瑞金發(fā)電廠循環(huán)冷卻水水質(zhì)調(diào)整優(yōu)化試驗(yàn)研究

沈世寧，黃麗琴，劉玉成

（1.華能瑞金發(fā)電有限責(zé)任公司，江西瑞金 342500）

0 引言

華能瑞金發(fā)電有限責(zé)任公司（以下簡稱瑞金電廠）裝機(jī)容量為2×350 MW，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用敞開式循環(huán)冷卻方式，單機(jī)設(shè)計(jì)循環(huán)水量363 74 m3/h，系統(tǒng)濃縮倍率設(shè)計(jì)為≤4.5 倍，凝汽器換熱管材選用TP 304不銹鋼。目前瑞金電廠實(shí)際運(yùn)行情況為雖未開啟循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的手動(dòng)排污門，但脫硫系統(tǒng)、撈渣機(jī)、煤灰系統(tǒng)用水均取自循環(huán)水的排水，因此實(shí)際上間接進(jìn)行了循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行了排污。

現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)加藥僅采用阻垢緩蝕劑，不具有殺菌滅藻作用，同時(shí)循環(huán)水的阻垢率波動(dòng)較大且阻垢率低。為保證循環(huán)冷卻水系統(tǒng)可以更加安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，采用了加阻垢緩蝕劑、加殺菌滅藻劑、加碳鋼緩蝕劑聯(lián)合處理方式，同時(shí)對水質(zhì)進(jìn)行連續(xù)檢測，調(diào)整優(yōu)化加藥量，并對運(yùn)行效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

1 加藥及效果評(píng)價(jià)方法

1.1 加藥方式

華能瑞金電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用加無磷阻垢緩蝕劑、碳鋼緩蝕劑、殺菌滅藻劑、粘泥剝離劑的聯(lián)合處理方式，無磷阻垢緩蝕劑和碳鋼緩蝕劑采用計(jì)量泵連續(xù)加入方式，殺菌滅藻劑和粘泥剝離劑采用沖擊式加入方式。

1.2 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)處理效果評(píng)價(jià)方法

1.2.1 循環(huán)水阻垢效果評(píng)價(jià)

日常對循環(huán)水阻垢效果評(píng)判較為有效的方法就是監(jiān)測循環(huán)水的阻垢率，其計(jì)算方法如1式所示：

另外，端差是反映凝汽器換熱效果的重要指標(biāo)，通過端差的變化也可判斷凝汽器換熱管的表面狀態(tài)是否良好。

1.2.2 循環(huán)水緩蝕處理效果的評(píng)價(jià)

對阻垢緩蝕劑和碳鋼緩蝕劑緩蝕處理的效果，采用計(jì)算掛片腐蝕速率的方法進(jìn)行評(píng)判。

掛片腐蝕速率計(jì)算方法：

式中：Vcorr——均勻腐蝕速率，mm/a；W——試驗(yàn)前試片重量，g；W0——試驗(yàn)后試片重量，g；A——試片表面積，cm2；ρ——試片密度，g/cm3；t——試驗(yàn)時(shí)間，h；8760 ——與一年相當(dāng)?shù)男r(shí)數(shù)，h/a；10—與1 cm相當(dāng)?shù)暮撩讛?shù)，mm/cm。

1.2.3 循環(huán)冷卻水殺菌滅藻效果評(píng)價(jià)

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在加入殺菌滅藻劑后，依據(jù)剝離下來的藻類、粘泥及產(chǎn)生的泡沫可判斷殺菌滅藻效果；同時(shí)由于剝離物會(huì)進(jìn)入到脫硫系統(tǒng)中，理論上，這些污物可能會(huì)對脫硫吸收塔漿液的組分含量、石灰石溶解速率、SO2的測試等方面產(chǎn)生一定影響，因此可通過觀察冷卻塔塔池藻類和粘泥脫落的情況及統(tǒng)計(jì)分析脫硫效率來評(píng)價(jià)分析循環(huán)水殺菌滅藻效果。

