自動消垢凈在電廠循環(huán)冷卻水處理中的應用方案

專家姓名：朱明君　　類別： 技術文章 工業(yè)清洗劑

自動消垢凈在電廠循環(huán)冷卻水處理中的應用方案

１、前言
電廠機組裝機容量為2×330MW，循環(huán)冷卻水量為單臺36000m3/h，單臺20000m3。 眾所周知，冷卻水循環(huán)使用能有效地節(jié)約水資源、減少熱污染。但冷卻水在不斷蒸發(fā)濃縮過程中，水中的有害離子成倍增加，再加上冷卻塔在室外長年受陽光照射， 風吹雨淋，灰塵、雜物的飄落，會產生結垢、腐蝕和微生物的滋生，由此而產生的污垢將堵塞輸水管線，引起腐蝕穿孔、換熱效率下降等一系列水質危害，威脅裝置的正常運行。為防止設備產生結垢、腐蝕現(xiàn)象，確保系統(tǒng)安全、高效地運轉，必需對循環(huán)冷卻水進行水質穩(wěn)定處理。
電廠循環(huán)冷卻水具有循環(huán)量大，熱介質溫度高，換熱材質單一等特點。本方案是針對電廠使用的水質特點以及現(xiàn)場工藝參數(shù)，結合我公司無酸性在線清洗大型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的處理經驗，經試驗篩選出的一個適合于電廠循環(huán)冷卻水水質保持系統(tǒng)常年無垢運行的水處理方案。

２、系統(tǒng)運行參數(shù)
循環(huán)水量 m3/h ：2×36000
保有水量 m3 ：2×20000
補充水量 m3/h ：2×512.5(設計值)
排污水量 m3/h ：2×63.5(設計值)
溫 差△T ：9.32℃
濃縮倍數(shù) K ：5(設計值)
設備材質 ：不銹鋼

３、處理技術標準
項 目 國家標準（GB50050-95）
不銹鋼腐蝕率 mm/a ＜0.005
污垢熱阻 m2•K/W ＜3.44×10-4
污垢沉積速率 mcm ＜25
異養(yǎng)菌總數(shù) 個/ml 夏季 ＜5×105
冬季 ＜1×105
粘泥量 ml/m3 ＜4

４、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運行過程中形成的危害
4.1 腐蝕危害
腐蝕是指通過化學或電化學反應使金屬被消耗破壞的現(xiàn)象。金屬在循環(huán)水中由于有溶解氧的存在產生以下反應。
陽極是鐵的溶解過程 Fe→Fe2++2e
陰極是氧的還原 O2+2H2O+4e→4OH-
陰、陽極綜合反應 Fe2++2OH-→Fe(OH)2↓→Fe(OH)3→Fe2O3
(腐蝕產物)
在循環(huán)水系統(tǒng)中，主要以溶解氧腐蝕為主，這種腐蝕除了會造成系統(tǒng)的輸水管線、水冷設備損壞或使用壽命減少外，還會由于腐蝕造成水冷器泄漏而引起工藝介質的污染或造成計劃外的停車事故等，另外由于腐蝕會產生銹鎦，會引起換熱效率下降或管線堵塞等危害。
4.2 結垢危害
結垢是指水中溶解或懸浮的無機物，由于種種原因，而沉積在金屬表面，敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的結垢主要成份有CaCO3和腐蝕產物二種,由于常規(guī)胡處理方法，緩蝕劑使用致使腐蝕產物大大減少，而以CaCO3垢,Ca3(PO4)2垢及鋅垢為主要成份。
垢的產生會引起水冷設備換熱效率下降，管線的阻力增大，導致循環(huán)水量減少或細管的堵塞等，敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中影響結垢的主要因素是冷卻水PH、Ca、總堿度、水溫、換熱器表面溫度、表面狀態(tài)等。
4.3 粘泥危害
粘泥是指金屬列管等內壁附著的粘質膜，生物粘泥主要由細菌及藻類等微生物的分泌產物粘附了水中懸浮雜質而形成，生物粘泥的產生主要會導致傳熱效率下降、列管堵塞、增加局部腐蝕等危害，影響粘泥生成主要因素與水溫、PH、溶解氧、營養(yǎng)源等有關。
4.4 其它離子的危害
系統(tǒng)的金屬管線還會因其它的離子如氯離子和硫酸根離子的存在而引起危害，Cl-和SO42-均屬強腐蝕性離子，特別是氯離子由于其半徑小，容易穿透鈍化膜表面的細孔而產生點蝕現(xiàn)象。另在有污垢存在時，氯離子可依靠其穿透力進入垢下與Fe2+生成Fecl2，F(xiàn)ecl2進一步水解生成Fe(OH)2和Hcl,導致腐蝕區(qū)溶液呈酸性，使金屬的腐蝕速度加快，氯離子還是造成不銹鋼點蝕及應力腐蝕的主要因素，所以冷卻水中氯離子的允許濃度應根據(jù)設備的材質、結構而確定。
SO42-的存在有利于硫酸鹽還原菌的滋生和繁殖，并還原生成硫化氫，促進冷卻水系統(tǒng)金屬的腐蝕。

