炼油厂循环水场节水措施的探讨

摘 要：水资源成为制约炼油厂的重要因素之一。如何节水用水，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

循环水场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。

一、工艺流程简述

炼油厂通常采用间冷开式循环冷却水系统。从工艺冷换设备返回的循环热水利用余压进入冷却塔上部，经过蒸发传热和水气接触散热后滴落至塔底流入冷水池，经泵加压供至用户循环使用。循环水场主要包括冷却塔、循环水泵、旁流水处理设备、加药设备、监测换热设备、塔底水池、冷水池等。炼油厂循环水量较大，冷却塔多采用逆流式机械通风冷却塔。

二、水损失分析

循环水系统的水损失主要包括蒸发、风吹、系统排污、反洗排水、系统渗漏、不可回收水等。

1.蒸发损失

蒸发是冷却塔降温的主要手段之一。水气化过程吸收热量。蒸发量与液相表面的温度、气压、气流速度、表面积等有关。

2.风吹损失

水与空气接触换热的过程中，少量水滴随气流一并从冷却塔风筒排出。风吹损失与风速、冷却塔内收水器有关。

3.系统排污

蒸发浓缩使循环水系统的含盐量不断增加。若不加以控制，将加速冷换设备的腐蚀。为了维持循环水系统的含盐量，需人为排放一部分循环水。系统排污量与补充水的水质、循环水系统的浓缩倍数有关。

4.反洗排污

旁流水处理设备反冲洗时排放的污水。

5.系统渗漏

循环水系统的管道、设备、水池等的渗漏损失。

6.不可回收水

部分冷换设备使用后，因压力不足无法返回、需就地排放的少量循环水。

三、补充水种类

1.新鲜水

新鲜水来自市政供水管网或炼油厂的净水场。新鲜水通常含盐量及电导率较低，水质较好，有利于提高循环水的浓缩倍数。

2.回用水

回用水来自炼油厂或市政的再生水处理场。经深度处理后满足回用水水质的标准。

3.其他水

其他补充水包括凝结水、锅炉排水、除盐水等。

四、节水措施

1.工艺设计

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 [1]。炼油厂循环水含盐量小于2000mg/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。

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960 m3/h，处理后污水的回用量为300 m3/h，年节约用水约260×104 m3。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 [2]。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。常用的脱盐设施有反渗透、电渗析、离子交换等。

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。（a）部分循环水用于冷却拟排放的凝结水，可采用水箱混合后，经泵加压返回到循环水系统。（b）锅炉排污水水质较好，降温后可用作循环水系统的补充水。（c）除盐水系统的反冲洗水，收集后用作循环水系统的补充水。（d）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。

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.设备选型

2.1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⑤。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9.5 m3/h。

2.2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10～25 m3/h。

3.运行管理

3.1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。

3.2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。（a）通过循环水的电导率参数自动控制系统排污量；（b）通过药剂浓度控制缓蚀阻垢剂的投加量；（c）通过循环热水的余氯参数控制氧化型杀菌剂的投加量；（d）通过循环水的pH参数控制硫酸的投加量；（e）通过程序控制非氧化杀菌剂计量泵定时启停。

五、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。

作者简介：张铁刚（1979-），男，陕西渭南人，高级工程师，主要从事石油化工水处理工程设计。