浅谈循环冷却水系统中的预膜处理

（大庆石化公司炼油厂，黑龙江 大庆 163711）

摘   要：大庆石化公司炼油厂供水车间的循环冷却水系统，在长期运行中出现结垢、腐蚀等问题，需要进行清洗预膜处理。本文结合实际工作情况，对预膜处理的重要意义进行分析，并提出循环冷却水系统中进行预膜处理的具体措施，以实现循环冷却水系统的长期、稳定、高效运行，提升经济效益与社会效益。

关键词：循环冷却水；清洗；预膜

预膜是循环冷却水处理技术的重要应用环节，可有效提高循环水系统的安全、稳定运行效率。通过预膜处理，可在系统中的管道金属表面和换热设备中形成较薄的保护膜，发挥抗腐蚀的作用。目前，我国应用较多的预膜方案主要有两种：一是专用配方方案。常使用聚磷酸盐和锌盐作为预膜的原料，该套方案的性能良好，但是操作过程与转换过程较为复杂，在置换过程中形成较大的水资源浪费，控制效果不佳；二是提高水稳剂浓度的方案^[1]。采用2-4倍的正常运行水稳剂浓度，作为预膜的原料，在高浓度状态下运行一段时间，逐渐将浓度降到常规参数。应用该套方案，操作过程与管理手段相对简单，结合循环冷却水系统的实际情况，优化选择水稳剂类型，可达到良好的预膜效果，已成为未来发展的必然趋势。

1 应用预膜处理的重要意义

所谓清洗预膜，主要应用有机分散剂、有机酸等化学药剂，在化学反应作用下，对循环冷却设备以及管线中依附的油污、粘泥、沉积物、水垢等实行疏松、溶解与分离，保持设备表面的清洁度，同时在循环冷却水系统中加入预膜剂，事先在金属表面形成一层保护膜，发挥耐腐蚀作用。

供水车间的第一循环水场的循环水量约为7kt/h，主要负责常减压一套车间、重油催化二车间等装置的的供水任务。由于该系统的补充水腐蚀性较强，其硬度小、碱度高，同时在日常运行中经常发生漏油事件，当油漏入循环冷却水系统中，对系统中的水质产生污染，最终形成粘泥，腐蚀了生产装置中的管线及相关设备，不利于生产效率的保证^[2]。针对这一实际情况，供水车间利用设备检修的机会，采取化学清洗法，去除了其中的锈瘤与污垢，并实施预膜处理，极大提升循环水管线和换热设备的抗腐蚀能力，可确保设备的长期稳定运行，延长使用寿命。

2  循环冷却水系统的清洗和预膜

在停车之前，对循环冷却水系统实行不停车清洗办法，可有效清除系统中的腐蚀物或者粘泥；然后在开车时进行预膜处理，对循环水系统的保护效果更强。

2.1 准备工作

（1）以人工、机械等方式，对系统中的杂物进行清理；调试、吹扫换热设备，将循环冷却水系统关闭；

（2）将系统冲洗干净，查明泄漏点，如果发现泄漏，及时维修处理；

（3）当完成冲洗置换工作之后，排水口的浊度将下降到20NUT以下，铁的浓度则下降到3mg/L，此时将需要进行预膜处理的药剂放到投入位置[3]；

（4）停止旁滤池的运行，如果系统中存在仪器、仪表等设备，可在不对正常生产造成影响的情况下，在清洗过程中进行隔离处理；

（5）在集水池中进行补水处理，只要确保系统中的水可满足循环泵的抽取需求即可，以实际循环速度来看，水的流速应控制在1.5m/s以上；

（6）在正式进行清洗和预膜处理之前，应该对循环冷却水的总碱度、总铁度、钙硬度、电导率、PH值等进行监测。

2.2 停车前的清洗

该系统中应用的清洗剂主要为浓度120mg/L的“1227”及HEDP；其中“1227”的表面活性较强，可对系统实现粘泥剥离与清洗功能；HEDP的整合性能良好，可对系统进行清洗，包括碳酸盐垢及腐蚀产物[4]。具体操作过程如下：在循环水泵停止运行之前的72h，降低循环水的浓缩倍数，将排水阀关闭，并分别在配水池的加药口注入“1227”和HEDP，持续运行24h。在这一运行过程中，分别对水的浊度、pH值、总铁量等进行测量与分析，最终以浊度及总铁量的变化程度来判断清洗的效果以及清洗结束的时间。具体数据如表1所示：

表1：停车前清洗情况下的水质变化  

2.3 开车前的清洗

首先，人工清除配水池及塔池中的泥沙、污垢等，再将水注入到循环冷却水系统中，将水泵开启，运行约2-3h时间，将系统中存在的各种杂物冲刷到塔池中，等到冲洗水排放干净后，在塔池的池底会沉淀各种焊渣、泥沙等杂物，则证明清水效果良好，再由人工对杂物进行清除[5]。接下来，向循环冷却水系统中注水，等到注水达到预先设定的水位，将补水阀关闭，启动循环水泵，并分别注入六偏磷酸钠和“1227”约100mg/L，以及七水硫酸锌25mg/L，当完成药剂清洗后，保持系统运行24h。在这一运行过程中，分别对水的浊度、pH值、总铁量等进行测量与分析，分析结果如表2所示。

