发电机组循环冷却水处理及其在线化学清洗

专家姓名：朱明君　　类别： 技术文章 工业清洗剂 水处理化学品

发电机组循环冷却水处理及其在线化学清洗
一、前言
2×12MW发电机组循环冷却水处理水量为6000m3/h，保有水量为单台1800m3。 众所周知，循环冷却水使用能有效地节约水资源、减少热污染。但冷却水在不断蒸发浓缩过程中，水中的有害离子成倍增加，再加上冷却塔在室外长年受阳光照射， 风吹雨淋，灰尘、杂物的飘落，会产生结垢、腐蚀和微生物的滋生，由此而产生的污垢将堵塞输水管线，引起腐蚀穿孔、换热效率下降等一系列水质危害，威胁装置 的正常运行。为防止设备产生结垢、腐蚀现象，确保系统安全、高效地运转，必需对循环冷却水进行水质稳定处理。
电厂循环冷却水具有循环量大，热介质温度高，换热材质单一等特点。本方案是针对热电厂使用的水质特点以及现场工艺参数，再结合我们为国内诸多电力行业循环冷却水处理经验，经试验筛选出一个适合于贵厂循环冷却水水质的处理方 案。

二.术 语 解 释
1.1补充水:对于因冷却塔蒸发,排污,风吹(飞溅)而从循环冷却水系统中损失的水量,进行必要的补充的水叫补充水。
1.2蒸发损失:在敞开式循环冷却水系统中热的循环冷却水在冷却崐塔中因蒸发而被冷却,在此过程中损失的水量叫蒸发损失。
1.3风吹损失:被通风时气流从系统中带入大气中所损失的水量。
1.4排污或排放率:为维持系统中一定的浓缩倍数而排放的水量。
1.5冷却范围或温降度:冷却塔入口和集水池出口之间的温度差。
1.6循环量:系统中循环水的量,它是时间的函数。
1.7浓缩倍数(K):冷却水在循环过程中由于蒸发损失,水中所含的溶解盐类不断在循环冷却水系统中浓缩,使冷却水中的含盐量高于补充中含盐量,两者的比值称浓缩倍数。
1.8系统容积:敞开式冷却水系统中所有水容量的总和, 包括冷却塔集水池的有效容积和系统管道.换热设备水侧容积等。
1.9总溶固:水中所有溶解物质的量之和。
1.10碱度:水中的重碳酸盐,碳酸盐及氢氧化物之和。
1.11Ryznar稳定指数:用于判断水的结垢.腐蚀趋势。
Ｉ.Ｓ　＜　６ 水是结垢性的
Ｉ.Ｓ　＝　６ 水是稳定性的
Ｉ.Ｓ　＞　６ 水是腐蚀性的
2.1术语缩写:
2.1.1补水率: M
2.1.2蒸发损失: E
2.1.3风吹损失: D
2.1.4排污或排放率: B
2.1.5冷却范围或温降度: △T
2.1.6循环量: R
2.1.7浓缩倍数: K
2.1.8系统容积: HC
2.1.9总溶固: TDS
2.1.10Ryznar稳定指数: I.S

三、系统运行参数
循环水量R m3/h ： 6000
保有水量 m3 ： 1800
补充水量 m3/h ： 125.66
排污水量 m3/h ： 41.89
温 差△T ： 6 – 8 ℃
设备材质 ： 碳钢、铜、不锈钢

四、处理技术标准
标准依据：国家标准（GB50050-95）
项 目 标 准
碳钢腐蚀率 mm/a ＜ 0.125
不锈钢、铜腐蚀率 mm/a ＜ 0.005
污垢热阻 m2•K/W ＜ 3.44×10-4
污垢沉积速率 mcm ＜ 25
异养菌总数 个/ml 夏季 ＜ 5×105
冬季 ＜ 1×105
粘泥量 ml/m3 ＜ 4

五、系统存在问题
目前系统较大问题为系统中存在着大量的粘泥，粘泥形成的危害：粘泥是指金属列管等内壁附着的粘质膜，生物粘泥主要由细菌及藻类等微生物的分泌产物粘附了水中悬浮杂质而形成，生物粘泥的产生主要会导致传热效率下降、列管堵塞、增加局部腐蚀等危害，影响粘泥生成主要因素与水温、PH、溶解氧、营养源等有关。

