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煉化裝置循環水污染與控制

文檔作者：肖昀斌，李崇勇，武軍文檔來源：中國石油遼陽石化公司		更新日期： 2026年05月11日	點擊數：
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★ 石油化工安全環保技術★
2017年第33卷第6期 PETROCHEMIcAL SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY
煉化裝置循環水污染與控制
肖昀斌，李崇勇，武 軍
(中國石油遼陽石化公司，遼寧遼陽111003)
摘要：煉化裝置廣泛應用水冷器，但水冷器內漏失效不僅是制約裝置長周期運行的瓶
頸．而且因泄漏流失的5--藝介質又污染循環水，加劇裝置設備與管道的腐蝕損傷，由此形成
腐蝕泄漏一污染水質一加劇腐蝕的惡性循環。從水冷器設計的合理性、制造的可靠性、使用
的完好性及水質的符合性等方面對內漏污染循環水的控制進行討論。結果表明：通過合理應
用不銹鋼管束，保證循環水質的監測考核，不僅可以減少水冷器內漏對循環水的污染，而且
可以方便解決碳鋼水冷器管束經常泄漏的難題， 由此支持裝置的長周期運行。
關鍵詞：循環水 內漏污染不銹鋼管柬控制
水冷器廣泛應用于煉化裝置，而循環水是水
冷器冷卻介質的源泉。由于循環水的腐蝕、結垢
及黏泥等問題，在通過水冷器冷卻熱工藝介質的
過程中，難免腐蝕損傷水冷器而產生泄漏失效。
水冷器內漏不但影響裝置的長周期運行，而且流
失的工藝介質污染循環水，惡化循環水的腐蝕、
結垢及黏泥效應，加劇循環水系統的設備與管道
腐蝕。故此，對循環水污染控制的討論，既可為
循環水管理達標提供有效措施，又可為裝置長期
穩定運行提供可靠保證。
1 循環水污染的危害
由于循環水的腐蝕、結垢及黏泥等問題造成
水冷器的泄漏失效，而內漏流失的工藝介質又污
染循環水? ，導致循環水的濁度和COD值上升、
pH值下降、微生物繁殖等水質超標，甚至引起
循環水濃縮倍數降低或腐蝕速率和粘附速率提高
等惡性循環，由此增加水處理難度，影響煉化裝
置的長期穩定運行。
1．1 增加腐蝕因素
由于水冷器所冷卻的工藝介質中含有大量的
腐蝕性成分如H S、NH 等，一旦內漏到循環水
中，硫細菌則將循環水中的硫化物轉化為硫酸：
H2S+O2—}H2O +2S，2S+302+2H2O 2H2SO4；
而硝化細菌將循環水中的氨態氮轉化為硝酸：
2NH，+40：--+2HNO。+H：0；使循環水的pH值降
低，設備與管道處于酸I陛環境而發生嚴重腐蝕。
另外，當內漏的工藝介質中含有機物時，由
于氧化性殺菌劑與有機物反應而被消耗，但為了
控制微生物的繁殖生長，需要增加殺菌劑(如Na．
C10)的投藥量。由于殺菌劑NaC10分解后產生
cl一，使循環水中的cl一含量增加，由此也加劇了
循環水的腐蝕性。
1．2 增加污垢因素
當水冷器所冷卻的工藝介質為有機物或油類
時，一旦內漏到循環水中， 即為微生物提供營
養，促進微生物的繁殖生長，而微生物的代謝產
物不但具有腐蝕性，而且大量生物粘泥附著沉積
在設備與管道表面，使得水處理藥劑不能接觸金
屬表面，既起不到緩蝕作用， 又增加了腐蝕
程度。
另外，由于有機物漏入循環水中，加上微生
物的作用，導致循環水的濁度上升，在水流速低
的部位沉積，也容易引起垢下腐蝕；同時濁度的
上升還消耗了分散劑，降低分散劑的分散效果。
沉積的污垢不僅會降低水冷器的傳熱性能，而且
收稿日期：2017-05．10
作者簡介： 肖昀斌，男，2009年畢業于沈陽理工大
學，學士，在生產監測部從事質量安全環保工作，，