表2：开车前清洗情况下的水质变化

如表2所示，水中铁离子的总浓度最高可达到2.47mg/L，则证明清洗效果良好。但是浊度的变化不明显，这主要由于在停车前清洗时，已经人工清除了大量的杂物，如果不经过这一步骤而直接进行预膜处理，铁离子含量势必制约预膜效果。

2.4 预膜处理

当循环水系统中完成加药工作，并处理结束，则将系统中的清洗水置换。当水中的总铁浓度趋向1mg/L时，则置换工作停止，开始进入预膜处理阶段。在吸水口位置一次性加入无水氯化钙，补充循环水中的钙离子约50-70mg/L，同时加入40mg/L的七水硫酸锌和150mg/L的六偏磷酸钠[6]；等到观察一段时间后，缓慢倒入硫酸，将循环水的pH值控制在5-6范围内，持续运行约40h；如果pH值已经达到5-6，就可在塔池中进行监测，判断并评价预膜效果。

经大量的预膜实践表明，除了预膜剂会对预膜效果产生影响之外，pH值以及硬钙也是影响预膜效果的主要因素。如果预膜水质中pH值在7.0以上，那么监测试片中产生的蓝光膜并不明显，仅表现为监测试片的本色，则表示预膜效果不理想；反之，如果预膜的水质pH值在5.0以下，且监测的试片表现为锈色，硫酸铜的显色试验时间在10-30s，效果也并不好[7]；而水中的硬钙在80mg/L以上或者50mg/L以内，预膜效果不佳。

3  预膜的效果分析

有关预膜效果的评价，其标准在于观察挂入铜合金、不锈钢、碳钢等预膜情况。经过预膜处理的碳钢刮片，可以利用硫酸铜溶液进行滴液试验，一般变色时间在10s以上。在化验室中，配置15%氯化钠＋5%硫酸铜溶液[8]，进行滴定试验。供水车间采取的预膜方案与当前国内大多数预膜方案有所不同，没有投入大量的缓蚀剂，仅形成了一层较薄的预膜保护层，但是更加注重预膜处理之后的系统缓蚀功能。通过对放入预膜之前以及滴定过程中的挂片进行观察，预膜挂片的平均变色时间约25s，可通过肉眼分辨挂片上是否产生彩色的有膜层，若预膜挂片中硫酸铜的点滴实验时间在10s以上[9]，则与国家标准相符。

4  结论与建议

本文结合具体的循环冷却水系统中预膜处理工艺进行分析，现提出以下结论与建议：

（1）通过预膜处理工艺，可较好地清洗循环冷却水系统，尤其对铁锈、碳酸钙、粘泥等去除效果良好，在实际运用中具有良好的推广价值；

（2）对于同一个系统来说，即使使用的缓蚀剂相同，没有经过预膜处理和经过预膜处理的设备，缓蚀效果截然不同。经过预膜处理的设备，明显腐蚀速度减慢，有效缓解由于循环水对管线和设备造成的快速腐蚀，延长设备的使用寿命，减少由于故障停机而产生的损失[10]。因此，必须在循环冷却水系统的应用初期，加强对清洗预膜工作的重视；

（3）对于循环冷却水系统来说，除了在正式开工之前进行预膜处理，在以下情况时也要进行二次预膜：①冷却水系统或者旧热器进行清洗之后，尤其适用酸清洗的情况；②以现场实际控制情况来看，结合在线监测及化验分析情况，获得PH值，如果平均值为6-7范围内，则成膜效果较好；③当换热设备在空气中暴露超过12h或者停水4h以上。

（4）建立并完善档案记录与管理制度，其中包括每天的药剂消耗量、水质检查数据、主要换热器的温差等，定期对数据进行分析，及时发现问题、及时处理；

（5）积极应用现代化控制技术，包括在线仪表控制加药、在线分析药剂等；多选用科技水平高、质量良好的设备，确保加药装置、监测设备运行的可靠性，严厉避免出现加酸不足或者过量加酸等事故。

参考文献

[1] 刘红梅、孟辉、王洪斌.循环冷却水处理工艺及系统管理的实际应用[J].2008年全国热工节能减排技术交流会.2008

[2] 黎素平、鲁进彦.化学清洗预膜在循环水处理中的应用[J].甘肃科技纵横.2010（1）

[3] 冯金艳.循环冷却水系统预膜过程中总磷含量测定方法改进[J].大氮肥.2011（2）

[4] 纪东东.新建循环水系统清洗预膜及相关问题探讨[J].广州化工.2010（11）

[5] 胡丽华.免化学清洗预膜方案在循环水系统中的应用[J].给水排水.2007（7）

[6]吴彬.在线清洗聚合工序中循环冷却水系统的有效方式及效果[J].聚氯乙烯.2009（11）

[7] 马明德、梁福成.循环水系统冷态运行出现的问题及其处理[J].中国科技财富.2010（24）

[8] 张伟星、杨文林、邢利群.循环冷却水系统化学清洗预膜技术的应用[J].中国氯碱.2010（8）

[9] 李本高，傅晓萍、龙军主编.工业水处理技术（第九册）[M].北京：中国石化出版社.2005

[10] 庄绍祖.多功能清洗预膜剂在工业循环水不停车清洗中的应用[J].清洗世界.2006（1）

作者简介：王英伟（1984—），黑龙江省大庆市大庆石化公司炼油厂供水车间，邮编163711；大学，助理工程师。