2 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)處理效果分析

2.1 循環(huán)水阻垢處理效果的評(píng)判

由于瑞金電廠之前未對循環(huán)水及補(bǔ)充水的Ca進(jìn)行測試，為比較更換藥劑前后循環(huán)水阻垢處理效果，以硬度來計(jì)算循環(huán)水的阻垢率。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為換藥前后循環(huán)水阻垢率的比較，結(jié)果如下圖。

圖1 兩臺(tái)機(jī)組循環(huán)水阻垢率變化

從圖1中可看出，7月份之前循環(huán)水的阻垢率在60%～105%，而且變化幅度較大，約有30%的時(shí)間段阻垢率低于90%。而更換藥劑后，循環(huán)水阻垢率均超過95%，說明該無磷阻垢緩蝕劑具有良好的阻垢處理效果。

對無磷阻垢劑加藥前后凝汽器的端差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖2所示。

圖2 兩臺(tái)機(jī)組凝汽器端差變化

從圖中可看出，在7月2日兩臺(tái)機(jī)組換藥前后，凝汽器端差未有明顯變化，1號(hào)機(jī)端差基本在4～6℃，2號(hào)機(jī)端差基本在6～8℃。說明兩臺(tái)機(jī)凝汽器換熱管表面狀態(tài)保持良好，端差出現(xiàn)的小幅度波動(dòng)主要受機(jī)組負(fù)荷、環(huán)境溫度等因素影響。

2.2 循環(huán)水緩蝕處理效果的評(píng)判

2013年7月8日15:00，在電廠化學(xué)人員監(jiān)督下，進(jìn)行了現(xiàn)場掛片試驗(yàn)，具體方案如下：地點(diǎn)：循環(huán)水泵房前池；材質(zhì)：TP304 不銹鋼、20 號(hào)碳鋼；規(guī)格：40×13×2 mm；數(shù)量：每個(gè)前池各掛不銹鋼和碳鋼試片2個(gè)，共8 個(gè)試片；時(shí)間：此次試驗(yàn)為兩組平行試驗(yàn)，其中一組4個(gè)掛片時(shí)間為168 小時(shí)（7月8日15:00-7月15日15:00），另外一組為長期掛片。現(xiàn)場腐蝕掛片試驗(yàn)結(jié)果如表4。

表2 現(xiàn)場腐蝕掛片試驗(yàn)結(jié)果

從腐蝕掛片結(jié)果可看出，兩組不銹鋼試片和碳鋼試片的腐蝕速率分別可達(dá)到《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50050）規(guī)定的小于0.005 mm/a、無點(diǎn)蝕及小于0.075 mm/a、無點(diǎn)蝕的要求。

2.3 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)殺菌滅藻效果評(píng)價(jià)

1、2 號(hào)機(jī)組分別于7月10日和11日進(jìn)行了沖擊式殺菌滅藻處理，在兩臺(tái)機(jī)的循環(huán)水泵房前池一次性加入殺菌滅藻劑各1 t。

從殺菌滅藻處理效果來看，在加入殺菌劑后幾小時(shí)，冷卻塔塔池出現(xiàn)了大量脫落的藻類及粘泥，水體變得渾濁，并出現(xiàn)少量泡沫。24小時(shí)后，由于循環(huán)水大部分已進(jìn)入脫硫系統(tǒng)及撈渣機(jī)，水體外觀恢復(fù)正常。從冷卻塔立柱看，菌藻附著已明顯減少，說明殺菌滅藻劑取得了良好的殺菌滅藻處理效果。

為判斷加入殺菌滅藻劑后，是否會(huì)對脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響，對加入殺菌劑前后兩臺(tái)機(jī)的脫硫效率也進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖3。