六、水质及特点（2003.9.28提供水样分析化验数据）
水 样 分 析 项 目 分 析 数 据
补 充 水 循 环 水
P H mg/l / 8.4
钙硬度（以CaCO3计） mg/l 200 /
总硬度（以CaCO3计） mg/l 240 /
总碱度（以CaCO3计） mg/l 180 140
电 导 us/cm 1189 /
C l- mg/l 210 /
总 铁 mg/l / 0.3
根据贵厂提供水样分析化验值反映，该水水质硬度较高，属结垢型水，根据
我们对多家电厂处理经验及理论计算与试验结果，我们认为贵厂循环水浓缩倍数
控制在3.0是可以实现的。从表1我们可以看出该水质硬度比较高，属严重结垢
型水，同时氯离子含量也比较高，因此要求重点考虑阻垢、除垢兼顾缓蚀性能的自动消垢净。

七、药剂配方的确定
7.1 针对系统与补充水质特点并结合我们的处理经验，该循环水系统控制浓缩倍数主要与系统结构和状况、药剂性能、补充水水质相关。系统结构和状况现已确定，补充水水质根据需要可以调节，因此选用我公司高性能的高效阻垢、除垢缓蚀剂---自动消垢净。现场无论是采用生水或弱酸软化水作为补充水，只要控制好水中的药剂的浓度以及硬度和碱度，保证系统的常年无垢运行。
7.2 配方商品名：
自动消垢净
7.3 主要成分：
粘泥剥离剂、除垢防垢剂、杀菌灭藻剂、阻垢分散剂、钝化保养剂等。
7.4药剂性能：
7.4.1、阻垢能力强：本品通过对钙、镁、盐晶格严重畸变及形成与之相关的络合物，并在自身具备的强分散能力等作用下，使水中含有量较大的Ca2+、Mg2+、SiO23-等时，仍有很好的阻垢效果，尤其在高温情况下高浓缩倍数时有较好的稳定性。与我所生产的新型广谱杀菌灭藻剂并用时，阻垢效果及杀菌灭藻效果具有一定的协同效果。
7.4.2、除垢彻底：本品对阻垢剂未能完全阻止的所有类型水垢，具有彻底清除作用；对系统中已有的所有类型水垢，同样具有一定的清除能力。
7.4.3、分散性明显：本品对水中的各类悬浮物具有良好的分散性，从而有效地防止系统中污垢的沉积，使悬浮污垢的悬浮物在流经旁滤池或排污时被除去。
7.4. 4、缓蚀性能好：本品能同时抑制共轭反应中的阳极反应和阴极反应，具备混合型缓蚀剂的特征。在冷却循环水系统中同时使用碳钢和铜合金时，其腐蚀速度都能达到到国家标准《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050-95）的要求，即碳钢腐蚀速度＜0.125mm/a ；铜及不锈钢＜0.005mm/a。
7.4. 5、成膜护膜率高：本品能够有效的维护和强化由运行净清洗时形成的膜（指采用我公司的无酸型不停车系统运行过程中的清洗剂“消垢净”，在除垢过程中同时所形成的金属钝化膜），并在此基础上不断形成新的金属保护膜，进一步降低了系统运行过程中的各类腐蚀。
7.4.6、抗氧作用明显：采用本品所形成的金属钝化膜，能够极大的降低金属对水中溶解氧化学反应的可能。除垢清洗彻底：本品除完成阻垢、缓蚀、成膜护膜的同时，又具备同期除垢的特有性能，这是在水处理剂中加入运行净技术的结果，使彻底性的阻垢变为现实；这也是“终无垢”达到水系统终生无须清洗的技术关键，也是我公司的专有技术之一。
7.4.7、对水质要求低：本品在循环水pH=6～10之间，均可正常发挥作用，水中所含Cl-浓度大小，对本品不产生明显影响。
7.4. 8、有效的抑制电化学腐蚀作用：由于本品对金属腐蚀具有抑制阴极、阳极的混合型缓蚀能力。另外，本品自身组成以聚合物为主，使用过程中对循环水的电导率无明显影响。
7.4. 9、符合环保排放要求的无毒性产品。
7.4.10、有效降低和缓解微生物及粘泥形成的速度。


