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循环冷却水处理方案
循环冷却水处理方案
1.0概述
现代化大型电厂的运行经验表明,水系统是电力企业的血脉,是连续、安全、高效生产的重要保障。
冷却水系统的良好运行,对于减少检修频度及费用,延长设备寿命,稳定/提高生产的质量产量,降低综合生产成本具有重要意义。
电厂的敞开式循环冷却水系统,在长期运行中一般有三大问题:
结垢、腐蚀和微生物粘泥。
对于发电厂而言,凝汽器换热管上的结垢、粘泥,极易导致换热效果的下降,具体表现在真空度下降、端差上升,从而降低发电量,增加能耗;腐蚀主要表现为不锈钢、黄铜的点蚀穿孔等。
为了确保装置正常运行及节约用水,在循环水中投加阻垢缓蚀剂、杀菌灭藻剂等化学药品,来控制冷却水对设备的腐蚀、结垢及粘泥等故障,实践证明这是一项行之有效的、比较经济的方法。
本方案的设计过程中,我们充分吸收了同类企业水处理的经验,认真分析贵公司的水质特点、工艺特点,以及以往运行中出现的水质障碍,本着技术先进、安全可靠、操作管理方便、经济合理的宗旨,提出以下运行方案。
2.0系统运行条件
2.1系统参数:
项目
单位
数据
循环水量Rc
m3/h
1335(最大量)
保有水量Hc
m3
800(估算)
蒸发水量E
m3/h
12
风吹损失W
m3/h
~0.1
进出塔水温差
℃
6~10
补充水量M
m3/h
~15
排水量B
m3/h
~3
浓缩倍数N
3.0~4.0
换热设备
不锈钢、黄铜、20#碳钢
备注
技术参数由贵公司提供,如有出入望通知我公司及时改进方案
2.2水质分析如下:
表:
水质分析
项目
单位
补充水(自来水)
PH
7.24
浊度
NTUormg/l
0.45
电导率
μs/cm
59.9
总硬度
mg/L
20.61
Ca2+
mg/l
15.85
Mg2+
mg/l
4.76
总碱度
mg/l
12.27
酚酞碱度
mg/l
0.00
总铁
mg/l
0.061
CL-
mg/l
1.72
总磷
mg/l
/
(此水为自来水,作为方案设计参考,运行以实际河水絮凝为主。
)
2.3水质特点
●补充水为低硬低碱水质,补入冷却水系统,随着浓缩倍数的提高,碱度、PH会随之上升,结垢性增加,主要为结碳酸钙垢。
●从水质分析判断:
硅酸镁的浓度积Isp=(1.8~2.4)×103≯15000,因此浓缩倍数5.0±0.5时没有硅酸镁结垢的倾向。
●循环水浓缩倍数≥3.0,自然PH上升,最高可达到8.8以上,呈现出结垢倾向;PH大于9.2,有超出缓蚀阻垢剂的承受能力的状况。
●循环水的全面腐蚀性轻微,但循环水溶解氧充足、含有腐蚀性CL-,对TP304、316L不锈钢均存在点腐蚀的隐患,严重时可导致穿孔泄漏。
●循环水温度适中,日照充足,细菌藻类容易繁殖,会产生粘附性很强的菌藻粘泥,附着形成软垢、分散形成浑浊物。
根据循环水水质,连续投加缓蚀阻垢剂,以阻碳酸钙垢为主、兼顾局部点腐蚀,控制循环水PH≯9.0,可以达到有效的阻垢、缓蚀、稳定水质的效果。
3.0系统冷却水问题预测
3.1换热器结垢
冷却水在浓缩倍数3.0~4.0运行时,开始结垢的趋势。
水中Ca2+、Mg2+、HCO3—等浓缩,产生CaCO3、MgCO3垢等,尤其在换热器器出口高温端以及波纹管低凹部位;水中悬浮物、粘泥等也易在低凹低流速处沉积,造成不良结果:
a.降低热传递效率,影响真空度和端差
b.减少冷却水流量,泵压上升,增加能耗
3.2不锈钢的点腐蚀:
Cl-属于强腐蚀性离子,会破坏金属表面钝化膜,穿过膜孔而产生点蚀。
