循環(huán)冷卻水動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)分析

張紅心

（華電國際鄒縣發(fā)電有限公司，山東濟(jì)寧273522）

循環(huán)冷卻水動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)分析

張紅心

（華電國際鄒縣發(fā)電有限公司，山東濟(jì)寧273522）

華電國際鄒縣發(fā)電廠兩臺1 000 MW機(jī)組循環(huán)冷卻水采用地表水和城市中水作為補(bǔ)水水源，按照近年來兩種水源補(bǔ)水量的比例關(guān)系，進(jìn)行了阻垢和腐蝕情況的動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)，找出更科學(xué)合理的最佳水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)和藥品加藥量，實(shí)現(xiàn)機(jī)組循環(huán)冷卻水系統(tǒng)防腐防垢安全運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

循環(huán)冷卻水；中水利用；模擬試驗(yàn)

0 引言

華電國際鄒縣發(fā)電廠三期兩臺600 MW機(jī)組循環(huán)冷卻水均采用地表水，使用山東某公司生產(chǎn)的阻垢緩蝕劑進(jìn)行水質(zhì)穩(wěn)定處理，取得了良好的效果。華電鄒縣發(fā)電廠7號、8號機(jī)組為1 000 MW機(jī)組，循環(huán)冷卻水補(bǔ)水使用地表水（微山湖）和城市中水，凝汽器管材為不銹鋼管。兩臺機(jī)組循環(huán)冷卻水處理全部為敞開式循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，水質(zhì)指標(biāo)主要有：pH值、全堿度、濃度倍率、濁度、氯離子的質(zhì)量濃度、總磷、硬度、鈣硬等。水質(zhì)處理主要方式為加入硫酸和阻垢緩蝕劑，保證水質(zhì)穩(wěn)定，保證循環(huán)水系統(tǒng)不發(fā)生腐蝕、結(jié)垢等問題。

隨著四期工程兩臺機(jī)組循環(huán)水補(bǔ)水水源的改變，由單一水源方式改為兩種水源相結(jié)合方式，補(bǔ)水水質(zhì)變得復(fù)雜，給現(xiàn)場監(jiān)測處理帶來一定的困難。為掌握兩種水源作為補(bǔ)充水時(shí)水質(zhì)指標(biāo)對凝汽器管材的影響以及確定水處理的加藥量，利用動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)裝置，取用現(xiàn)場補(bǔ)水水樣進(jìn)行試驗(yàn)分析。

1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1 補(bǔ)水概況

根據(jù)正常情況下每臺機(jī)組涼水塔兩種水源補(bǔ)水量的比例選取兩個(gè)代表性的水樣配比作為動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)的試驗(yàn)用水，兩種補(bǔ)水水質(zhì)分析結(jié)果見表1。

1.2 水質(zhì)穩(wěn)定劑理化性能檢測

水質(zhì)穩(wěn)定劑理化性能指標(biāo)是檢驗(yàn)其質(zhì)量優(yōu)劣的最基本內(nèi)容。依照中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL／T 806—2002《火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水用緩蝕阻垢劑》的規(guī)定［1］，本次試驗(yàn)對某化工公司提供的水質(zhì)穩(wěn)定劑進(jìn)行了外觀、磷酸鹽（以PO3-4計(jì)）含量、亞磷酸鹽（以PO3-3計(jì)）含量、正磷酸鹽（以PO3-4計(jì)）含量、固體含量、pH（1%水溶液）以及密度（20℃）等項(xiàng)目進(jìn)行檢測，結(jié)果見表2。

表1 兩種補(bǔ)水水質(zhì)分析結(jié)果

表2 水質(zhì)穩(wěn)定劑理化性能檢測數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)對比

從表2中可以看出，藥品的所有理化性能指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，屬合格產(chǎn)品。

2 阻垢試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)裝置

采用WKMZ-II型智能動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)裝置，儀器主要參數(shù)如下。

蒸汽溫度：100℃±0.5℃

試驗(yàn)管長度：680 mm，有效傳熱長度為500 mm

進(jìn)口溫度控制范圍：30～35℃±0.5℃

流量可調(diào)范圍：100～1 000 L／h

污垢熱阻測量范圍：0～3.44×10-4m2K／W

進(jìn)出口溫差：8～12℃

循環(huán)水流速：0.6～1.5 m／s

冷卻塔最大冷卻幅度：10～12℃

2.2 阻垢試驗(yàn)方法

試驗(yàn)依據(jù)化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG／T 2160—2008《冷卻水動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)方法》進(jìn)行［2］。

1號水箱注入150 kg地表水（加900 mg藥劑），1號補(bǔ)水箱注入130 kg地表水（加780 mg藥劑）。2號水箱注入150 kg地表水和中水的混合水（加900 mg藥劑），2號補(bǔ)水箱注入130 kg地表水和中水的混合水（加780 mg藥劑）。

