中国石油化工股份有限公司天津分公司化工部生产科 天津 300271
摘要：本文通过某石化公司化工装置动力站化学制水控制系统（PLC)关键数据来分析除盐水制水消耗，找出影响消耗的关键点，并制定相应措施。
关键词：离子交换器；PLC；酸碱耗；中和水量；再生水耗
一、概述
某石化公司化工装置动力站化学水处理工段水源采用天津宝坻县深井水（水质的平均含盐量为342mg/L，碱度4.51mmol/L,硬度4.76 mmol/L。），经水务部供水装置预处理去除水中的悬浮物和胶体物质后，送至我站化学水处理工段，再经动力站化学水工段处理去除水中的各种溶解物质，使水得到净化，水质达到一定的要求后送至用户。动力站化学水处理为一级除盐加混床处理工艺。一级除盐采用的是逆流再生双层床水处理工艺，设有七台阳床、四台除碳器、七台阴床。二级除盐采用的是混床处理工艺，设有四台混床。但近期在实际运行中发现除盐水制水消耗下远远高于日常控制指标，因此对影响制水消耗的关键操作点，如再生水耗、水箱溢流、进酸碱时间及液位控制等进行深入分析，找出消耗高问题原因。
二、消耗分析
1、再生水耗
计算再生消耗，除了使用生水流量与除盐水流量比外，还可以通过中和池废水量、再生程序设定时间来计算再生消耗。
1.1通过中和废水排放来计算某段时间的再生水耗
中和水池中的废水来自全部的再生废水、装置内漏（取样水、在线仪表冲洗水、交换器阀门不严流失），因此，中和水池的液位变化能够间接的反应日常的再生用水消耗。同时考虑到排污时交换器再生也可能同时在进行，所以用排污量来计量再生耗水
中和水池设计容积为600立方米，高度4米，液位计上限为3米（100%），每米高度相当于150吨。下面以2月25日16：33—3月4日17:54为例，共168小时，排放1221吨，平均7.26吨/时，其中包括系统内漏量，如果按照2吨/时计算，再生消耗为5.26吨/时。
1.2 通过再生程序设定时间来计算再生消耗
化学水制水过程是程序控制，每个步序都有严格的时间控制。阳床再生用水计时7160秒（2小时，不包括进酸时间），阴床再生用水计时6160秒（1.7小时，不包括进碱时间），在实际运行中阳、阴床小反洗步骤跳过（节水），这样阳床用水计时为4460秒（1.24小时），阴床5560秒（1.54小时）。根据2月份进、酸碱时间段分析，进酸耗时平均约1.75小时，进碱平均耗时2小时，因此，阳床再生时间为2.99小时，阴床再生时间3.54小时。
再生中与耗水相关的工艺步序如：逆冲2700秒、流量25吨/时，小正洗、正洗设定时间为800秒，流量80吨/时，进酸、碱时间为手动，根据2月份实际数据进酸平均1.75小时，碱2小时，流量25吨/时，再生阳床消耗83吨、阴床需要87吨生水，以2月为例阳床46个、阴床36个，共耗水6313吨，平均9.39吨/时。
1.3水箱溢流情况
（1）中间水箱（溢流液位为2.4米）
由于两个中间水箱的两个液位计经常出现故障，经过仪表检修后仍时好时坏，通过数据记录分析，两个液位计在低液位时相差0.5米，因此班组经常以低位为准，防止中间水泵联锁，但运行期间偶尔会出现溢流情况，而且溢流管插入在管沟里，不容易发现有水流出。
根据2月1-25日中间水箱液位历史趋势，出现溢流24次，累计时间约25小时，每小时按照30吨计算（生水与除盐水的差），合计750吨水。
（2）除盐水箱（溢流液位5.8米）
除盐水箱有3个，液位各不相同，一般以高液位（5.4米左右）控制才能保证出水电导合格，如果以显示液位较低的水箱为准，其它水箱就可能出现溢流。尤其在化工部用量产生波动时（波动范围在70吨/时左右），有的班组控制不好就会出现溢流。
