自动消垢净在电厂循环冷却水处理中的应用方案

专家姓名：朱明君　　类别： 技术文章 工业清洗剂

自动消垢净在电厂循环冷却水处理中的应用方案

１、前言
电厂机组装机容量为2×330MW，循环冷却水量为单台36000m3/h，单台20000m3。 众所周知，冷却水循环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。本方案是针对电厂使用的水质特点以及现场工艺参数，结合我公司无酸性在线清洗大型循环冷却水系统的处理经验，经试验筛选出的一个适合于电厂循环冷却水水质保持系统常年无垢运行的水处理方案。

２、系统运行参数
循环水量 m3/h ：2×36000
保有水量 m3 ：2×20000
补充水量 m3/h ：2×512.5(设计值)
排污水量 m3/h ：2×63.5(设计值)
温 差△T ：9.32℃
浓缩倍数 K ：5(设计值)
设备材质 ：不锈钢

３、处理技术标准
项 目 国家标准（GB50050-95）
不锈钢腐蚀率 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

４、循环冷却水系统在运行过程中形成的危害
4.1 腐蚀危害
腐蚀是指通过化学或电化学反应使金属被消耗破坏的现象。金属在循环水中由于有溶解氧的存在产生以下反应。
阳极是铁的溶解过程 Fe→Fe2++2e
阴极是氧的还原 O2+2H2O+4e→4OH-
阴、阳极综合反应 Fe2++2OH-→Fe(OH)2↓→Fe(OH)3→Fe2O3
(腐蚀产物)
在循环水系统中，主要以溶解氧腐蚀为主，这种腐蚀除了会造成系统的输水管线、水冷设备损坏或使用寿命减少外，还会由于腐蚀造成水冷器泄漏而引起工艺介质的污染或造成计划外的停车事故等，另外由于腐蚀会产生锈镏，会引起换热效率下降或管线堵塞等危害。
4.2 结垢危害
结垢是指水中溶解或悬浮的无机物，由于种种原因，而沉积在金属表面，敞开式循环冷却水系统的结垢主要成份有CaCO3和腐蚀产物二种,由于常规胡处理方法，缓蚀剂使用致使腐蚀产物大大减少，而以CaCO3垢,Ca3(PO4)2垢及锌垢为主要成份。
垢的产生会引起水冷设备换热效率下降，管线的阻力增大，导致循环水量减少或细管的堵塞等，敞开式循环冷却水系统中影响结垢的主要因素是冷却水PH、Ca、总碱度、水温、换热器表面温度、表面状态等。
4.3 粘泥危害
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。
4.4 其它离子的危害
系统的金属管线还会因其它的离子如氯离子和硫酸根离子的存在而引起危害，Cl-和SO42-均属强腐蚀性离子，特别是氯离子由于其半径小，容易穿透钝化膜表面的细孔而产生点蚀现象。另在有污垢存在时，氯离子可依靠其穿透力进入垢下与Fe2+生成Fecl2，Fecl2进一步水解生成Fe(OH)2和Hcl,导致腐蚀区溶液呈酸性，使金属的腐蚀速度加快，氯离子还是造成不锈钢点蚀及应力腐蚀的主要因素，所以冷却水中氯离子的允许浓度应根据设备的材质、结构而确定。
SO42-的存在有利于硫酸盐还原菌的滋生和繁殖，并还原生成硫化氢，促进冷却水系统金属的腐蚀。

５、水质及特点
电厂循环水系统采用的补充水为经净化后的地下水以及弱酸阳离子交换处理后的软化水。从资料提供水水质以及取回水样分析数据看地下属于高硬度、高碱度水质，氯离子也很高具有较强的腐蚀性。根据该水质特点，如果单独以此为补充水，浓缩倍数控制在3以下是可能实现的，但要想达到5是不可能的。

6、试验报告
根据要求试验要按两种方案考虑
① 浓缩倍率按3控制，弱酸处理不投运；
② 浓缩倍率按高倍率控制，自动消垢净处理投运。针对电厂系统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，因此目前主要选择一种高性能的集除垢、防垢、消垢、杀菌灭藻于一体的综合性复合阻垢除垢缓蚀剂，能够使系统在安全经济运行的过程中集除垢、防垢、消垢、杀菌灭藻于一体，使系统在运行过程中有垢的时候除垢，无垢胡时候防垢，从而保证系统的终无垢运行。
其实循环水系统的浓缩倍数只是一个理论计算值，在实际操作中存在着较大的计算误差，而每一种药剂对钙硬、M-碱度的容忍度是一定的。根据目前水处理技术的发展，药剂向着无酸性集除垢、防垢、消垢、杀菌灭藻
多功能发展，根据我们选定的药剂，只与水中的硬度、碱度相关。试验时我们以生水水质为依据，选择一种对对钙硬除垢M-碱度具有较高容忍度高性能药剂。现场无论是采用 生水或弱酸软化水作为补充水，只要控制好水中的硬度和碱度，都能正常运行。
6.2.1 静态阻垢试验
● 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。
● 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
● 试验结果见表三
试 验 配 方 阻 垢 率 %
自动消垢净 10 mg/l 79.05
自动消垢净 15 mg/l 94.80
自动消垢净 20mg/l 98.70
自动消垢净 25mg/l 98.80
注：①以上投加浓度均以商品浓度计。
②上表可以看出，投加JZ-413 15-20mg/l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-413的缓蚀率。
6.2.2 旋转挂片腐蚀试验
● 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。
● 试验条件
试片材质 ：A3钢、不锈钢、铜
试验温度 ：50±1℃
试片线速度：0.35 m/s
试验周期 ：72h
● 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
● 试验结果见表四
试 验 配 方 不锈钢腐蚀率 mm/a
自动消垢净 10 mg/l 0.0056
自动消垢净 15 mg/l 0.0038
自动消垢净 20mg/l 0.0031
自动消垢净 25mg/l 0.0011
空 白 0.0102

