為發(fā)電、化工和煉油裝置提供循環(huán)冷卻水，三個循環(huán)水系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，濃縮倍數(shù)最高可達(dá)6.0左右。表中數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)場水是高硬高鹽水，屬強(qiáng)結(jié)垢性水質(zhì)。表1實(shí)驗(yàn)水質(zhì)主要數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>按照中國石油化工總公司《冷卻水分析和實(shí)驗(yàn)方法》中的407法進(jìn)行動態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)的循環(huán)水量為150L/h，進(jìn)出口水的溫差為l(TC?，F(xiàn)場水用硫酸調(diào)節(jié)堿度后作為動態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充水。試管不預(yù)膜，試管內(nèi)水流速控制在0.8m/s，進(jìn)水溫度控制在32°C，出水溫度控制在40°C42t:，濃縮倍數(shù)控制在6.0±0.2，系統(tǒng)中復(fù)合水處理劑的使用濃度為100mg/L。對于動態(tài)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)的循環(huán)水量和進(jìn)出口水的溫差可以按照公式(3)計(jì)算系統(tǒng)的蒸發(fā)量。E=(150X10)/580=2.6L/h由于動態(tài)模擬試驗(yàn)裝置系統(tǒng)的循環(huán)水量和進(jìn)出水溫差相同，故E發(fā)電=E化工=E煉油=2.6L/h三個循環(huán)水系統(tǒng)按照本發(fā)明的方法運(yùn)行，煉油循環(huán)水系統(tǒng)控制濃縮倍數(shù)為6.0±0.2，復(fù)合水處理藥劑的使用濃度均為100mg/L，根據(jù)公式(1)和公式(2)計(jì)算如下M丄=[(6.0-1)/3]+1=2.7M2=[(6.0—1)X2/3]+1=4.3發(fā)電循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)控制范圍2.7《nSft<6，化工循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)控制范圍4.3《nftI<6。取發(fā)電循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)為3.0±0.2，化工循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)為4.5±0.2，煉油循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)控制為6.0±0.2時，15天的動態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2。表2結(jié)果顯示，發(fā)電和化工系統(tǒng)在較低濃縮倍數(shù)下運(yùn)行，處理效果好于煉油系統(tǒng)高濃縮倍數(shù)下運(yùn)行的效果。表2動態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例2實(shí)驗(yàn)水質(zhì)和試驗(yàn)條件同實(shí)施例1，根據(jù)實(shí)施例1的計(jì)算，發(fā)電循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)控制范圍2.7《nsft<6，化工循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)控制范圍4.3《nftI<6。取發(fā)電循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)為3.5±0.2，化工循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)為5.0±0.2，煉油循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)控制在6.0±0.2時，15天的動態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3。表3結(jié)果顯示，發(fā)電和化工系統(tǒng)在較低濃縮倍數(shù)下運(yùn)行，處理效果好于煉油系統(tǒng)高濃縮倍數(shù)下運(yùn)行的效果。表3動態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例3實(shí)驗(yàn)水質(zhì)和試驗(yàn)條件同實(shí)施例1，根據(jù)實(shí)施例1的計(jì)算，發(fā)電循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)控制范圍2.7《nSft<6，化工循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)控制范圍4.3《nftI<6。取發(fā)電循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)為2.7±0.2，化工循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)為4.3±0.2，煉油循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)控制在6.0士0.2，發(fā)電、化工和煉油三個系統(tǒng)達(dá)到濃縮倍數(shù)后，三個系統(tǒng)的排污量相同，只需在發(fā)電系統(tǒng)補(bǔ)充水處理藥劑就可以滿足化工和煉油循環(huán)水系統(tǒng)藥劑的使用濃度，其他二個系統(tǒng)無須再補(bǔ)充水處理劑，操作簡便。15天的動態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4。表4結(jié)果顯示，發(fā)電和化工系統(tǒng)在較低濃縮倍數(shù)下運(yùn)行，處理效果明顯好于煉油系統(tǒng)高濃縮倍數(shù)下運(yùn)行的效果。表4動態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行方法，包括發(fā)電裝置的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在低濃縮倍數(shù)運(yùn)行，其排污水作為化工循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)水，化工系統(tǒng)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在較高的濃縮倍數(shù)下運(yùn)行，其排水作為煉油循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)水，煉油裝置的循環(huán)水系統(tǒng)在最高的濃縮倍數(shù)下運(yùn)行，系統(tǒng)的排水直接外排。2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，發(fā)電、化工和煉油裝置的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)n發(fā)電、n化工和n煉油滿足以下條件<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中，n煉油是煉油裝置循環(huán)冷卻水系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行時的濃縮倍數(shù)，MpM2按照下式計(jì)算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>式(1)和(2)中，E，、E化工和E自分別是發(fā)電、化工和煉油三個循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的蒸發(fā)水量，單位mVh。3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，發(fā)電、化工和煉油三個系統(tǒng)的蒸發(fā)水量根據(jù)按照下式計(jì)算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>式(3)中，R表示循環(huán)水量，單位mVh;At表示出進(jìn)口溫差，單位t:。4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)發(fā)電、化工的循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)分別等于M^M2時，系統(tǒng)達(dá)到濃縮倍數(shù)后，只需在發(fā)電循環(huán)水系統(tǒng)加入水處理藥劑，化工和煉油循環(huán)水系統(tǒng)無須再加入藥劑，而且發(fā)電和化工循環(huán)水系統(tǒng)的排水不需進(jìn)行凈化處理，直接排入下一個循環(huán)水系統(tǒng)中。5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)發(fā)電和化工循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)分別大于M^M2時，系統(tǒng)達(dá)到濃縮倍數(shù)后，發(fā)電、化工和煉油三個循環(huán)水系統(tǒng)均需補(bǔ)加水處理藥劑，保證循環(huán)水系統(tǒng)中的藥劑使用濃度，滿足循環(huán)水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。6.按照權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，所說的水處理藥劑選自有機(jī)膦酸鹽、膦羧酸鹽、鋅鹽和含丙烯酸_2-丙烯酰胺基的多元共聚物中的一種或多種。全文摘要循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行方法，包括發(fā)電裝置的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在低濃縮倍數(shù)運(yùn)行，其排污水作為化工循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)水，化工系統(tǒng)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在較高的濃縮倍數(shù)下運(yùn)行，其排水作為煉油循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)水，煉油裝置的循環(huán)水系統(tǒng)在最高的濃縮倍數(shù)下運(yùn)行，系統(tǒng)的排水直接外排。當(dāng)發(fā)電、化工和煉油三個循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用本發(fā)明的方法運(yùn)行，補(bǔ)水總量和藥劑總量均不多于三個循環(huán)冷卻水獨(dú)立運(yùn)行的補(bǔ)水總量和藥劑總量，并且只有煉油循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)較高，水質(zhì)較差，處理難度較大，而發(fā)電和化工二個循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)均較低，水質(zhì)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(yōu)先權(quán)日2008年11月20日發(fā)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(xué)研究院