５、水質及特點
電廠循環(huán)水系統(tǒng)采用的補充水為經凈化后的地下水以及弱酸陽離子交換處理后的軟化水。從資料提供水水質以及取回水樣分析數(shù)據(jù)看地下屬于高硬度、高堿度水質，氯離子也很高具有較強的腐蝕性。根據(jù)該水質特點，如果單獨以此為補充水，濃縮倍數(shù)控制在3以下是可能實現(xiàn)的，但要想達到5是不可能的。

6、試驗報告
根據(jù)要求試驗要按兩種方案考慮
① 濃縮倍率按3控制，弱酸處理不投運；
② 濃縮倍率按高倍率控制，自動消垢凈處理投運。針對電廠系統(tǒng)特點并結合我們的處理經驗，該循環(huán)水系統(tǒng)控制濃縮倍數(shù)主要與系統(tǒng)結構和狀況、藥劑性能、補充水水質相關。系統(tǒng)結構和狀況現(xiàn)已確定，補充水水質根據(jù)需要可以調節(jié)，因此目前主要選擇一種高性能的集除垢、防垢、消垢、殺菌滅藻于一體的綜合性復合阻垢除垢緩蝕劑，能夠使系統(tǒng)在安全經濟運行的過程中集除垢、防垢、消垢、殺菌滅藻于一體，使系統(tǒng)在運行過程中有垢的時候除垢，無垢胡時候防垢，從而保證系統(tǒng)的終無垢運行。
其實循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)只是一個理論計算值，在實際操作中存在著較大的計算誤差，而每一種藥劑對鈣硬、M-堿度的容忍度是一定的。根據(jù)目前水處理技術的發(fā)展，藥劑向著無酸性集除垢、防垢、消垢、殺菌滅藻
多功能發(fā)展，根據(jù)我們選定的藥劑，只與水中的硬度、堿度相關。試驗時我們以生水水質為依據(jù)，選擇一種對對鈣硬除垢M-堿度具有較高容忍度高性能藥劑�，F(xiàn)場無論是采用 生水或弱酸軟化水作為補充水，只要控制好水中的硬度和堿度，都能正常運行。
6.2.1 靜態(tài)阻垢試驗
● 試驗方法
按現(xiàn)場水質條件配制試驗水樣，將試驗水樣置于500ml容量瓶內，加入各組份配方，在80℃的恒溫水浴鍋內放置10小時，冷卻后過濾測定剩余的Ca2+、M-堿度，計算阻垢率。
● 阻垢率計算公式

