玻璃窯余熱電站循環(huán)冷卻水處理實踐

王暉

（東臺市天壕新能源有限公司，江蘇　鹽城　224200）

玻璃窯余熱電站循環(huán)冷卻水處理實踐

王暉

（東臺市天壕新能源有限公司，江蘇鹽城224200）

為解決余熱電站凝汽器端差高導致汽輪機運行效率低的問題，對產(chǎn)生原因進行分析后，采取了改變阻垢劑配方和殺菌劑加藥方式，嚴格控制補充水濁度小于5 mg/L，加強黏泥剝離等措施，有效地解決了凝汽器端差高的問題。此次改進投資小，易于實現(xiàn)，且運行效果良好，經(jīng)濟效益顯著。

凝汽器；端差；余熱電站；循環(huán)冷卻水

某公司為玻璃窯余熱綜合利用配套電站，建有1臺N5-1.86單缸直聯(lián)冷凝式汽輪發(fā)電機組，凝汽器循環(huán)冷卻水的循環(huán)水量為1 950 m3/h，由2臺逆流式強制通風冷卻塔進行冷卻。凝汽器不銹鋼管為D 20 mm×1 mm的304鋼。

公司自2010年10月投產(chǎn)，循環(huán)冷卻水處理采用開式循環(huán)，用城市自來水為補充水，投加復合型阻垢緩蝕劑，并間斷進行氧化性殺菌劑沖擊殺菌為主，輔以粘泥剝離劑處理，運行一年多效果較好。2012年4月為降低生產(chǎn)成本，補充水改用河水凈化水，運行6個月后凝汽器端差顯著上升，汽輪機發(fā)電負荷同比明顯下降。為切實有效解決這一問題，公司組織專業(yè)人員對凝汽器不銹鋼管水側(cè)進行檢查，發(fā)現(xiàn)不銹鋼管內(nèi)壁結(jié)垢，取樣分析其主要成分為碳酸鈣和黏泥。經(jīng)過酸洗和預膜處理，凝汽器端差恢復到6℃。為了避免后期出現(xiàn)類似問題，深入分析原因并在后續(xù)運行中采取相關(guān)處理措施，近3年來的實踐表明，凝汽器端差維持在較低水平，改進措施取得了顯著效果，安全性和經(jīng)濟效益明顯。

1　凝汽器端差升高原因分析

（1）循環(huán)冷卻水補充水變更后，未及時調(diào)整阻垢緩蝕劑配方。電廠運營初期循環(huán)冷卻水補充水使用城市自來水時，自來水中的懸浮物、有機物含量極低，后來將補充水改用河水凈化水后，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)懸浮物、有機物大幅度升高，使循環(huán)冷卻水的極限碳酸鹽硬度和極限濃縮倍率均相應(yīng)降低。懸浮物本身不能形成鈣垢，但能在循環(huán)冷卻水中起晶核作用，促進污垢的沉積生成。晶核形成是結(jié)晶過程的第一步，也是最關(guān)鍵的一步。晶體的生長速度主要由溶液過飽和程度、溶質(zhì)向晶體表面的擴散速度以及晶體表面的溶質(zhì)析出速度決定。傳熱面的結(jié)垢過程還包括晶粒在金屬表面上的附著，按一定方向取向，并成長為有規(guī)則的集合體的過程，這樣才能形成牢固地附著在金屬表面的密實的垢層［1］。而且懸浮物含量的增加降低了阻垢劑的藥效，原來阻垢劑配方已不能適應(yīng)新的水質(zhì)條件，導致凝汽器水側(cè)結(jié)垢，傳熱效率明顯降低。

（2）殺菌劑效率降低，凝汽器水側(cè)管壁附著黏泥增多，凝汽器傳熱效果惡化。該公司取水口位于通榆河支流，補充水雖采取凈化工藝，但并未采取殺菌措施，水中微生物含量較高。循環(huán)冷卻水水溫常年維持在28～29℃，極適宜微生物繁衍生長，且加入的有機磷阻垢緩蝕劑分解產(chǎn)物能直接提供養(yǎng)分，生物、藻類迅速繁殖，代謝產(chǎn)物積聚并粘附在凝汽器管壁上。黏泥覆蓋在凝汽器管壁，使得循環(huán)冷卻水流通的截面積和流通量變小，傳熱效率受到很大影響［2-3］。

（3）廠區(qū)環(huán)境惡化加劇了循環(huán)水中粘泥含量。眾所周知，冷卻塔是空氣中灰塵和微生物的巨大捕集器。由于地處工業(yè)集中區(qū)，冷卻塔周邊500 m范圍內(nèi)遍布大型露天煤場、焦化廠原料貯備場等，大量的煤粉塵隨風飄落到冷卻塔水池，這些灰塵大部分沉積在管道換熱器、循環(huán)冷卻水池底部，部分微粒懸浮在水中，灰塵與微生物黏液結(jié)合，并形成淤泥和軟垢，使凝汽器傳熱效率進一步降低。

