中国石化上海高桥石油化工有限公司 上海市
摘要：循环水系统在日常运行中，常会遇到介质泄漏，导致水质恶化，若不能及时发现和妥善处理，会引起严重问题，如水冷器效率降低、设备腐蚀加剧、冷却塔处理能力下降、药剂消耗量增加等，甚至会使循环水系统停运，生产装置停车。特别是气态介质泄漏初期，水质指标变化不明显，但安全隐患较大。随着泄漏量的增加和时间的延长，与水中物质和药剂发生反应，水质恢复成本较高。所以快速、准确地查到泄漏点，实现自动监测，是维持平稳生产，降低生产成本和提高水处理效果的基本保证。
关键词：循环水系统；气体泄漏；在线监控
ABSTRACT：In the daily operation of circulating water system，the leakage of medium often leads to the deterioration of water quality.If it can not be found and handled properly in time，it will cause serious problems，such as the decrease of water cooler efficiency，the aggravation of equipment corrosion，the decrease of cooling tower treatment capacity，the increase of reagent consumption，etc.，and even the shutdown of circulating water system，production and installation.Stop parking.Especially in the early stage of gaseous medium leakage，the water quality index changes little，but the security risks are large.With the increase of leakage and the extension of time，it reacts with substances and chemicals in water，and the cost of water quality restoration is higher.So quickly and accurately find the leak point，to achieve automatic monitoring，is to maintain stable production，reduce production costs and improve the basic guarantee of water treatment effect.
KEY WORDS：Circulating water system；Gas leakage；On-line monitoring
1.引言
循环水系统的智能化、集成化、可视化、无人化的可持续发展，硬件设备高效化、指标控制精细化、数字信息智能化、运行效果可视化的循环水场是提高中石化循环水系统的核心竞争力。近年劣质原油成为炼油厂的加工对象，增加了工艺物料的腐蚀速率；随着国家对环保的要求不断提高，“零排放”是今后的发展趋势，这也加大了污水回用的难度，原油品质和原水水质的恶化，大大增加了循环水系统泄漏的概率。泄漏导致水质恶化，加剧腐蚀的进一步发生，所以快速、准确地查到泄漏点，实现自动监测，是维持平稳生产，降低生产成本和提高水处理效果的基本保证。
2.物料泄漏对循环水水质的影响
当循环水系统受到物料泄漏后，打破原来在循环水系统所建立的抑制腐蚀、污垢沉积和微生物繁殖的平衡，在短时间内水质迅速恶化。微生物的增加和化学黏泥的形成会加快生物腐蚀和垢下腐蚀；酸性介质的泄漏会引起PH降低，加快腐蚀速度；黏泥和油膜使缓蚀剂很难在金属表面形成保护膜。一旦发生泄漏，会加剧水冷器的腐蚀，造成恶性循环。
物料发生泄漏后，循环水的表观状态如水体颜色、气味和悬浮物等会发生变化，对浊度、PH、游离氯、总铁、油含量、COD、ORP、TOC等检测项目有直接影响，其中浊度、PH和余氯的测定相对便捷，因此成为对泄漏判断的主要途径。
2.1气态烃
当发生气态烃泄漏时，会导致余氯降低，若漏量大，余氯甚至消失，水质不会有明显的颜色变化。一般通过色谱分析可确定泄漏组分，分析水冷器进出口的COD或TOC判断泄漏点。
2.2液化气、富气
泄漏初期循环水外观无明显变化，浊度增幅小，甚至降低。持续一段时间后，水逐渐呈土黄色，若漏量大，浊度升高，余氯降低。一般富气含硫化物，会导致碱度和PH值下降，硫化物、硫酸根离子浓度增大。一般通过色谱分析可确定泄漏组分，分析水冷器进出口的COD或硫离子浓度判断泄漏点。