Ca02+ － Ca22+
η＝─────────×100%
Ca12+ － Ca22+
式中：Ca02+——加藥試驗后剩余的Ca2+濃度 mg/l
Ca12+——試驗前水樣中的Ca2+濃度 mg/l
Ca22+——空白（不加藥）試驗后的Ca2+濃度 mg/l
● 試驗結果見表三
試 驗 配 方 阻 垢 率 %
自動消垢凈 10 mg/l 79.05
自動消垢凈 15 mg/l 94.80
自動消垢凈 20mg/l 98.70
自動消垢凈 25mg/l 98.80
注：①以上投加濃度均以商品濃度計。
②上表可以看出，投加JZ-413 15-20mg/l能起到良好的阻垢效果，下面在旋轉掛片裝置上進一步驗證JZ-413的緩蝕率。
6.2.2 旋轉掛片腐蝕試驗
● 試驗方法 （化工部頒HG/T2159-91《旋轉掛片法》）
通過測定試片在水中的失重計算腐蝕速率。將試驗水樣置于2000ml燒杯中，加入不同濃度的試驗藥劑，于50℃的水浴中旋轉72小時，取出試片，經處理后計算腐蝕速率，以此來評價水穩(wěn)劑的緩蝕性能。
● 試驗條件
試片材質 ：A3鋼、不銹鋼、銅
試驗溫度 ：50±1℃
試片線速度：0.35 m/s
試驗周期 ：72h
● 腐蝕率計算公式

87600•ΔW
　　　　X＝——————— mm/a
A•T•D
式中：X——試片腐蝕速率 mm/a
87600——計算常數(shù)
ΔW——試片失重 g
A——試片表面積 cm2
T——試驗時間 h
D——材質密度 g/cm3
● 試驗結果見表四
試 驗 配 方 不銹鋼腐蝕率 mm/a
自動消垢凈 10 mg/l 0.0056
自動消垢凈 15 mg/l 0.0038
自動消垢凈 20mg/l 0.0031
自動消垢凈 25mg/l 0.0011
空 白 0.0102

從上表可以看出，JZ-413投加15～25mg/l，腐蝕得到很好的控制，均低于GB50050-95規(guī)定，能適合貴循環(huán)冷卻水處理要求。

7、推薦處理方案
7.1化學清洗方案
7.1.2化學清洗藥劑配方及操作要點
殺菌剝離
目點:將循環(huán)水系統(tǒng)內附著的生物粘泥及軟垢剝離下來,清潔金屬表面.
藥劑投加濃度
藥劑配方 投加濃度


自動消垢凈 1000 mg/L





操作要點:

●關閉排污閥,調小補充水閥,保持一定的水位(不溢流),使系統(tǒng)處于完全的密閉狀態(tài).
●先投加自動消垢凈 --殺菌剝離劑600 mg/L,密閉運行12小時。投加分散劑400 mg/L，然后再投加自動消垢凈 580，定時測定循環(huán)水的濁度，待濁度基本穩(wěn)定不變時，殺菌剝離可告結束。
●分析項目及頻率：濁度：1次/4H
●殺菌剝離結束后視循環(huán)水濁度情況適當換水。
化學清洗
目點:用專用的化學清洗劑清洗掉設備及管道中的硬垢、銹垢及污垢，潔凈金屬表面。
藥劑配方及投加濃度
藥劑配方 投加濃度
自動消垢凈 1500 mg/L



操作要點：
1.粘泥剝離置換合格后，關閉排污閥，調小補充水閥，保持一定的水位（不溢流），使系統(tǒng)處于完全的密閉狀態(tài)。
2.投加自動消垢凈 1000 mg/L于泵的吸入口。
3.. 測定循環(huán)水的PH值,首先自動消垢凈 調節(jié)PH，然后用PH調節(jié)劑調節(jié)PH在3.5-5.5(全過程保持該值)
4.測定循環(huán)水的總鐵、鈣離子及濁度，至指標均趨向穩(wěn)定時，視為化學清洗的終點。運行24小時后投加分散劑JZ-320,300 mg/L分散劑
5. 預計時間為24-48小時。
6.分析項目及頻率：PH值：1次/2H；總鐵、鈣離子、濁度：1次/4H；
7．清洗結束后化學清洗液的置換排放。
化學清洗技術驗收標準：
腐蝕率 碳 鋼 ≤6．0 g/㎡•h
銅和銅合金 ≤2．0 g/㎡•h
不 銹 鋼 ≤2．0 g/㎡•h
7.2預膜處理
目的：通過投加高濃度的緩蝕劑在活化的金屬表面形成一層防腐膜。
藥劑配方及投加濃度
藥劑配方 投加濃度
預膜劑 250 mg/L
分散劑 100 mg/L
銅緩蝕劑 50 mg/L






