循環(huán)水阻垢劑加藥量與濃縮倍率控制對循環(huán)水水質影響的探討

馬灼超

摘要：為控制和降低循環(huán)冷卻水系統(tǒng)結垢所產(chǎn)生的各種危害，保證設備的換熱效率和使用年限，減少排污水對環(huán)境的污染，扎實落實國家節(jié)約水資源和環(huán)境保護的目的，必須加強對循環(huán)冷卻水水質的監(jiān)測和調整控制。本文通過對模擬600MW機組循環(huán)水運行工況試驗后得出的理論阻垢劑加藥量在現(xiàn)場實際應用中對循環(huán)水質影響及系統(tǒng)結垢趨勢分析，通過調整在不同濃縮倍率下阻垢劑加藥量變化從而達到控制循環(huán)冷卻水水質。從而制定循環(huán)水控制監(jiān)測要求及監(jiān)測周期，并就水質監(jiān)測中的出現(xiàn)異常情況及指標異常時，對運行加藥調整得出指導意見。

關鍵詞：阻垢劑;濃縮倍率;結垢;腐蝕

1、 概述

在敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中由于蒸發(fā)損失、排污損失及風吹損失，系統(tǒng)中的水會越來越少，而水中各種礦物質和離子含量就會越來越濃。為了使水中含鹽量維持在一定的濃度，必須補充新鮮水，排出濃縮水。通常在操作時，用濃縮倍率來控制循環(huán)水的濃縮程度。我廠600MW機組為世界首臺超臨界直流循環(huán)流化床鍋爐，2013年4月投產(chǎn)，循環(huán)水采用敞開式循環(huán)冷卻方式，水源為沱江河水（地表水，具有濁度隨季節(jié)變化波動大，有機物含量高、堿度高的水質特性），補充水經(jīng)混凝、沉淀處理后補入涼水塔。循環(huán)水設計濃縮倍率3.5，采用連續(xù)投加阻垢穩(wěn)定劑，和沖擊性殺菌處理的聯(lián)合方式，未設計加酸調節(jié)系統(tǒng)。凝汽器管材為不銹鋼，循環(huán)水水質的優(yōu)劣關系到凝汽器乃至整臺機組的安全、經(jīng)濟運行。

2、 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運行參數(shù)

凝汽器換熱面積：39000m2

循環(huán)水量R 60840 m3/h，（16.90 m3/s）

保有水量V? 16500 m3

蒸發(fā)水量E? 900m3/h

排污水量B 300 m3/h

補充水量M? 1200m3/h

3、 調整試驗步驟及安排

本次阻垢劑加藥試驗投加阻垢劑為低膦阻垢劑，主要成分為有機膦、共聚物、緩蝕劑，所有技術指標均滿足DL/T806《火力發(fā)電廠循環(huán)水用阻垢緩蝕劑》標準A類藥品規(guī)定。

（1） 第一階段（48小時）：調整阻垢緩蝕劑的每日加藥量，由實驗室模擬試驗得到的加藥量250Kg/天，調整為300Kg/天，每天對循環(huán)水和補充水取樣檢測，并記錄;

（2） 第二階段（48小時）：阻垢緩蝕劑加藥量調整為400Kg/天，每天對循環(huán)水和補充水取樣檢測，并記錄;

（3） 第三階段（48小時）：阻垢緩蝕劑加藥量調整為500Kg/天，每天對循環(huán)水和補充水取樣檢測，并記錄;

（4） 腐蝕指示片（144小時）：從開始試驗至試驗結束，將TP304不銹鋼試片掛入循環(huán)水池，記錄掛片懸掛時間，TP304不銹鋼試片預先進行油污清洗，干燥恒重處理并稱重記錄;試驗結束，取出TP304不銹鋼試片，進行清洗干燥，恒重稱量，計算腐蝕速率，并記錄數(shù)據(jù)。

4、 調整試驗過程中水質變化

（1） 濃縮倍率K值變化趨勢

加藥量300kg/天時，k值在2.33～2.8，δA控制在0.19～0.22;加藥量為400kg/天時，k值2.85～3.55，δA控制在-0.15～0.35;

加藥量為500kg/天時，k值2.60～3.82，δA控制在-0.75～0.21;

（2） 循環(huán)水中鈣離子變化趨勢

加藥量300kg/天時，鈣離子值在127.29～165.61mg/L;

加藥量400kg/天時，鈣離子值在181.11～205.21mg/L;

加藥量500kg/天時，鈣離子值在188.63～252.88mg/L;

5、 調整試驗綜合分析

（1） 每天加入阻垢緩蝕劑300公斤，穩(wěn)定濃縮倍率在2.40，最高濃縮倍率在2.80，說明在該加藥量下，濃縮倍率可以控制在2.30-2.80;為了降低循環(huán)水系統(tǒng)的結垢風險，在該加藥量下最好控制濃縮倍率在2.0-2.5。

（2） 每天加入阻垢緩蝕劑400公斤，穩(wěn)定濃縮倍率在2.85左右（第三天16：00數(shù)據(jù)），最高濃縮倍率在3.24 左右（第四天10：00數(shù)據(jù)），說明在該加藥量下，濃縮倍率可以控制在2.80-3.24;為了降低循環(huán)水系統(tǒng)的結垢風險，在該加藥量下最好控制濃縮倍率在2.5-3.0。

（3） 每天加入阻垢緩蝕劑500公斤，穩(wěn)定濃縮倍率在3.22左右（第五天12：00數(shù)據(jù)），最高濃縮倍率在3.62左右（第六天10：00數(shù)據(jù)），說明在該加藥量下，濃縮倍率可以控制在3.24-3.62;為了降低循環(huán)水系統(tǒng)的結垢風險，在該加藥量下最好控制濃縮倍率在3.0-3.5。

