荧光示踪技术用于循环冷却水的水质控制

1、荧光示踪技术用于循环冷却水的水质控制王一平(燕山石油化工公司合成橡胶厂,北京102503摘要:燕山石化公司第四循环冷却水厂的水质控制系统引进NALCO公司TRASAR(荧光示踪技术,安装了一套循环冷却水在线监测仪表(主要监测p H值、O R P值和电导率,控制系统根据其输出信号可自动实现加药、加酸、杀菌、排污及补水。实际运行表明,该装置不但从本质上提高了工艺指标控制的合格率,而且节省了系统的自来水用量,降低了药剂消耗。关键词:水质控制系统;在线监测;自动加药;加酸;杀菌中图分类号:X703.1文献标识码:C文章编号:1000-4602(200406-0074-03燕山石化公司合成橡胶厂的第四循

2、环冷却水厂(以下简称四循,引进了一套由NALCO公司开发的循环冷却水TRASAR(荧光示踪技术及附属设施,实现了在线监测自动加药、加酸、杀菌、排污(补水等,将循环冷却水水质控制系统提高到了一个新的水平。1水质控制系统的构成四循的水质控制系统由下述独立单元组合而成:加药自控单元。由过滤器、TRASAR在线监测探头、TRASAR水处理控制器、流量计、PUL2 SA TRON电子计量泵、药剂储罐组成。p H值在线监测自控单元。由过滤器、p H 值在线监测探头、G L I MODEL53控制器、PUL2 SA TRON电子计量泵、硫酸储罐组成。氧化还原电位(ORP在线监测自控单元。由ORP在线监测探头

3、、G L I MODEL53控制器、PUL SA TRON电子计量泵、药剂储罐、混合器组成。电导率在线监测自控单元。由电导率在线监测探头、G L I MODEL53控制器、电磁阀组成,该单元与排污及补水自控系统连锁。2水质控制系统及水处理方案技术特点211TRASAR水处理控制器TRASAR水处理控制器是基于微处理器的控制器,其设计能力可以在一个指定的范围内对模拟量和数字量进行监控,同时增加了电脑对指定区域外的监控。用户可通过电脑设定数值来调节、控制水质。TRASAR技术原理是将具有荧光性能的水处理剂加入到水系统,通过光电倍增管检测荧光信号,将此信号转换成数据信息来控制电子计量泵的工作状态。使

4、用水质稳定药剂的主要功效见表1。表1水质稳定药剂及主要功效药剂名称应用功能N73204分散剂,控制循环水中矿物质的结垢和悬浮物的沉积速度N3456阻垢缓蚀剂,控制腐蚀速度和碳酸钙等结垢浓硫酸控制循环水的p H值次氯酸钠控制微生物生长N7342协助次氯酸钠控制微生物生长212水处理方案的特点采用了含荧光示踪剂的高性能分散剂产品,更好地防止了结垢和悬浮物沉积。采用连续投加杀菌剂的方案控制了微生物生长。该方案的所有产品均可利用自控技术实现药剂投加和药量控制。自动控制包括:阻垢缓蚀剂和杀菌剂的投加,p H值(加酸的控制以及排污和补水的操作等。3新技术的应用过程311设备改造设备改造的目的就是准确控制水

5、质和药剂浓度,以确保药剂浓度和水质指标在要求范围内。设备改造的主要项目和目的见表2。中国给水排水2004Vol.20CHINA WA TER&WASTEWA TERNo.6表2设备改造项目和目的 改造项目目的使用TRASAR技术实现阻垢缓蚀剂的连续、自动、准确监测和投加,并将药剂浓度稳定地控制在要求的范围内增加在线p H计和加酸泵实现加酸自动监测和投加,并准确控制p H值增加在线电导仪和电磁排污阀实现自动排污,并准确控制钙硬度等水质指标在要求的范围内增加ORP仪和杀菌剂加药泵实现杀菌剂的自动投加将氧化性杀菌剂的投加点改到冷却塔的盲区提高氧化性杀菌剂的作用效率采用挂片架安放挂片监测腐蚀速度采用污

6、垢沉积速度测定仪在线监测污垢沉积及结垢控制的效果增加在线液位计和电磁补水阀实现自动补水312操作管理的改变TRASAR成熟的技术使得现场操作相对简单化。工人的工作主要为巡检设备、现场记录在线监测数据和及时补充药剂。313技术服务NALCO公司的技术人员定期、及时地提供现场技术服务,为运行管理提供了很大帮助。4运行情况药剂浓度以含示踪剂的N73204药剂浓度为例,从2001年11月15日应用以来,其浓度的变化在设定值的2%范围内波动(如图1所示。图1药剂浓度波动情况从图1可以看出,经高浓度药剂预处理调整后,循环水中的药剂浓度控制比较稳定,直到2002年7、8月系统停车进行检修。为了进一步降低地下