八、试验报告
8.1 静态阻垢试验
8.1.1试验方法
按现场水质条件配制试验水样，将试验水样置于500ml容量瓶内，加入各组份配方，在80℃的恒温水浴锅内放置10小时，冷却后过滤测定剩余的Ca2+、M-碱度，计算阻垢率。
8.1.2阻垢率计算公式

Ca02+ － Ca22+
η＝─────────×100%
Ca12+ － Ca22+
式中：Ca02+——加药试验后剩余的Ca2+浓度 mg/l
Ca12+——试验前水样中的Ca2+浓度 mg/l
Ca22+——空白（不加药）试验后的Ca2+浓度 mg/l
8.1.3试验结果：
试 验 配 方 阻 垢 率 %
自动消垢净 1000ppmm 79.05
自动消垢净 2000ppmm 94.80
自动消垢净 2500ppmm 98.70
自动消垢净 3500ppmm 99.80
注：①以上投加浓度均以商品浓度计。
②上表可以看出，投加自动消垢净 35000ppmm能起到良好的阻垢效果，下面在旋转挂片装置上进一步验证JZ-403的缓蚀率。
8.2 旋转挂片腐蚀试验
8.2.1试验方法 （化工部颁HG/T2159-91《旋转挂片法》）
通过测定试片在水中的失重计算腐蚀速率。将试验水样置于2000ml烧杯中，加入不同浓度的试验药剂，于50℃的水浴中旋转72小时，取出试片，经处理后计算腐蚀速率，以此来评价水稳剂的缓蚀性能。
8.2.2试验条件
试片材质 ：铜、碳钢、不锈钢
试验温度 ：50±1℃
试片线速度：0.35 m/s
试验周期 ：72 h
8.2.3腐蚀率计算公式

87600•ΔW
　　　　X＝——————— mm/a
A•T•D
式中：X——试片腐蚀速率 mm/a
87600——计算常数
ΔW——试片失重 g
A——试片表面积 cm2
T——试验时间 h
D——材质密度 g/cm3
8.2.4试验结果见表4：
试 验 配 方 铜腐蚀率mm/a 不锈钢腐蚀率mm/a 碳钢腐蚀mm/a
自动消垢净 1000ppmm 0.0059 0.005 0.097
自动消垢净 2000ppmm 0.0048 0.0043 0.0323
自动消垢净 2500ppmm 0.0037 0.0032 0.00275
自动消垢净 3500ppmm 0.0025 0.0024 0.0085
空 白 0.0075 0.0098 0.382
从上表可以看出，自动消垢净投加3500ppmm，腐蚀得到很好的控制，均低于GB50050-95规定，能适合贵公司循环冷却水处理要求。
8.3结论：
综观上述试验数据，我们认为自动消垢净 3500ppmm能够满足贵集团的循环水水质稳定要求达到中石化标准很好级。因此我们向贵集团推荐使用。

九、处理方案
由于目前系统中存在着大量的粘泥、生物菌藻、水垢，我们建议，先进行一次加入自动消垢净6.3吨，然后运行一个月，再转入日常的阻垢、消垢缓蚀。
以后每隔七天投加一次，每次200公斤。
十、费用估算
按R=6000 m3/h 、保有水量=1800 m3、全年运行300天计算：
第一年需药剂6.3+8.7=15吨，费用45万元。
以后每年药剂10吨，费用30万元。

十一、技术服务承诺：
11.1为客户筛选制订水处理方案。
11.2为客户代培有关循环水分析、操作人员。
11.3循环水系统在清洗予膜期间，我公司将派技术人员进行现场指导
11.4进行定期或不定期的现场走访，发现问题及时调整解决。
11.5保证及时提供质优价廉的药剂。

以上处理方案将作为客户应用水处理药剂时参考。我公司真诚地希望能与贵公司合作，真正管理和使用好集团循环冷却水，保证系统安全、高效、满负荷运转。

联系人：朱明君，电话：13153759688，

发表时间：2008-11-16

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