2.3丙烯
泄漏初期循环水水质指标变化不明显，仅溶解氧变化明显。随漏量增加和时间增长，水体呈黄色浑浊状，余氯降低，浊度升高，出现黄色乳化状漂浮物。分析水冷器进出口的COD、溶解氧或TOC判断泄漏点。
2.4芳香烃
泄漏时一般产生乳化现象，浊度和油含量上升，和水中物质发生反应后，出现不同颜色。但短期内水质无明显变化，持续泄漏后，浊度和黏泥量上升。一般通过紫外光分析仪作为监测手段，分析水冷器进出口的COD或TOC判断泄漏点。
2.5氢气
泄漏时间较短时，或少量泄漏时，很难发现，漏量大或随时间延长，回水管线上有气体，水的浊度和黏泥量缓慢上升。一般通过可燃气检测仪判断泄漏点。
2.6气态介质泄漏查找的难度
经验的积累和日常数据的掌握能有效判断泄漏并处理，但在实际生产过程中仍旧难以快速和准确查到物料泄漏点。
（1）在线分析仪对微量泄漏不敏感
（2）一般的在线分析仪作用单一，无法对多种气态类介质监测
（3）泄漏初期循环水水质指标变化不明显
（4）悬浮物和黏泥影响在线分析仪的分析数据
（5）应急处理措施对水质造成冲击，难以比对在线数据
3.气体监测的重要性
循环水系统中发生气体泄漏大多会消耗循环水中余氯，大量气泡还会破坏管壁保护膜，且对生产安全存在极大隐患。目前排查生产装置是否泄漏气体的主要方法是人工到每套装置的循环回水总管上采样，将采样管防止在水杯中，观察是否有气泡。此方法简单易行，但在采样点较多的大型炼化区域，此法耗时。待气体泄漏量大或随时间延长，引起循环水浊度升高、余氯降低，发现异常之后，水质已恶化，难以及时发现泄漏点。
3.1监控装置的构成
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上图所示为监控装置的基本组成，目前对浊度、PH、游离氯、总铁、油含量、COD、ORP、TOC等在线监测都如上图所示，不再详述。
3.2气体在线监测原理
针对普通在线仪表难以捕捉气态介质泄漏，我们致力于研究针对监控气体泄漏的在线监控装置，配合测量仪的使用，能够连续、即使、准确、直观地检测出泄漏物的浓度，通过智能芯片的运算，根据设定值范围，给出可能的泄漏点。
监测原理示意图：
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（1）通过调节阀1和调节阀2的开度控制流量
（2）通过转子流量计和可燃气/VOC/硫化氢等测量仪能估算泄漏量
（3）当观测斗内有气泡时，则判断有气体泄漏
（4）正常运行时，观测斗和内斗里充满水，电导率仪测得循环水电导，一旦发生泄漏，倒扣的内斗聚集气体，气体将水顶出内斗。此时内斗里会被气体充满，电导电极接触不到水，显示异常，则能通过电导仪的数值突变实现自动报警。
（5）浮球式溢流阀能在高液位时实现溢流，避免水箱液位高于观测斗
（6）判断1：观测斗内有气泡，但可燃气/VOC无报警，则可能是漏氮气或压缩风
判断2：观测斗内有气泡，可燃气/VOC报警，则漏可燃气类介质
3.3气体监测仪优点
（1）观察直观。因监测仪非受压容器，壳体可采用透明玻璃，便于肉眼观测是否有气泡、检测探头是否受污染。监测仪可放置在百叶箱能，防止阳光直射，而滋生藻类。
（2）兼容性良好。因设置流量计和电磁阀，可与监测挂片、压力降管等兼容。因流通性好，可与配置红外光油分析仪、紫外光芳香烃分析仪兼容。水箱内也可配置PH电极、浊度仪等，可配置成一体式监测站。
（3）经济性好。可根据可能的泄漏介质更换便携式检测仪，一台监测仪可分析可燃气、硫化氢、VOC等。
4.监测仪的优化和发展方向
在线分析浊度、电导、PH、药剂浓度、ORP、游离氯、COD、腐蚀率、油含量等水质项目，结合流量、压力、温度等运行参数的数据采集，实现自动加药、自动补水、自动排污、自动变频调节、远程启停机泵。通过异常数据比对，识别物料泄漏。实现循环水操作智能化和无人化。
企业内部数据共享，检维修记录、换热器台账、ERP数据等录入中石化终端系统，总部端在采集企业端的数据后，对各企业大数据集成，通过云计算逐步实现远程技术指导、故障预警等功能。
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企业端的数据接入移动端，实时掌握现场情况。开发石化行业PDA，集信息的输入、存储、管理和传递于一体，通过条码扫描、射频识别等技术手段，对在线监控设备、水冷器等设备进行管理、维护、保养，如仪表标定、仪表波长、仪器充放电、防冻液状况、记忆储存、水冷器介质、检维修记录等。
参考文献：
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[4]郑书中 张泰山 程峰.示踪型阻垢分散剂及在线监控装置研究[D].天津：天津化工研究设计院2001
作者简介：
顾文潇（1986-08），男，汉族，籍贯：崇明。