从上表可以看出，JZ-413投加15～25mg/l，腐蚀得到很好的控制，均低于GB50050-95规定，能适合贵循环冷却水处理要求。

7、推荐处理方案
7.1化学清洗方案
7.1.2化学清洗药剂配方及操作要点
杀菌剥离
目点:将循环水系统内附着的生物粘泥及软垢剥离下来,清洁金属表面.
药剂投加浓度
药剂配方 投加浓度


自动消垢净 1000 mg/L





操作要点:

●关闭排污阀,调小补充水阀,保持一定的水位(不溢流),使系统处于完全的密闭状态.
●先投加自动消垢净 --杀菌剥离剂600 mg/L,密闭运行12小时。投加分散剂400 mg/L，然后再投加自动消垢净 580，定时测定循环水的浊度，待浊度基本稳定不变时，杀菌剥离可告结束。
●分析项目及频率：浊度：1次/4H
●杀菌剥离结束后视循环水浊度情况适当换水。
化学清洗
目点:用专用的化学清洗剂清洗掉设备及管道中的硬垢、锈垢及污垢，洁净金属表面。
药剂配方及投加浓度
药剂配方 投加浓度
自动消垢净 1500 mg/L



操作要点：
1.粘泥剥离置换合格后，关闭排污阀，调小补充水阀，保持一定的水位（不溢流），使系统处于完全的密闭状态。
2.投加自动消垢净 1000 mg/L于泵的吸入口。
3.. 测定循环水的PH值,首先自动消垢净 调节PH，然后用PH调节剂调节PH在3.5-5.5(全过程保持该值)
4.测定循环水的总铁、钙离子及浊度，至指标均趋向稳定时，视为化学清洗的终点。运行24小时后投加分散剂JZ-320,300 mg/L分散剂
5. 预计时间为24-48小时。
6.分析项目及频率：PH值：1次/2H；总铁、钙离子、浊度：1次/4H；
7．清洗结束后化学清洗液的置换排放。
化学清洗技术验收标准：
腐蚀率 碳 钢 ≤6．0 g/㎡•h
铜和铜合金 ≤2．0 g/㎡•h
不 锈 钢 ≤2．0 g/㎡•h
7.2预膜处理
目的：通过投加高浓度的缓蚀剂在活化的金属表面形成一层防腐膜。
药剂配方及投加浓度
药剂配方 投加浓度
预膜剂 250 mg/L
分散剂 100 mg/L
铜缓蚀剂 50 mg/L






操作要点：
1.洗置换合格后，关闭排污阀，调小补充水阀，保持一定的水位（不溢流），使系统处于完全的密闭状态。
2.用PH调节剂调节PH在5.5-6.5(全过程保持该值)
3.投加预膜剂250 mg/L于泵的吸入口。
4.预膜8小时后投加分散剂JZ-320 100 mg/L。
5.在清洗期间严格控制循环水的PH值，不能过高，也不能过低。绝对不允许PH值低于5.0。
6.预膜时间为24～48小时，具体时间可根据现场成膜情况来定。结束后置换排放直到总磷低于2 mg/L，转入正常运行。
7.3 正常运行药剂及控制指标
1.待循环水中有机磷浓度下至正常运行指标下限时,开始投加阻垢缓蚀剂。
2. 阻垢缓蚀剂的日常投加,用加药设备连续加入。
3. 阻垢缓蚀剂的投加浓度和控制指标：
药剂配方 控制指标
阻垢缓蚀剂 8-15mg/L
钙硬＋M-碱度 ≤1000 mg/L

注：投加速率由下式计算:
投加速率=补充水量×投加浓度/1000 kg/h
7.4杀菌灭藻方案
7.4.1杀菌灭藻配主及投加浓度
药剂配方 投加浓度
杀菌灭藻剂1 20 mg/L, 1次/周
杀菌灭藻剂2 100-150mg/L， 1次/月
杀菌灭藻剂3 100-150 mg/L, 1次/月

注:投加剂量=系统容积×投加浓度/1000 KG

7.4.2杀菌灭藻剂的投加方式
采用多种杀菌剂结合使用的方法,交替使用,防止微生物产生抗药性。
杀菌灭藻剂1为氧化性杀菌剂.每周投加一次。
杀菌灭藻剂2、杀菌灭藻剂3为非氧化杀菌剂，冲击式投加，系统密闭运行24-48小时后，视循环水浊度情况进行置换。

8、费用估算（单台机组）
8.1清洗费用估算，
药剂名称 用量（T）
粘泥剥离剂 20
清洗剂 30
分散剂 6
PH调节剂 12


8.2预膜费用估算，
药剂名称 用量（T）
预膜剂 5
分散剂 3
铜缓蚀剂 1
PH调节剂 5

8.3正常运行费用估算
药剂名称 用量（T）
阻垢缓蚀剂K=3.0 65
阻垢缓蚀剂K=5.0 35
杀菌灭藻剂1 20
杀菌灭藻剂2 36
杀菌灭藻剂3 36

注:如浓缩倍数达不到要求,费用将增加.如工艺有所

9、技术服务承诺：
① 为客户筛选制订水处理方案。
② 为客户代培有关循环水分析、操作人员。
③ 循环水系统在清洗予膜期间，我们将派技术人员进行现场指导
④ 进行定期或不定期的现场走访，发现问题及时调整解决。
⑤ 保证及时提供质优价廉的药剂。

以上处理方案将作为贵厂应用水处理药剂时参考。我们真诚地希望能与贵厂进行合作，真正管理和使用好贵厂循环冷却水，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：2008-10-01

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