7、水的用量,2002年10月在补充水中引入了一定比例的化工再生水,并对药剂浓度进行了相应调整。虽然再生水的成分复杂且各组分含量不稳定,但TRASAR控制药剂浓度的变化依然在设定的范围,表明TRASAR技术具有良好的可靠性及抗干扰性。水质指标以p H值、总磷、总铁、余氯及其他水质指标为代表,结合现场监测和换热器解体检查,运行至今循环水的水质控制处于比较稳定的状态。浓缩倍数浓缩倍数的提高意味着排污量和补充水量的减少。四循浓缩倍数在保持水质稳定的基础上控制在5左右,而夏季硬度(Ca2+在短期内曾控制在约1300mg/L。微生物控制过去的杀菌方案是在菌藻大量形成后定期(每周投加杀菌灭藻剂,粘泥剥离下来后

8、再用水大量置换,置换用水量为7503000m3/次,这样既浪费了补充水又过多消耗了药剂。现在杀菌方案是根据在线监测O R P值并根据其输出信号自动控制投加杀菌灭藻剂。在引入再生水后,微生物控制曾有多次反复,如异养菌在2003年4月达到13.5104个/mL,但仍在允许的范围内。铁细菌和硫酸盐还原菌则一直在控制范围内,异养菌控制具体情况见图2。图2异养菌控制情况设备运行情况由于现场严格的操作和NALCO公司良好的技术服务,使各现场在线监测设备运行良好,为实现自动加药和水质控制提供了保证,并且自控设备的使用也有助于提高劳动效率和降低化学品操作的危险性。监测结果中国石油化工总公司工业水管理制度中石化

9、(92生机字21号对循环冷却水的现场监测评定指标见表3。表3腐蚀速度和污垢沉积率评定标准等级腐蚀速度(mm/a污垢沉积率mg/(cm2月级00.046015级0.0460.0931630级0.0930.1163140a.腐蚀速度挂片材质为碳钢,2001年12月2003年11月现场监测腐蚀速度平均为0.033mm/a,其中2002年2月最高为0.072mm/a。从现场的监测结果看,腐蚀速度基本达到级,仅有个别为级。b.污垢沉积率试管材质为碳钢,自2001年12月至今考察现场监测污垢沉积率10.0mg/(cm2月,平均为1. 94mg/(cm2月,说明现场污垢沉积率达到级。5效果验证节约新鲜水四循

10、自应用新技术进行工业化试运行至今已两年,实践表明该系统不但降低了人工劳动量、减少了人为因素造成的误差及提高了冷却换热效率,而且节约了新鲜水。节水包括提高浓缩倍数和改进杀菌工艺两方面。目前浓缩倍数已由2提高到4.55,冷却温差为68,节约补充水量为45m3/h,缓解了厂内用水的紧张局面,取得了较好的经济和社会效益。由电导率在线监测信号控制自动排污,使两年来的月平均浓缩倍数合格率达到90%以上,夏季最高时浓缩倍数曾达到9.0(补充水中有一定量的软化水。在减少了排污量及补水量的同时降低了污水处理费用。提高水质指标合格率一方面由于有计划地控制排污量和补水量,避免了盲目加药,另一方面由于PUL SA T

11、RON电子计量泵根据TRASAR在线监测信号按比例加药,避免了因数据分析滞后而导致加药过量或不足的现象,提高了水中药剂含量的合格率。经济效益新配方药剂费用为102.4万元/a,原配方药剂费用为50万元/a,实际净增药剂费用为52.4万元/a,改变杀菌工艺节约置换水费用(按750m3/周、2.57元/m3计为10.02万元/a,提高浓缩倍数节水费用(按运行8000h/a计为92.52万元/a,则投资回报率为95.69%。加药系统经历了人工加药、连续加药,发展到现在的自控加药,从本质上提高了循环冷却水系统自动化控制水平,但自动化的设备需要有相应素质的人员进行操作,否则难以达到理想的效果。另外,随着IT业的延伸,相信加药方式还会向远程控制及智能化方向发展。参考文献:1范敏,关辉.循环冷却水自动控制加药系统概述及现场应用实例J.工业水处理,1995,15(3:25-28.2蔡超,吴大成,郭睿威.荧光标识水处理剂的研究进展J.工业水处理,2003,23(11:8-10.电话:(01069347278E-mail:wangyiping1958收稿日期:2003-12-20信息