工程師。電話：13941975516．E-mail：xiaoyunbin@
petrochina．coin．cn
★ 石油化工安全環保技術★ 2017年第33卷第6期
還會加劇垢下腐蝕。
2 循環水污染的控制
循環水污染危害的控制應從污染的源頭治
理，其根源是水冷器內漏。煉化裝置的水冷器多
為碳鋼管殼式換熱器，為應對循環水腐蝕碳鋼水
冷器的泄漏失效，上世紀7O年代我國煉化引進裝
置中一些碳鋼水冷器采用了前西德SAKAPHEN涂
層，這是一種酚醛環氧有機硅三元樹脂混配體
系，能耐多種介質的腐蝕，經受住蒸汽沖刷，且
涂層光潔不結垢，使用壽命在10年以上 J。隨
即進行了碳鋼涂層水冷器國產化，并在煉化裝置
上推廣應用，但由于涂料配方及涂裝工藝等問
題，使得國產化碳鋼涂層水冷器的應用效果沒有
達到理想程度，在遼化裝置中沒能得到廣泛使
用。為此，水冷器內漏控制成為煉化裝置長周期
運行所面臨的課題。
2．1 水冷器設計的合理性
針對煉化裝置中碳鋼水冷器腐蝕泄漏頻繁及
碳鋼涂層水冷器應用不理想的問題，水冷器管束
備臺建造時，用戶提出用不銹鋼管束更換碳鋼管
束，但同樣面臨不銹鋼循環水cl一應力腐蝕問題。
對此，文獻[3]從化學工業和電力工業等行業
的不銹鋼水冷器應用的成功案例中找到了答案，
總結出應用不銹鋼管束更換碳鋼管束的水冷器使
用條件：1)循環水應流管程，且出水溫度不超過
45 cc；2)管束的管接頭應連接可靠，并消除殘余
應力；3)水冷器的出水溫度應控制在小于設計
值，并適時清除換熱管內污垢。這就要求水冷器
的設計應合理，從工藝設計選型到機械設計結構
都應滿足這3個條件。
2．2 水冷器制造的可靠性
鑒于水冷器內漏多發生于管束的換熱管與管
接頭等部位，為保證水冷器制造的可靠性，應加
強水冷器管束制造過程的控制，見證并確認質量
計劃的執行：1)換熱管應優選采購資源，并嚴格
執行進廠驗收程序，復驗不銹鋼的化學成分及表
面質量；2)保證換熱管表面不受損傷與污染，下
料尺寸精確，管端應光澤處理；3)完善管板管孔
加工工藝，確保管孔的粗糙度、尺寸偏差尤其是
坡口倒角符合設計要求，并清除端面油污及殘
屑；4)完善管接頭強度焊的工藝評定，確保焊腳
高度符合設計要求，并嚴格按焊接工藝施焊；5)
避免強力組裝，合理消除殘余應力。
2．3 水冷器使用的完好性
用戶應根據循環水對水冷器的腐蝕與結垢特
點，加強使用管理：1)根據設計要求，完善并嚴
格執行安全操作規程，注意控制循環水的進口流
速和出口溫度，適時除垢處理，探索長周期運行
規律；2)建立完善檔案中的運行、檢驗及修理
(管束堵管或更換)記錄，注重檢修時對腐蝕、結
垢及粘泥等狀況的檢查與記錄，關注定期檢驗結
論，合理安排管束的備臺制造，并將使用情況及
改進問題反饋給建造方，不斷完善設計的合理性
與制造的可靠性，保持水冷器的完好狀態；3)建
立水冷器內漏的考核機制，保持循環水系統監測
考核的常態化，通過監測循環水場的水質，排查
水冷器內漏，及時修理堵漏并恢復水質，保證循
環水達標。
水冷器的定期檢驗是使用管理中的重要環
節，而管束的檢驗則是水冷器定期檢驗的重點與
難點，決定水冷器檢驗結論的準確性，關系水冷
器檢修后使用的完好性，影響裝置運行的長期
性。為此，水冷器的定期檢驗應注重管束的全面
檢查，不能僅通過水壓試驗時的未滲漏來判定管束
的檢驗合格，還應根據管束的管接頭及換熱管等重
點部位的檢查結果結合使用情況綜合分析，探討在
合于使用的前提下考慮提前堵管的可能性，由此合
理確定水冷器的安全狀況等級與檢驗結論。
2．4 循環水水質的符合性
循環水的水質直接影響水冷器的腐蝕與結
垢。為解決循環水的腐蝕、結垢和黏泥等問題，
應從源頭控制循環水場管理 j：1)嚴格按規程進
