一、引言

石油化工行業(yè)是典型的用水大戶，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在生產(chǎn)中扮演著至關(guān)重要的角色。循環(huán)水在反復(fù)使用過程中，水溫適宜、營養(yǎng)豐富，為微生物的大量繁殖提供了理想環(huán)境。微生物滋生會引發(fā)一系列連鎖問題：微生物及其代謝產(chǎn)物形成的生物黏泥附著在換熱器表面，不僅大幅降低換熱效率，還會在黏泥下方造成垢下腐蝕，嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致?lián)Q熱管束穿孔泄漏，影響裝置長周期安全穩(wěn)定運行。

向循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中投加殺微生物劑（尤其是氧化型殺生劑）是目前控制微生物滋生直接、有效的手段。《GB/T 50746-2012石油化工循環(huán)水場設(shè)計規(guī)范》和《SH/T 3099-2021石油化工給水排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》均對循環(huán)水中的余氯控制提出了明確要求。

然而，若只憑經(jīng)驗人工投加殺生劑，往往面臨：投加不足，微生物控制效果不達(dá)預(yù)期；投加過量，不僅增加運行成本，還會加劇管道和設(shè)備的腐蝕。

因此，在循環(huán)水系統(tǒng)中部署在線余氯分析儀，實現(xiàn)余氯濃度的實時監(jiān)測與精準(zhǔn)控制，已成為石化企業(yè)水質(zhì)精細(xì)化管理的必然選擇。

二、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對循環(huán)水余氯控制的要求

2.1  國家標(biāo)準(zhǔn)的要求

《GB/T 50746-2012石油化工循環(huán)水場設(shè)計規(guī)范》明確規(guī)定了石化循環(huán)回水總管處余氯值的控制范圍。該標(biāo)準(zhǔn)指出，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)應(yīng)投加殺微生物劑對微生物進(jìn)行控制，在具體的投加控制方面，次氯酸鹽及液氯宜采用連續(xù)投加，投加量可按0.5mg/L～1.0mg/L(按循環(huán)水量計)計算，余氯控制量宜為0.1mg/L～0.5mg/L；當(dāng)采用沖擊投加時，應(yīng)為1次/d～3次/d，投加量應(yīng)為2mg/L～4mg/L，每次投加時間應(yīng)保持2h～3h，余氯控制量應(yīng)為0.5mg/L～1mg/L。

2.2  行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求

《SH/T 3099-2021石油化工給水排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》在間冷開式循環(huán)冷卻水的水質(zhì)指標(biāo)中，明確規(guī)定了游離氯的控制范圍，這是余氯分析儀監(jiān)測與控制的基準(zhǔn)依據(jù)。該標(biāo)準(zhǔn)明確要求游離氯在連續(xù)加氯工況下的允許值為0.1～0.5 mg/L，沖擊加氯工況下的允許值為0.5～1 mg/L。

三、余氯分析儀的技術(shù)原理

目前工業(yè)循環(huán)冷卻水領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的在線余氯分析儀，主要基于兩種技術(shù)原理：電化學(xué)法和DPD比色法。兩種原理各有特點，適用于不同的工況需求。

3.1 電化學(xué)法

電化學(xué)法余氯分析儀采用恒電壓原理或極譜法原理進(jìn)行測量。水樣流經(jīng)流通池時，游離氯在工作電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生與濃度成正比的電流信號，內(nèi)置微處理器通過信號處理算法消除環(huán)境干擾，結(jié)合溫度補(bǔ)償模塊功能，確保測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。Bebur巴倍爾BT6308-CL余氯分析儀即采用電化學(xué)原理。

電化學(xué)法余氯分析儀的突出優(yōu)勢包括：響應(yīng)速度快（秒級響應(yīng)），無需消耗比色試劑，運行成本較低；結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便；可同時輸出4-20mA電流信號和RS485通訊信號，便于與DCS系統(tǒng)集成。其主要局限性在于：電解液和膜帽壽命有限，一般需每年更換；在含油、含表面活性劑較多的水質(zhì)中容易受擾。