按照試驗(yàn)操作程序開動(dòng)裝置，在試驗(yàn)過程中不排污，邊濃縮邊自動(dòng)補(bǔ)水，等補(bǔ)水箱水用完，重新添加水和藥劑。運(yùn)行過程中定時(shí)檢測循環(huán)水中氯離子質(zhì)量濃度、鈣離子質(zhì)量濃度、堿度、pH值并通過加硫酸控制堿度在3.5～4.8 mmol／L之間，當(dāng)求出換熱管熱阻值后清零（此時(shí)換熱管為零熱阻），再次出現(xiàn)的熱阻為污垢熱阻，這時(shí)可停止補(bǔ)加試驗(yàn)用水，對循環(huán)水進(jìn)行全面分析（包括鈣硬度、硬度、堿度、pH、氯離子質(zhì)量濃度、電導(dǎo)率），試驗(yàn)結(jié)束，取出1號、2號不銹鋼試驗(yàn)管觀察內(nèi)部結(jié)垢情況。

2.3 試驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)

參照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 50050—2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算△A、△B。

式中：KCl為氯離子濃縮倍率；KCa為鈣離子濃縮倍率；為補(bǔ)充水鈣離子濃度，mmol／L；為循環(huán)水鈣離子濃度，mmol／L。

在整個(gè)試驗(yàn)過程中保證△A≤0.2，△B≤0.5 mmol／L。當(dāng)試驗(yàn)結(jié)束，達(dá)到要求時(shí)取出試管或試片，觀察換熱管內(nèi)部表面的沉積和腐蝕情況，對阻垢腐蝕試驗(yàn)做出直觀的評價(jià)［3］。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。由表3試驗(yàn)結(jié)果可看出，水樣1（地表水）Ca2+質(zhì)量濃度極限為302.62 mg／L（15.10 mmol／L），硬度極限為28.03 mmol／L，堿度控制在4.6 mmol／L以下，pH值控制在8.80以下。

水樣2混合水（地表水∶中水=1∶2）Ca2+質(zhì)量濃度極限為460.6 mg／L（22.98 mmol／L），硬度極限為41.20 mmol／L，堿度控制在4.00 mmol／L，pH值控制在8.60。

表3 阻垢試驗(yàn)結(jié)果

3 旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)裝置

RCC-1型腐蝕試驗(yàn)儀，試驗(yàn)條件如下。

試驗(yàn)溫度：（45±1）℃

試片線速度：（0.35±0.02）m／s

試液體積與試片面積比：30 mL／cm2

試片（管）端與液面距離：大于2 cm

重復(fù)試驗(yàn)：對每個(gè)試驗(yàn)條件進(jìn)行平行試驗(yàn)

試驗(yàn)時(shí)間：120 h

3.2 試驗(yàn)過程

首先在試杯中加入適量試驗(yàn)用水，在試杯外壁與液面同一水平處劃上刻度線。將試杯置于恒溫水浴試驗(yàn)裝置中。待試液達(dá)到指定溫度時(shí)，掛入試片，注意使每個(gè)掛片（管）均不能與其它試樣及試杯壁發(fā)生碰撞。啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，使試片（管）按一定速度轉(zhuǎn)動(dòng)，并開始計(jì)時(shí)。

試驗(yàn)過程中令試液自然蒸發(fā)，每隔4 h補(bǔ)加一次除鹽水，使其液面保持在刻度線處，使試液濃度維持恒定。當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間達(dá)到指定值時(shí)，停止試片轉(zhuǎn)動(dòng)，取出試片并進(jìn)行外觀觀察。然后對試片進(jìn)行清洗處理，置于干燥器中4 h后稱重，計(jì)算試片（管）的腐蝕速率［4］。

腐蝕速率B的測定。以年腐蝕率（mm／a）表示，計(jì)算方法為

式中：K為8.76×104；G為試樣失重，g；T為試驗(yàn)時(shí)間，為120h；A為試樣面積，cm2；D為金屬密度，g／cm3。

3.3 腐蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)

腐蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4。

表4 腐蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)

試驗(yàn)結(jié)束后對掛片的表面情況進(jìn)行了觀察。在試液中，TP304不銹鋼管表面均未發(fā)生明顯變化，試管表面光潔如初，試液清澈透明，其平均腐蝕速率為0.000 45 mm／a，符合GB／T 50050—2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的要求對銅和不銹鋼設(shè)備宜小于0.005 mm／a的要求。

4 應(yīng)用情況

對于7號、8號機(jī)組循環(huán)冷卻水，在試驗(yàn)水質(zhì)條件下（地表水時(shí)），補(bǔ)水加入6 mg／L的試驗(yàn)用水質(zhì)穩(wěn)定劑，其極限濃縮倍率可控制在5.45，極限硬度28.03 mmol／L，極限堿度4.5 mmol／L。工業(yè)運(yùn)行實(shí)際控制濃縮倍率在4.60以下（5.45×85%），硬度和堿度分別控制在25.00 mmol／L和4.50 mmol／L以下，可以達(dá)到理想的阻垢效果。