在点蚀孔中,Cl-可以富集,而腐蚀产生的氯化物又能水解产生HCl,从而使腐蚀小孔中溶液不断酸化,产生独特的自催化酸化作用,加速点蚀的速度。
脱锌、点蚀均可造成不锈钢的穿孔泄漏,导致冷却水泄漏到凝结水中,恶化水质,使发电机组降低出力甚至停机。
3.3、生物粘泥
冷却水系统中细菌、真菌及藻类极易生长繁殖,其分泌物粘合悬浮物形成粘泥,粘附管壁、填料、池壁之上,引起故障:
a.堵塞凝汽器,降低热交换效率,降低冷却塔效率
b.促进腐蚀,且产生粘泥下腐蚀
粘泥附着在凝汽器管壁,因高温脱水也能转化成泥垢。
在高温季节,菌藻的迅速繁殖经常会造成粘泥的爆发,在短时间内大量堆积而严重影响换热效果。
4.0水处理药剂选择
针对水质分析、运行工艺、问题预测,电厂阻垢缓蚀剂ML-D-06在此类中硬碱碱补水、高浓缩倍数的循环冷却水中可以适用。
4.1阻垢缓蚀剂ML-D-06特点:
1ML-D-06含有阻垢剂、分散剂、特效缓蚀剂等多元成分,采用最新型的大分子无磷环保阻垢剂、分散剂替代传统有机膦,并保持了优异的阻垢分散效果。
2ML-D-06可与结垢性Ca2+、Mg2+形成可溶性螯合物,增大了离子的饱和溶解度,达到防止结垢的目的。
适合浓缩倍数5.0~6.0倍的设计要求。
3ML-D-06阻碍微垢晶格成形,扭曲晶体成长,使微晶不会堆积成垢;并可使旧垢疏松,逐渐脱落旧垢。
4ML-D-06中的特效缓蚀剂与阻垢剂的缓蚀作用产生协同效应,成膜补膜加快,从而保证膜的致密稳定,有效控制不锈钢的的点蚀。
5ML-D-06化学稳定性好,抗氧化性强,与本公司ML-621有很好的兼容性。
6ML-D-06属于低磷产品,对环境友好,不造成二次污染,符合环保要求。
4.2阻垢缓蚀剂的认证试验——阻碳酸钙垢试验
根据浓缩倍数4.0~5.0的分析,循环水主要为碳酸钙结垢,据此进行静态阻碳酸钙垢试验。
a.试验方法:
中石化《冷却水分析和试验方法》“碳酸钙沉积法”(401)
b.试验水质:
模拟冷却水浓缩4.0~5.0的循环水水质,调节PH=9.0
c.试验条件:
温度:
80℃,时间:
10小时
d.试验数据:
药剂
投加剂量(mg/L)
阻垢率%
浓缩倍数
阻垢缓蚀剂ML-D-06
15
94.22
3.0
25
99.37
35
99.50
ML-D-06
15
93.32
4.0
25
98.73
35
99.10
ML-D-06
15
90.97
5.0
25
97.02
35
98.15
上述试验表明:
随着浓缩倍数的提高,控制ML-D-06缓蚀阻垢剂的投加量在30mg/L以上,可以使阻垢率达到98%以上。
4.3阻垢缓蚀剂的认证试验——旋转挂片缓蚀试验
针对出现腐蚀的问题,通过挂片试验来测定药剂的缓蚀性能,主要针对不锈钢、黄铜的缓蚀。
a.试验方法:
中石化《冷却水分析和试验方法》“旋转挂片失重法”(404)
b.试验水质:
模拟浓缩倍数4.0倍的试验水质。
c.试验条件:
温度:
60±1℃;转速:
75转/分;时间:
72小时
试片:
Ⅱ型标准试片,材质为不锈钢和黄铜
药剂
投加量
mg/L
材质
腐蚀失重g
腐蚀率
mm/a
试片现象
ML-D-06
15
不锈钢
0.0001
0.0008
挂片光洁
黄铜
0.0002
0.0013
挂片光洁
25
不锈钢
0.0001
0.0008
挂片光洁
黄铜
0.0003
0.0021
挂片光洁
35
不锈钢
0.0001
0.0008
挂片光洁
黄铜
0.0002
0.0013
挂片光洁
ML-D-06缓蚀阻垢剂投加量25-35mg/L,试验数据均可达到GB50050-2007《工业循环冷却水处理设计规范》腐蚀率标准.