（4） 濃縮倍率達到3.62時，循環(huán)水的pH值已高達9.09，需要繼續(xù)提高循環(huán)水濃縮倍率試驗，為保證系統(tǒng)的安全運行，必須調節(jié)循環(huán)水的pH值在標準范圍。

6、 現(xiàn)場試驗掛片監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

（1） 試片：腐蝕試片為TP304不銹鋼標準試片

腐蝕速率=87600·△W/（S·ρ·T）mm/a

? ?式中： △W —試片的失重，? ?g;

? ? ? ? ? ?S —試片的總表面積， cm2;

? ? ? ? ? ?ρ —試片材值的密度， g/cm3;

? ? ? ? ? ?T —試驗時間， h;

（2） 掛片在實驗前準備：清洗油污，干燥恒重，精確稱量并保存;

（3） 腐蝕掛片實驗所用掛片數(shù)量6片，其中4片懸掛于循環(huán)水池出水口出（流速較快），另外2片懸掛于水流流速較慢處;

（4） 實驗結束后，取出掛片，進行掛片清洗，干燥恒重，精確稱量，并且保存，計算腐蝕速率;

（5） 從現(xiàn)場的腐蝕監(jiān)測試片數(shù)據(jù)結果看：阻垢劑加藥量在300Kg/天，400Kg/天和500Kg/天時，不銹鋼掛片的腐蝕速率均小于等于0.002mm/a，小于0.005mm/a的國家標準。不銹鋼掛片的表面光亮如初，無腐蝕跡象。

7、 調整試驗總結

根據(jù)以上的調整試驗情況，對我公司600MW機組循環(huán)水水質控制（主要針對投加阻垢緩蝕劑）的如下總結：

（1） 加強設備巡視檢查，做好日常檢測項目（循環(huán)水及補充水）及按檢測周期開展如下項目分析化驗：

（2） 系統(tǒng)運行加藥量的調整控制：

根據(jù)每天檢測結果計算，控制△A≤0.2。當△A≥0.2時，系統(tǒng)存在結垢風險，則及時加大補充水量和排污水量，調整△A在控制標準內(nèi)，或根據(jù)按以下濃縮倍率對應的加藥量適當加大阻垢緩蝕劑的投加量，以減緩系統(tǒng)結垢風險。

（3） 膠球清洗裝置應正常投運，清洗效果應滿足汽輪機運行的要求，膠球不應堵塞凝汽器管。

（4） 加強循環(huán)冷卻水排污控制

排污遵循如下原則。

a） 應該連續(xù)均勻排污，杜絕大補大換。

b） 當冷卻水監(jiān)測指標連續(xù)2次滿足下列條件之一時，則應加大排污量：①濃縮倍數(shù)K>3.0;②pH>9.0;③ΔA>0.2。當冷卻水監(jiān)測指標連續(xù)2次滿足下列條件之一時，則應減小排污量：①濃縮倍數(shù)K<2.0;②pH值<8.3

c） 冷卻水濁度>10FTU（如殺菌滅藻期間）時，應加大排污量。

8、 循環(huán)水水質控制中的注意事項

（1） 在補充水、排污以及加藥都比較穩(wěn)定的情況下，每天檢測2次，若出現(xiàn)系統(tǒng)運行補充水、排污導致循環(huán)水濃縮倍率大起大落的情況，則及時增加檢測次數(shù)，以便及時準確發(fā)現(xiàn)問題及時對系統(tǒng)的補充水、排污及加藥量做相應的調整。

（2） 盡可能穩(wěn)定系統(tǒng)的補水和排污，同時對系統(tǒng)的加藥應保持均勻、穩(wěn)定、連續(xù)。

（3） 若循環(huán)水系統(tǒng)的補充水質發(fā)生明顯的變化或系統(tǒng)的運行工況發(fā)生較大變化，應及時查找原因，并進行相應的處理。

（4） 在對循環(huán)水系統(tǒng)日常的監(jiān)測控制外，還應經(jīng)常查看凝汽器的真空度和端差的變化情況，如發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象應及時與各相關部門溝通，查找相關的原因，并及時進行解決。

（5） 在對循環(huán)水系統(tǒng)進行的日常監(jiān)測方面，應盡可能做到及時準確，分析數(shù)據(jù)真實可靠，對出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)應及時準確查找原因，并及時予以解決。

（6） 我廠補充水源為江河水（沱江河），補充水pH較高，循環(huán)水pH也相對較高，注意加強循環(huán)水系統(tǒng)pH調整處理，將循環(huán)水pH控制在8.0～8.4理想范圍之間，配合阻垢緩蝕劑使用，更利于系統(tǒng)設備的經(jīng)濟、安全，（必要時可進行加酸模擬試驗確定后進行加酸系統(tǒng)技術改造）;

（7） 阻垢緩蝕劑必須連續(xù)投加，以保證循環(huán)水中的阻垢劑有效成分均勻穩(wěn)定，切記不可以將一天的加藥量一次性加入循環(huán)水中。

9、結束語

提高循環(huán)水濃縮倍率研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義，是節(jié)約用水的關鍵，它帶來的經(jīng)濟效益和社會效益都是明顯的。應根據(jù)具體情況，因地制宜，盡可能地使循環(huán)水冷卻系統(tǒng)在合適的較高濃縮倍數(shù)下運行。

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（作者單位：四川白馬循環(huán)流化床示范電站有限責任公司）