根据2月1-25日水箱液位趋势统计，共出现溢流点22次，累计时间约51小时，按照每小时30吨计算，合计1530吨。
与中间水箱溢流水量总计2280吨，折合每小时3.4吨
综上所述，以2月统计数据为例，按中和废水表示再生消耗量计算，耗水量为7.26吨/时（包括内漏），加上溢流量3.4吨/时，总的制水消耗为10.66吨/时；按程序计时再生消耗量计算，耗水量为9.39吨/时，加上内漏水量2吨/时和溢流水量3.4吨/时，总的制水消耗为14.8吨/时。以上两种制水消耗量分析数据，均明显低于2月计量统计的实际制水消耗50吨/时。因此推断造成如此大的偏差只可能有两种情况，一是化学水罐区内管线和水箱存在严重泄漏，二是生水表或者除盐水表计量存在较大误差。
2、酸、碱消耗
2月1日-28日，根据酸液位历史趋势，累计84.78米（150吨），平均进酸时间1.75小时；碱累计液位45.16米（74吨），平均进碱时间为2.16小时，酸碱单耗都比较高。
2.1 树脂受污染且使用时间较长（50%为5年以上），致使酸、碱耗增加。
再生时，按照规程要求进酸、碱液位控制在0.85米即可，部分树脂使用年限较长，且遭受冷凝液污染，酸、碱消耗增加。
2.2 缺少相应的树脂小型试验，无法准确计量每个交换器树脂的实际酸碱消耗。
在没有进行试验的情况下延长了进酸、碱时间，并简单通过进酸、碱终点验证（再生排水显、酸碱性为终点），确定酸、碱液位控制范围，因为每个床子都不同，所以为了省事按照最不利情况考虑进酸、碱液位（按照最大使用量）。
2.3 由于在线液位计、自控系统长期故障，因此相应的关键中间能耗控制指标的监控又执行不到位，所以酸碱等消耗升高。
2.4再生系统设备老化，酸碱浓度调整困难，影响酸碱消耗。
酸、碱计量箱手动出口阀门已经锈蚀、老化，无法正常调整，因此影响调整酸碱浓度。在线浓度仪已经损坏多年，无法使用，操作人员无法运行中精确调整酸碱浓度，一般一次性固定好酸碱浓度，手动阀门就不再使用，造成酸碱浪费。
2.5 化验分析数据可能存在偏差，影响操作，造成酸碱消耗高。
如在酸消耗高的情况下，出水酸度肯能会高，但酸度分析数据平均为1.3mmol/l、二氧化碳含量在8毫克/升以下，指标合格，但如果实际酸度很高，将会增加阴床负担，制水量下降，碱耗增加。
三、结论
3.1计量误差或者管线、水箱泄漏（非溢流）可能导致水耗高。
3.2 过程控制考核力度不大，使影响能耗关键指标执行不到位。如溢流、酸碱液位控制不到位。
3.3 关键设备损坏严重，如再生计量系统设备、水箱液位计等，会导致水耗、酸碱增加。
3.4 关键化验数据存在偏差，不能准确知道操作。
3.5、树脂污染（尤其部分阳树脂，冷凝液污染）且使用时间较长（部分）；酸碱再生系统设备老化，酸、碱浓度调整困难；缺少树脂小型定量试验，无法准确计算酸碱用量等，造成酸、碱消耗高。
四、改进措施及建议
4.1 改进措施：
（1）更换水箱液位计，并对班组实施液位溢流考核。
（2）对每台离子交换器树脂再生实际耗酸碱量进行试验，确定消耗控制液位和时间。
（3）通过对主要指标进行检测，更新不合格树脂。
（4）组织设备本身内漏排查，消除离子交换器的泄漏点，更换内漏的阀门。
4.2 建议
（1）建议同时对生水、除盐水进行流量测试，同时检查流量计的参数设置是否合理。
（2）对重点怀疑部位进行测漏，并组织专人对相关的空调用水水箱进行实地检查。
（3）更换酸碱计量箱及附属阀门，更新在线酸碱浓度仪。
（4）规范化验分析。