行循環水處理，擇優選用股份公司藥劑評定中心
評定合格并推薦的藥劑，對進廠的化學處理藥劑
進行質量驗收；2)嚴格管理塔池出口濾網，防止
雜物堵塞水冷器，及時清理集水池中污物與淤
泥，定期對旁濾效果進行監’?貝4并定期清理或更換
濾料；3)定期巡檢循環水場，并對循環水的主要
控制指標：濃縮倍數、腐蝕速率、粘附速率、生
物粘泥、pH值及Cl一等離子含量進行檢測，不斷
改進完善循環水處理，使水質符合達標 ，同時
通過水質分析及時發現并修復水冷器泄漏。
(下轉第66頁)
★ 石油化工安全環保技術★ 2017年第33卷第6期
1)進行工程設計核算，確保當在發生極端情
況，大量高壓氣體瞬間進入低壓排污系統時，排
污系統靠近高壓分界點處的管線能夠承受由此產
生的壓力。
2)不在低壓排污系統設置可能導致排污管線
或者排污罐憋壓的隔斷閥。如果已存在這樣的隔
斷閥，則應將其鎖定在“常開”，并將其列入
“開車前的安全檢查表(PSSR)”。
3)進行工程設計核算，確保當在發生極端情
況，大量高壓氣體瞬間進入排污罐時，排污罐的放
空管線能夠將其及時排出，不會導致排污罐憋壓。
5 結論
1)目前從工藝安全的角度來看，天然氣站場
管線高低壓分界和排污系統的設計有比較明顯的
改進空間，應當考慮予以相應的改進，避免因此
可能產生的天然氣泄漏甚至爆炸事故發生。
2)比較天然氣站場管線高低壓分界和排污系
統的國內外設計標準可以看出：滿足設計標準只
是工藝安全設計的最低要求，簡單滿足設計標準
往往并不能保證工藝安全風險得到有效控制。
3)應當對天然氣站場進行全面的工藝安全分
析。工藝安全分析只是確保工藝安全的手段，并
不是目的，只有通過全面的工藝安全分析，才能
將風險控制在合理可行的最低程度。
通過闡述天然氣站場排污系統的設計，并且
通過Bow．Tie方法分析危害性可能導致的事件，
分析導致危害失控的原因，分析是否設置了足夠
的技術或者管理“屏障”將可能性及后果嚴重性
控制到最低合理可行的程度。在進行相關的工藝
設計或者策劃相關的管理系統時，在確保滿足相
關適用標準的情況下，通過進行工藝安全分析，
采納行業良好作業實踐，使本企業的站場工藝安
全風險得到有效的控制。
參考文獻：
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[3] 羅云，樊運曉，馬曉春．風險分析與安全
評價[M]．北京：化學工業出版社，
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(上接第46頁)
3 結語
水冷器內漏與循環水污染密切相關，既相互影
響又相互控制。所以，在控制水冷器內漏的同時控
制循環水污染，加強循環水場監測與管理，為減少
水冷器腐蝕與結垢提供優質源泉。為此，循環水污
染的控制需要水冷器的設計制造、使用管理、定期
檢驗及循環水管理等相關各方的共同努力。
1)水冷器的工藝設計應合理選擇流程，盡可
能水走管程并出水溫度不超過45℃ ；機械設計
應兼顧殼程介質與不銹鋼的相容性，合理選擇不
銹鋼管束；制造過程應加強質量計劃的執行與見
證，保證不銹鋼管束制造的可靠性。
2)加強水冷器的使用管理，嚴格執行操作規
程，合理控制循環水的進口流速和出口溫度，適
時進行管束除垢，檢修時注重管束的定期檢驗，
合理安排管束的備臺建造，不斷完善水冷器設計
的合理性與制造的可靠性，保持水冷器的完好
狀態。
3)加強循環水場監測與管理，根據水質情
況，一方面排查水冷器內漏，及時堵漏避免工藝
介質污染循環水；另一方面及時進行循環水處
理，保證循環水水質符合達標。
參考文獻：
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