在試驗(yàn)水質(zhì)條件（地表水∶城市中水=1∶2）下，其極限濃縮倍率為5.0，極限硬度41.00 mmol／L，極限堿度4.0 mmol／L。運(yùn)行中實(shí)際濃縮倍率應(yīng)控制在4.30以下，硬度和堿度分別控制在35.00 mmol／L和4.00 mmol／L以下。

對于循環(huán)冷卻水（地表水、地表水加中水）在4.0～5.0倍時(shí)，其對TP304不銹鋼管的旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕速率為0.000 45 mm／a，符合GB／T 50050—2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的不銹鋼及銅合金應(yīng)該小于0.005 mm／a的標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)際運(yùn)行中可適當(dāng)提高循環(huán)水中阻垢緩蝕劑加藥量，使其循環(huán)水中總磷質(zhì)量濃度控制在4 mg／L左右，堿度控制在3.5～4.0 mmol／L之間，效果會(huì)更好。

運(yùn)行中應(yīng)注意保持循環(huán)水系統(tǒng)的清潔和凝汽器管材的暢通、無污堵，防止一切雜物進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)；保證膠球系統(tǒng)的良好運(yùn)行，防止粘泥等發(fā)生沉積。

從2009年鐵離子監(jiān)測結(jié)果對比，可以看出其平均值均有較大幅度下降，見表5。

表5 2009年鐵離子監(jiān)測結(jié)果對比μg／L

5 結(jié)語

通過對兩臺1 000 MW機(jī)組循環(huán)冷卻水進(jìn)行阻垢和腐蝕情況的動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)，找出了更科學(xué)合理的最佳水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)和藥品加藥量，實(shí)現(xiàn)機(jī)組循環(huán)冷卻水系統(tǒng)防腐防垢安全運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的，為同類型機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行起到借鑒作用。

［1］高秀山.火電廠循環(huán)冷卻水處理［M］.北京：中國電力出版社，2001.

［2］HG／T 2160—2008冷卻水動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)方法［S］.

［3］肖作善.熱力發(fā)電廠水處理［M］.北京：中國電力出版社，1996.

［4］GB 18175—2000水處理劑緩蝕性能的測定旋轉(zhuǎn)掛片法［S］.

圖7 輔助臂架吊裝示意圖

3.5 輔助臂架拆卸

曲臂外橫擔(dān)安裝完成后，拆除滑輪組，解除后臂架與鐵塔連接，將輔助臂架慢松至橫擔(dān)上，將前臂架分段拆解和后臂架、鋼索、滑輪組等分別用主抱桿松落至地面，運(yùn)出現(xiàn)場。

4 結(jié)語

高強(qiáng)輔助臂架吊裝特高壓酒杯型角鋼塔曲臂外側(cè)橫擔(dān)施工方法，既發(fā)揮了高強(qiáng)輔助臂架吊重大、安全可靠、工藝簡單、操作方便的優(yōu)勢，又解決了抱桿吊裝曲臂外側(cè)橫擔(dān)就位困難、施工風(fēng)險(xiǎn)高等不利因素，為今后特高壓酒杯塔的組塔施工提供了一套切實(shí)可行的施工方法。今后施工中繼續(xù)對高強(qiáng)輔助臂架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，特別是在輕型化和與鐵塔橫擔(dān)結(jié)合方式上進(jìn)行改進(jìn)，使其更加適用于不同塔型的施工需要。

參考文獻(xiàn)

［1］GB 50017—2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］GB 50205—2001鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［3］JGJ 81—2002建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程［S］.

收稿日期：2014-06-05

作者簡介：

馬鳳臣（1978—），男，高級工程師，從事線路施工和管理工作；

丁寶民（1968—），男，工程師，從事線路施工和管理工作；

王東波（1969—），男，高級工程師，從事輸變電施工和管理工作；

單軍（1978—），男，高級工程師，從事線路施工和管理工作；

喬耀華（1982—），男，工程師，從事線路運(yùn)維、檢修管理工作。

Dynamic Simulation Experiment Analysis of Recirculated Cooling Water

The surface water and city reclaimed water are used as recirculated cooling water sources of 1 000 MW assembling units in Zouxian power plant.According to the proportion of this two kinds of sources water in recent years，we make dynamic simulation experiments for scaling and corrosion situation，and find out more scientific and reasonable standards of the water quality and drug dosage，which can ensure the safe operation of assembling unit recirculated cooling water system in anticorrosion and inhibit scale，and achieve the goals of energy saving and environmental protection.

recirculated cooling water；reclaimed water utilization；simulation experiments

TM621

：B

：1007－9904（2014）04－0069－04

2014-03-24

張紅心（1966—），女，技師，主要從事火力發(fā)電廠化學(xué)化驗(yàn)、環(huán)境監(jiān)測等工作。