3.2 DPD比色法

DPD比色法是另一種主流的余氯在線分析方法。該方法通過在樣品中加入緩沖試劑和DPD指示劑，使樣品中的余氯與DPD反應(yīng)生成紫紅色化合物，其顏色深淺與余氯濃度成正比。儀器通過光電比色系統(tǒng)測定吸光度，換算得出余氯濃度。Bebur巴倍爾BC350余氯分析儀即采用DPD比色法原理。

DPD比色法的主要優(yōu)勢在于：測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠，符合GB/T 5750及HJ 586等國家標(biāo)準(zhǔn)方法；抗干擾能力強(qiáng)，尤其適用于水質(zhì)成分復(fù)雜的循環(huán)水系統(tǒng)；維護(hù)周期較長，可降低人工維護(hù)頻次。其局限性在于：需要定期更換試劑，運營成本高于電化學(xué)法；分析周期較電化學(xué)法長，不適用于需要秒級響應(yīng)的場合。

3.3 兩種原理的比較與選擇

在石油化工循環(huán)水的實際應(yīng)用中，電化學(xué)法以響應(yīng)快速、無試劑消耗見長，適合需要高頻率采樣和實時控制的場合；DPD比色法則以測量精度高、抗干擾能力強(qiáng)著稱，更適合水質(zhì)波動大、干擾因素多的工況。在具體選型時，應(yīng)綜合考慮循環(huán)水水質(zhì)特性、自動化控制要求、運維成本和儀表安裝環(huán)境等因素，做出適合現(xiàn)場條件的選擇。

四、余氯分析儀的選型與配置

4.1  技術(shù)參數(shù)要求

針對石油化工循環(huán)水余氯監(jiān)測的具體需求，余氯分析儀的選型應(yīng)重點關(guān)注以下技術(shù)參數(shù)。量程范圍建議選用0～2mg/L或0～5mg/L的型號（BT6308-CL或BC350），以適應(yīng)低濃度精準(zhǔn)控制的要求；測量精度應(yīng)不低于±5%或±0.03 mg/L（按Cl?計）；分辨率至少達(dá)到0.01 mg/L。

在環(huán)境適應(yīng)性方面，分析儀應(yīng)具備自動溫度補(bǔ)償功能，儀表防護(hù)等級建議達(dá)到IP65，以適應(yīng)化工現(xiàn)場的潮濕和多塵環(huán)境；支持4-20mA模擬信號輸出和RS485（Modbus RTU協(xié)議）數(shù)字通訊，便于與PLC、DCS等控制系統(tǒng)集成。

對于電極法余氯分析儀，還需關(guān)注電極壽命和維護(hù)周期，典型電極壽命要求不少于12個月（BT6308-CL電極壽命可達(dá)3年，維護(hù)周期6個月左右，視水質(zhì)情況而定）。對于DPD比色法余氯分析儀，則需關(guān)注試劑更換周期和運行穩(wěn)定性，一套試劑支持一個月連續(xù)運行是較為成熟的技術(shù)指標(biāo)。

4.2  安裝要點

余氯分析儀在安裝需注意以下要點。安裝位置應(yīng)選擇在循環(huán)回水總管處，符合GB/T 50746-2012關(guān)于監(jiān)測點的規(guī)定。應(yīng)確保水樣流量穩(wěn)定、代表性良好，避免在取樣點附近有死角或死水區(qū)。

五、結(jié)語

余氯分析儀作為石油化工循環(huán)水系統(tǒng)微生物控制的關(guān)鍵在線監(jiān)測設(shè)備，其重要性日益凸顯。在國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的明確指引下，石化企業(yè)通過部署在線余氯分析儀，實現(xiàn)了循環(huán)水余氯濃度的實時監(jiān)控與精準(zhǔn)調(diào)控，既保障了微生物控制效果，又避免了藥劑過量投加帶來的成本增加和腐蝕風(fēng)險。