操作要點：
1.洗置換合格后，關閉排污閥，調小補充水閥，保持一定的水位（不溢流），使系統(tǒng)處于完全的密閉狀態(tài)。
2.用PH調節(jié)劑調節(jié)PH在5.5-6.5(全過程保持該值)
3.投加預膜劑250 mg/L于泵的吸入口。
4.預膜8小時后投加分散劑JZ-320 100 mg/L。
5.在清洗期間嚴格控制循環(huán)水的PH值，不能過高，也不能過低。絕對不允許PH值低于5.0。
6.預膜時間為24～48小時，具體時間可根據(jù)現(xiàn)場成膜情況來定。結束后置換排放直到總磷低于2 mg/L，轉入正常運行。
7.3 正常運行藥劑及控制指標
1.待循環(huán)水中有機磷濃度下至正常運行指標下限時,開始投加阻垢緩蝕劑。
2. 阻垢緩蝕劑的日常投加,用加藥設備連續(xù)加入。
3. 阻垢緩蝕劑的投加濃度和控制指標：
藥劑配方 控制指標
阻垢緩蝕劑 8-15mg/L
鈣硬＋M-堿度 ≤1000 mg/L

注：投加速率由下式計算:
投加速率=補充水量×投加濃度/1000 kg/h
7.4殺菌滅藻方案
7.4.1殺菌滅藻配主及投加濃度
藥劑配方 投加濃度
殺菌滅藻劑1 20 mg/L, 1次/周
殺菌滅藻劑2 100-150mg/L， 1次/月
殺菌滅藻劑3 100-150 mg/L, 1次/月

注:投加劑量=系統(tǒng)容積×投加濃度/1000 KG

7.4.2殺菌滅藻劑的投加方式
采用多種殺菌劑結合使用的方法,交替使用,防止微生物產生抗藥性。
殺菌滅藻劑1為氧化性殺菌劑.每周投加一次。
殺菌滅藻劑2、殺菌滅藻劑3為非氧化殺菌劑，沖擊式投加，系統(tǒng)密閉運行24-48小時后，視循環(huán)水濁度情況進行置換。

8、費用估算（單臺機組）
8.1清洗費用估算，
藥劑名稱 用量（T）
粘泥剝離劑 20
清洗劑 30
分散劑 6
PH調節(jié)劑 12


8.2預膜費用估算，
藥劑名稱 用量（T）
預膜劑 5
分散劑 3
銅緩蝕劑 1
PH調節(jié)劑 5

8.3正常運行費用估算
藥劑名稱 用量（T）
阻垢緩蝕劑K=3.0 65
阻垢緩蝕劑K=5.0 35
殺菌滅藻劑1 20
殺菌滅藻劑2 36
殺菌滅藻劑3 36

注:如濃縮倍數(shù)達不到要求,費用將增加.如工藝有所

9、技術服務承諾：
① 為客戶篩選制訂水處理方案。
② 為客戶代培有關循環(huán)水分析、操作人員。
③ 循環(huán)水系統(tǒng)在清洗予膜期間，我們將派技術人員進行現(xiàn)場指導
④ 進行定期或不定期的現(xiàn)場走訪，發(fā)現(xiàn)問題及時調整解決。
⑤ 保證及時提供質優(yōu)價廉的藥劑。

以上處理方案將作為貴廠應用水處理藥劑時參考。我們真誠地希望能與貴廠進行合作，真正管理和使用好貴廠循環(huán)冷卻水，保證系統(tǒng)安全、高效、滿負荷運轉。
聯(lián)系人：朱明君，電話：13153759688.

發(fā)表時間：2008-10-01

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