從圖3 可看出，7月10日、11日加藥前后兩臺(tái)機(jī)的脫硫效率未有明顯變化，基本都在91%～96%，出現(xiàn)的小幅度波動(dòng)主要受機(jī)組負(fù)荷及環(huán)境溫度等因素影響。這說明在加入殺菌滅藻劑后，循環(huán)水中剝離下來的污物未影響脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

圖3 兩臺(tái)機(jī)組脫硫效率變化

3 循環(huán)冷卻水加藥優(yōu)化調(diào)整

3.1 循環(huán)水加藥分析項(xiàng)目

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的日常分析監(jiān)督項(xiàng)目及周期的執(zhí)行如下:

每24 h 監(jiān)測一次補(bǔ)充水濁度、全堿度、總硬度、Ca2+、氯根、pH值。

每24 h監(jiān)測一次循環(huán)水濁度、酚酞堿度、全堿度、總硬度、Ca2+、氯根、pH值，并計(jì)算濃縮倍率和阻垢率。

3.2 循環(huán)水加藥系統(tǒng)優(yōu)化控制

針對水質(zhì)特點(diǎn)及運(yùn)行工藝進(jìn)行了阻垢緩蝕劑及殺菌滅藻劑的配方篩選、最佳加藥劑量、緩蝕性能測試、生物降解性評(píng)估、殺菌劑毒性測試等一系列試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，提出了循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行控制方案。

循環(huán)水水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)：濃縮倍率（KCl）≤4.8 倍；堿度（JD）≤3.0 mmol/L；阻垢率≥85%。

循環(huán)水加藥量：不同濃縮倍率下不同藥劑的加藥量如表3和表4。

表3 不同濃縮倍率時(shí)無磷阻垢緩蝕劑的加入量

表4 不同濃縮倍率時(shí)碳鋼緩蝕劑的加入量

加藥頻次和用量的優(yōu)化控制。殺菌滅藻劑單機(jī)加藥量為1 050 kg/次，夏季每（3～4）周添加一次，春、秋季每（4～5）周添加一次，冬季每（4～6）周添加一次。粘泥剝離劑單機(jī)加藥量為2 100 kg/次，每（3～4）月添加一次。

依據(jù)上述運(yùn)行控制方案，循環(huán)水水質(zhì)檢測結(jié)果如下：循環(huán)水濃縮倍率（KCl）：3.5～5.5 倍，循環(huán)水堿度（JD）：1.0～3.0 mmol/L，循環(huán)水阻垢率：100%～150%，顯然循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)優(yōu)良，阻垢效率高。

4 結(jié)論和建議

1）更換水處理藥劑后均取得了良好的處理效果。殺菌滅藻處理效果明顯，且未對脫硫系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生不利影響；使用無磷阻垢緩蝕劑和和碳鋼緩蝕劑后，循環(huán)水阻垢率由60%～105%提高至95%～120%，且不銹鋼和碳鋼試片腐蝕速率均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，藥劑滿足系統(tǒng)阻垢和緩蝕需求。

2）進(jìn)行殺菌處理時(shí)，應(yīng)盡可能的選在脫硫系統(tǒng)和撈渣機(jī)用水量少的時(shí)間段，增加殺菌劑在冷卻水系統(tǒng)的停留時(shí)間，以便充分發(fā)揮藥劑的功效。

3）阻垢率是反映循環(huán)冷卻水系統(tǒng)結(jié)垢傾向的重要指標(biāo)，當(dāng)阻垢率小于85%時(shí)，應(yīng)及時(shí)對異常情況進(jìn)行分析，并進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

4）當(dāng)循環(huán)水濁度相對偏大時(shí)，水中的懸浮物質(zhì)易在凝汽器表面形成粘泥。因此，應(yīng)保證膠球系統(tǒng)的正常投運(yùn)；機(jī)組檢修期間，對凝汽器換熱管進(jìn)行沖洗；大修時(shí)，還應(yīng)對冷卻塔底部淤泥進(jìn)行清理。