循环冷却水处理方案.docx

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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

碱度

mg/L

≤400

超标换水

Cl-

mg/L

≤700

超标换水

Fe2+（增加值）

mg/L

＜1.0

参考指标

总磷

mg/L

5.0-8.0

补加药剂参考

不锈钢腐蚀率

mm/a

≤0.005

污垢热阻值

ｍ２．ｋ／ｗ

1.72×10-4-3.44×10-4

异养菌数

个/m

≤1×105

粘泥量

ml/m3

≤3

6．2正常运行加药管理

1、浓缩倍数的管理

控制系统浓缩倍数：

浓缩倍数N=循环水K+/补充水K+

≈循环水/补充水电导率

日常采用连续排污控制N；当N低于目标值，减少排污继续浓缩；当N高于目标值，加大排污至N达标。

2、阻垢缓蚀剂ML-D-06的投加：

（1）ML-D-06的首次基础投加量：

100ppm，按保有水量计；

ML-D-06H的首次基础投加量：

20ppm，按保有水量计

（2）ML-D-06/ML-D-06H每天加药量的参考：

GD06=投加剂量35-40（mg/L）⨯补充水量（t/h）×24h/天

GD06H=投加剂量5-8（mg/L）⨯补充水量（t/h）×24h/天

投加方式：

ML-D-06原液加到溶药桶内，直接用计量泵投加；或者加工业水稀释，调节计量泵的开度来保持每天的加药量。

ML-D-06H可以选择人工冲击性投加（由于量较少）；

加缓蚀阻垢剂系统流程：

缓蚀阻垢剂计量箱缓蚀阻垢剂计量泵循环泵进水/冷水池

（3）有效含量的控制：

用循环水中的总磷≥5.0ppm作为控制指标。

低于指标，药剂作用达不到满意的效果。

3、氧化性杀菌剂ML-621的投加

（1）ML-621每次加药量的确定：

G3（kg/天）=投加剂量（mg/L）×保有水量（t）/1000

≈50kg/次

（2）投加方式：

将原液加到溶药桶内，插入吸药软管，开启加药泵，冲击式投加，也可人工冲击投加。

投加频率：

夏季、秋季（5月~10月）每周1~2次，春季、冬季（11月~4月）每周1次。

5、非氧化性杀菌剂ML-630的加药管理

（1）ML-630每次加药量的确定：

G3（kg/天）=投加剂量（mg/L）×保有水量（t）/1000

≈120kg/次

（2）投加方式：

将原液加到溶药桶内，插入吸药软管，开启加药泵，冲击式投加。

也可人工冲击投加，投加频率为每月2次。

6、粘泥剥离剂ML-624的加药管理

（1）ML-624每次加药量的确定：

G4（kg/天）=投加剂量（mg/L）×保有水量（t）/1000

≈160kg/次

（2）投加方式：

人工冲击式投加。

投加频率为每月1~2次。

投加24小时内，系统不排污，如有大量泡沫产生可投加消泡剂ML-710消泡；投加24小时后，水质如出现明显浑浊现象，建议进行大排大补进行水质置换，此水质COD一般会超标，排放前需注意环保处理。

7．0监测方法

水质分析是保证水处理取得良好效果行之有效的方法，应严格按照水质管理目标操作，使其指标合格率达90%以上。

循环冷却水水量大、流程长，药剂停留时间较长，致使发生问题在短期时间内表现不明显，建立必要的监测手段，就可以提示问题所在，以便查找原因、及时调整。

1、化学分析

化学分析提供一个监测腐蚀结垢的间接方法，通过测定水中总铁的含量，找出规律性的变化，同时结合其他监测手段，可以了解整个系统腐蚀情况。

在系统中，PH、总碱度受补水、环境的影响，波动较大，会增加循环水的腐蚀力度，所以控制循环pH、总碱度的大小，是腐蚀控制的关键之一。

结垢的监测，可以通过成垢离子的化学分析，通过测定水冷设备进出口循环水中Ca2+浓度的变化，来推测系统结垢趋势。

2、挂片腐蚀试验

挂片腐蚀试验是循环冷却水系统腐蚀监测行之有效的方法之一。

试验用挂片，可采用I型50×25×2mm或II型72.4×11.5×2mm，并符合HG5—1526冷却水化学处理标准腐蚀试片技术条件。

腐蚀试验用挂片应按放在专用挂片架上，或放置在冷却水回水管线上。

3、微生物监测

微生物分泌产生的粘液与水中各种悬浮杂质，粘合在一起而形成的粘断绝，是循环冷却水化学处理中三大危害之一。

为了控制系统中粘泥，防止形成污垢及垢下腐蚀，要定期进行杀菌灭藻及生物粘泥剥离处理。

处理效果好坏，主要通过测定水中生物粘泥量及异氧菌总数来判别。

8．0技术服务

1、技术服务准则

本公司有一支现场经验丰富、熟悉药剂、了解行业工艺特点的技术队伍，具有较强的发现问题、分析问题、解决问题的能力。

本公司遵循“以真诚求信任，以质量保效果，以服务见水平”的准则，尽心尽力开展好水处理任务。

2、清洗预膜的技术服务

Ø现场派驻技术服务工程师，现场24小时清洗预膜跟踪服务。

Ø清洗预膜过程中的指导工作由本公司安排人员承担。

Ø对清洗预膜效果进行技术测定，书面总结给汇报贵公司。

3、日常技术服务承诺

Ø建立完善、方便的水处理加药控制体系。

Ø根据不同季节的水质条件进行适当的药剂配方调整。

Ø及时、按时发送质量合格的药剂，提供质保书、化验单。

Ø根据贵公司需要进行水处理应用技术培训。

Ø定期/不定期进行现场水质取样分析，提供水质报告。

Ø每3月进行一次不锈钢挂片监测试验。

Ø及时提供技术服务报告，作运行评估，提出相关建议。

Ø停机检修期间，将帮助及时检查设备，根据现场情况改进及调整方案，保证设备处于最佳状态。

本公司提供及时、快速的现场问题处理措施，解决任何可能需要的技术问题、服务。

若运行中出现实际问题，保证及时到达现场、及时调整，并24小时跟踪服务，协调处理。

9．0药剂用量估算

年运行8000小时，浓缩倍数4-5倍正常工况运行情况下药剂用量估算；

药剂名称

型号

投加量ppm

年用量t

备注

阻垢缓蚀剂

ML-D-06

35-40

5.5

缓蚀剂

ML-D-06H

5-8

0.96

氧化性杀菌剂

ML-621

50

2.4

非氧化性杀菌剂

ML-630

150

1.5

粘泥剥离剂

ML-624

200

0.96