4.5试验结论
由阻垢试验数据可以看出,循环冷却水系统投加阻垢缓蚀剂ML-D-06,投加剂量在35mg/L以上,可适应浓缩倍数3.0-5.0,阻垢率达到98%以上,完全能达到阻垢的目的;同时,挂片腐蚀率都能达到《中华人民共和国国家标准—工业循环冷却水处理设计规范》很好级的要求:
不锈钢、铜及其合金腐蚀率≤0.005mm/a;
5.0水处理方案
根据水质倾向、材质、工艺,结合药剂性能,确定以下水处理设计方案:
5.1、冷却水处理工艺
(1)系统清洗预膜(建议)
按照GB50050-2007《工业循环冷却水处理设计规范》的要求,对于新建装置或运行超过一年,停车超过48小时的循环水系统必须进行化学清洗,将系统设备及管线清洗洁净,形成活化状态,并在洁净活化的金属表面形成缓蚀保护膜。
据此需开展系统开车前的清洗、预膜工作。
(2)稳定浓缩倍数N:
浓缩倍数控制3.0~4.0,循环率≥96%,节约补水、减少排污。
(3)控制合理的PH值:
循环水PH控制8.3~9.1,大于9.1必要时可加酸调节。
(4)结垢和腐蚀控制:
连续投加阻垢缓蚀剂ML-D-06,其中的阻垢剂、分散剂可螯合Ca2+、Mg2+等金属离子,从而持久防止产生碳酸钙、磷酸钙、硅垢等水垢。
ML-D-06中含有的碳钢、不锈钢缓蚀剂成分、铜缓蚀剂能迅速在换热管表面形成致密的保护膜层,从而起到防腐蚀效果。
ML-D-06H中主要针对不锈钢缓蚀剂成分、特效铜缓蚀剂,能迅速在换热管表面形成纳米级保护膜层,从而起到防腐蚀效果。
(5)菌藻粘泥控制:
A、氧化性杀菌:
定期投加杀菌灭藻剂ML-621,可有效杀灭细菌、藻类;
1.ML-621含有机溴、有机氯,具有高效、快速、持久(作用时间长)的特点,而传统次氯酸钠、二氧化氯作为氧化性杀菌剂无法达到持续杀菌效果;
2.对藻类、各类细菌均有很好的杀生作用,杀灭速度快。
3.对顽固性的蓝藻、绿藻、硅藻、青苔的杀灭有特别明显的效果。
而传统次氯酸钠、二氧化氯作为氧化性杀菌剂对于顽固菌藻细菌、粘泥等杀生作用不明想;
4.固体粉状产品,在水中能迅速溶解,使用简单、方便、安全。
5.药剂复合有机类配方,药剂有效含量高,盐分残留非常低,而传统次氯酸钠、二氧化氯作为氧化性杀菌剂药剂含量偏低,一般次氯酸钠有效含量为10%-14%左右,盐分高达90%左右,对系统影响非常大;
B、非氧化性杀菌:
定期投加杀菌剂ML-630,可强化抑菌、控制粘泥,并防止细菌的抗药性;
C、粘泥剥离:
根据粘泥状况选择投加粘泥剥离剂ML-624,分散剥离生物粘泥、洁净冷却水系统。
5.2、日常水处理方案
项目
药剂
投加剂量
投加方式
阻垢缓蚀
阻垢缓蚀剂
ML-D-06
浓缩倍数≤2.0:
投加剂量35~45mg/L
浓缩倍数3.0~4.0:
投加剂量30~40mg/L
浓缩倍数4.0~5.0:
投加剂量35~40mg/L
按补充水量计,
用计量泵连续投加
杀菌灭藻
杀菌灭藻剂ML-621
50mg/L
2次/周,冲击式投加
杀菌抑菌剂ML-630
100mg/L
1~2次/月,冲击式投加
粘泥控制
粘泥剥离剂ML-624
200mg/L
1~2次/月,视粘泥量投加
注:
每年我司将针对杀菌工艺进行调整,防止细菌产生抗药性;
6.0循环水操作管理
正常运行时的冷却水化学处理管理主要包括以下内容:
Ø循环冷却水及工业水的水质管理:
控制在规定的水质管理目标值内。
Ø药剂管理:
使循环冷却水维持规定的药剂浓度及投加频率。
Ø效果的评价:
通过评价确认水处理效果是否在允许的腐蚀及结垢范围内。
6.1水质控制目标值
项目
单位
目标值
操作方法
浊度
mg/L
≤ 20
超标换水、过滤
PH
8.3~9.0
超标换水
电导率
μs/cm
≤3000
超标换水
总硬度
mg/L
≤750
超标换水
钙硬
mg/L
200~550
超标换水
碱
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