焦化循环水系统常见运行故障及应对策略

摘要：焦化循环水系统作为衔接生产工艺与环保治理的核心枢纽，其运行稳定性直接决定焦化企业生产连续性与绿色发展水平。本文以焦化循环水系统运行特性为切入点，系统综述腐蚀、结垢、微生物滋生、换热效率衰减及设备异常等五类常见故障的表现形式与成因机理，从工艺调控、技术升级、管理优化三个维度构建全链条应对策略体系，最后展望智能化诊断技术的发展前景，为企业故障防控与系统运维提供理论与实践参考。​

关键词：焦化循环水；运行故障；腐蚀结垢

一、引言​

焦化循环水系统承担着焦炉冷却、化产冷凝等关键工序的换热任务，用水量占企业总耗水量的主体部分，其运行状态与企业生产安全、能源消耗及环保排放密切相关。相较于普通工业循环水系统，焦化循环水因受酚、氰等特征污染物侵入，水质成分复杂且波动剧烈，叠加换热负荷动态变化、药剂调控难度大等因素，成为故障高发的工业系统之一。当前，焦化企业普遍面临故障频发导致的设备损耗加剧、能耗攀升、排污超标等问题，传统“事后维修” 模式已难以适应绿色生产需求。

二、焦化循环水系统常见运行故障及成因机理​

2.1 管道与设备腐蚀故障​

腐蚀是焦化循环水系统最突出的故障类型，主要表现为管道内壁点蚀、焊缝腐蚀及换热设备管束穿孔，严重时引发介质泄漏，威胁生产安全。其成因可归结为三个层面：一是水质化学性腐蚀，焦化生产泄漏的酚、氰等有机污染物降低水体pH值，破坏管道钝化膜，同时水中氯离子、硫酸盐等腐蚀性离子加速电化学腐蚀反应；二是微生物腐蚀，铁细菌、硫酸盐还原菌等在管道内壁形成生物膜，膜下局部缺氧环境引发氧浓差电池腐蚀，形成蚀坑；三是工艺运行失衡，循环水浓缩倍数过高导致腐蚀性离子富集，或缓蚀剂投加不足、品种适配性差，无法形成有效防护膜。​

2.2 结垢沉积故障​

结垢故障主要表现为换热设备内壁、冷却塔填料及管道弯头处形成碳酸盐、磷酸盐或生物黏泥沉积物，导致换热效率下降、水流阻力增大。其形成与水质成分、运行参数及工艺操作密切相关：在水质层面，循环水补充水硬度偏高，经蒸发浓缩后钙离子、镁离子浓度超过溶度积，形成碳酸钙等无机垢；在运行层面，冷却塔散热效率不足导致水温升高，加速水垢析出速率，而管道流速过低则为沉积物提供附着条件；在药剂层面，阻垢剂投加量不足、与水质适配性差，或缓蚀阻垢剂配比失衡，均会降低阻垢效果。​

2.3 微生物滋生与生物黏泥故障​

微生物滋生故障以循环水发黑发臭、管道内壁形成黏泥、冷却塔填料堵塞为典型特征，主要由异养菌、真菌及藻类等微生物过量繁殖导致。焦化循环水富含酚类等有机污染物，为微生物提供了充足营养源，而温暖潮湿的冷却塔环境及水体溶解氧条件，进一步促进了微生物生长。微生物代谢产生的黏多糖类物质与水中悬浮物、腐蚀产物结合形成生物黏泥，附着于换热表面会降低传热系数，堵塞管道则导致流量下降，同时微生物代谢产物会破坏缓蚀阻垢剂效能，加剧腐蚀与结垢故障。​

2.4 换热效率衰减故障​

换热效率衰减是系统综合性能下降的直接体现，表现为冷却后介质温度超标、焦炉降温效果不足等，影响后续化产回收质量与生产工艺稳定性。其成因具有多元性：除腐蚀结垢、生物黏泥导致的传热阻力增大外，还包括冷却塔布水不均导致的散热效率下降，循环水泵流量不足造成的换热介质流速偏低，以及换热设备选型与实际负荷不匹配等因素。​