2　循環(huán)冷卻水處理方式改進措施

（1）改變水處理劑配方，提高阻垢劑配方中馬來酸/丙烯酸共聚物和有機磷羧酸含量［4］。這種復配型水處理劑具有協(xié)同性能好、對氯離子的穩(wěn)定性強的特點，在高溫、高堿、高pH值水質(zhì)條件下，仍然能發(fā)揮良好的阻垢緩蝕效果。維持循環(huán)冷卻水濃縮倍率小于3.0，有機磷質(zhì)量濃度為3～4 mg/L。水質(zhì)分析結(jié)果見表1。

（2）加強凈水管理，嚴格控制補充水濁度低于5 mg/L。對循環(huán)冷卻水繼續(xù)進行旁濾處理，盡最大可能降低循環(huán)冷卻水中的懸浮物濃度。

表1 水質(zhì)分析結(jié)果Tab.1　Water characteristics

（3）改變殺菌劑加藥方式，根據(jù)季節(jié)變化和循環(huán)冷卻水池菌藻滋生情況，調(diào)整加藥周期及加藥量。冬季每10 d加藥1次，其它季節(jié)每周二加藥1次。加藥量控制在100～200 kg/次［5］。

（4）每周二、周四均增開1臺循環(huán)水泵，運行2 h，使加過殺菌劑或黏泥剝離劑的循環(huán)冷卻水高速流動，生物黏泥會從設(shè)備表面脫落并被水流帶走，通過排污換水進行降濁處理。

3　運行效果

此次改進有效解決了凝汽器不銹鋼管水側(cè)結(jié)垢和黏泥問題。未采取措施時，凝汽器端差在較短時間內(nèi)迅速上升了4～5℃，采取措施后端差長期維持在6～7℃，沒有明顯增加。在停機期間進行水側(cè)不銹鋼管內(nèi)壁檢查，沒有出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，黏泥附著量也較少。改進前后循環(huán)冷卻水水質(zhì)分析結(jié)果見表2。

表2　改進前、后循環(huán)冷卻水水質(zhì)對比Tab.2　Circu1ating coo1ing water characteristics before and after technica1 modification

凝汽器換熱系統(tǒng)采用的不銹鋼的導熱系數(shù)為46.4～52.2 W/（m·K），碳酸垢的導熱系數(shù)為0.464～0.697W/（m·K），只有不銹鋼的1%［6］。而端差每上升2～3℃，我公司汽輪機小時發(fā)電量至少降低100 kW，按年運行8 000 h，電價為0.45元/（kW· h）計，年損失36萬元，可見端差升高產(chǎn)生的隱形損失不容忽視。當凝汽器結(jié)垢時，端差上升往往達到甚至超過12℃才會停下來進行酸洗。在端差上升過程中，循環(huán)冷卻水流通阻力加大，增加了電耗；停機酸洗不僅消耗大量的藥劑，還對凝汽器具有隱形的負面影響。

4　結(jié)語

通過近3年的實踐證明，采用這種方法具有投資小、易實施，運行效果良好，經(jīng)濟效益顯著的優(yōu)點。通過這次嘗試，認為對于小型電站循環(huán)冷卻水處理要重視并積極尋求優(yōu)化方法，定期對水質(zhì)指標進行綜合分析，根據(jù)不同水質(zhì)及時調(diào)整并采用與之相適應(yīng)的的水處理劑，以達到進行技術(shù)和管理上持續(xù)改進的目的。

［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，2004.

［2］張鋼強，劉海洋.汽輪機凝汽器結(jié)垢造成能源損失的量化分析［J］.河南化工，2013，30（23）：26-27.

［3］蒲慶蓉.汽輪機凝汽器鋼管結(jié)垢分析［J］.貴州電力技術(shù)，2004，（3）：46-46.

［4］葉平，朱冬生，王威，等.有機磷酸及聚羧酸阻垢性能影響因素試驗研究［J］.工業(yè)用水與廢水，2007，38（5）：93-95.

［5］王文兵.電廠循環(huán)水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢［J］.電力建設(shè)，2000，21（10）：43-44.

［6］唐受印，戴友芝.工業(yè)循環(huán)冷卻水處理［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2003.

Practice of circulating cooling water treatment for waste heat power station of glass furnace

WANG Hui
（Dongtai Top Resource New Energy Co.，Ltd.，Yancheng 224200，China）

In view of the 1ow operating efficiency of steam turbine caused by high termina1 temperature difference of condenser in waste heat power station，the causes were ana1yzed，and then，a series of measures such as changing sca1e inhibitor’s formu1a and dosing mode of bactericide，contro11ing make-up water turbidity be1ow 5 mg/L strict1y，strengthening sticky s1udge stripping，and so on，were adopted，which fina11y so1ved the prob1em effective1y.The engineering modification needs sma11 investment which is easy to achieve，and the operation effect is good，the economic benefit is remarkab1e.

condenser；termina1 temperature difference；waste heat power station；circu1ating coo1ing water

X703.1

A

1009-2455（2016）02-0046-02

王暉（1973-），女，江蘇東臺人，工程師，學士學位，主要從事電廠化學工作，（電子信箱）sunandso1dier@163.com。

2015-11-03（修回稿）