2.5 关键设备运行异常故障​

循环水泵、冷却塔风机及水质处理设备的异常运行是系统故障的重要表现形式。水泵故障主要包括流量扬程不足、振动异响及密封泄漏，成因涉及叶轮磨损、轴承老化、入口堵塞及变频控制系统失灵等；风机故障多表现为转速下降、噪声增大及叶片损坏，与电机故障、皮带松弛、填料积灰等因素相关；水质处理设备异常则包括过滤器堵塞、药剂投加泵卡涩、在线监测仪数据失真等，影响水质调控精度，间接诱发腐蚀、结垢等故障。​​

三、焦化循环水系统运行故障的应对策略体系​

3.1 工艺调控优化：源头防控与精准处置​

工艺调控是故障应对的基础环节，核心在于实现水质、药剂与运行参数的动态平衡。针对腐蚀故障，需构建“水质预处理+精准投药”双重防控体系：预处理阶段采用活性炭吸附、高级氧化等技术去除水中酚类污染物，降低水质腐蚀性；药剂调控选用兼具缓蚀与防污染性能的复合缓蚀剂，根据水质监测数据动态调整投加量。对于结垢故障，一方面通过软化处理降低补充水硬度，控制循环水浓缩倍数在合理区间；另一方面优化阻垢剂选型，针对高硬度水质优先选用螯合型阻垢剂，配合定期管道冲洗清除初期沉积物。

3.2 技术升级改造：设备优化与系统革新​

技术升级是提升故障防控能力的关键支撑。在腐蚀防护方面，对关键管道与设备采用衬塑、涂覆环氧树脂等防腐处理，或选用耐蚀性更强的不锈钢材质，推广电化学腐蚀在线监测技术，实现腐蚀速率的实时预警。结垢与微生物故障的技术防控可引入膜分离处理系统，通过超滤-反渗透工艺提升水质稳定性；在冷却塔改造中采用防堵塞填料与高效收水器，安装在线清洗装置，实现填料的常态化清洁。设备异常防控需推进智能化升级：为水泵、风机配备振动、温度在线监测仪，结合故障诊断算法实现提前预警；水质处理系统采用自动加药装置与在线水质分析仪，构建“监测-分析-投加”闭环控制。​

3.3 运维管理强化：制度建设与过程管控​

完善的运维管理体系是故障长效防控的保障，需涵盖制度建设、人员培训与过程监督三大维度。在制度层面，建立“日常巡检-定期检测-故障处置”标准化流程，明确巡检频次、检测指标与处置时限，对关键参数实行阈值管理。人员培训需强化“技术+管理”复合型能力培养，重点提升操作人员对故障早期特征的识别能力与药剂调控技能，定期开展应急处置演练。

四、故障应对技术的发展趋势与展望​

未来焦化循环水系统故障应对将呈现“智能化、一体化、低碳化”发展趋势。在智能化诊断方面，数字孪生技术将实现系统运行状态的虚拟映射，结合人工智能算法分析数据，提前预测故障风险，实现“预测性维护”替代“事后维修”；传感器技术升级将推动故障监测从“点监测”向“全域监测”转变。一体化防控技术将聚焦“水质-设备-工艺”协同优化，开发多功能环保药剂，构建全流程故障防控体系。低碳化发展则强调故障应对与节能降耗的协同，通过优化运行参数、采用低能耗设备，契合焦化行业绿色转型需求。​

五、结论​

焦化循环水系统运行故障具有成因复杂、类型多样、连锁影响显著的特点，腐蚀、结垢、微生物滋生等核心故障相互关联、互为诱因，需构建“工艺调控-技术升级-运维管理”三位一体的应对策略体系。工艺调控聚焦源头防控，技术升级侧重硬件保障，运维管理强化过程管控，三类策略的协同应用可有效降低系统故障发生率，延长设备使用寿命，提升运行稳定性。未来，随着智能化技术的深度融合，故障应对将实现从“被动处置”向“主动预防”的转型，为焦化企业循环水系统的高效、安全、绿色运行提供更有力的支撑。

参考文献：

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[2]刘静. 焦化厂循环水系统硫酸钙结晶后的处理[J].化工管理， 2018， （13）： 202.

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