循環(huán)水阻垢劑加藥量與濃縮倍率控制對循環(huán)水水質(zhì)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(jié)垢所產(chǎn)生的各種危害，保證設(shè)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(shí)落實(shí)國家節(jié)約水資源和環(huán)境保護(hù)的目的，必須加強(qiáng)對循環(huán)冷卻水水質(zhì)的監(jiān)測和調(diào)整控制。本文通過對模擬600MW機(jī)組循環(huán)水運(yùn)行工況試驗(yàn)后得出的理論阻垢劑加藥量在現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用中對循環(huán)水質(zhì)影響及系統(tǒng)結(jié)垢趨勢分析，通過調(diào)整在不同濃縮倍率下阻垢劑加藥量變化從而達(dá)到控制循環(huán)冷卻水水質(zhì)。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(zhì)監(jiān)測中的出現(xiàn)異常情況及指標(biāo)異常時，對運(yùn)行加藥調(diào)整得出指導(dǎo)意見。

關(guān)鍵詞：阻垢劑;濃縮倍率;結(jié)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(fēng)吹損失，系統(tǒng)中的水會越來越少，而水中各種礦物質(zhì)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(bǔ)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(jī)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(jī)物含量高、堿度高的水質(zhì)特性），補(bǔ)充水經(jīng)混凝、沉淀處理后補(bǔ)入涼水塔。循環(huán)水設(shè)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(shè)計加酸調(diào)節(jié)系統(tǒng)。凝汽器管材為不銹鋼，循環(huán)水水質(zhì)的優(yōu)劣關(guān)系到凝汽器乃至整臺機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2、 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)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(bǔ)充水量M? 1200m3/h

3、 調(diào)整試驗(yàn)步驟及安排

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

（1） 第一階段（48小時）：調(diào)整阻垢緩蝕劑的每日加藥量，由實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)得到的加藥量250Kg/天，調(diào)整為300Kg/天，每天對循環(huán)水和補(bǔ)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(diào)整為400Kg/天，每天對循環(huán)水和補(bǔ)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(diào)整為500Kg/天，每天對循環(huán)水和補(bǔ)充水取樣檢測，并記錄;

（4） 腐蝕指示片（144小時）：從開始試驗(yàn)至試驗(yàn)結(jié)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(yù)先進(jìn)行油污清洗，干燥恒重處理并稱重記錄;試驗(yàn)結(jié)束，取出TP304不銹鋼試片，進(jìn)行清洗干燥，恒重稱量，計算腐蝕速率，并記錄數(shù)據(jù)。

4、 調(diào)整試驗(yàn)過程中水質(zhì)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(diào)整試驗(yàn)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(jié)垢風(fēng)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(jié)垢風(fēng)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(jié)垢風(fēng)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(dá)到3.62時，循環(huán)水的pH值已高達(dá)9.09，需要繼續(xù)提高循環(huán)水濃縮倍率試驗(yàn)，為保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，必須調(diào)節(jié)循環(huán)水的pH值在標(biāo)準(zhǔn)范圍。

6、 現(xiàn)場試驗(yàn)掛片監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

（1） 試片：腐蝕試片為TP304不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)時間， h;

（2） 掛片在實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備：清洗油污，干燥恒重，精確稱量并保存;

（3） 腐蝕掛片實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取出掛片，進(jìn)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(jié)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(biāo)準(zhǔn)。不銹鋼掛片的表面光亮如初，無腐蝕跡象。

7、 調(diào)整試驗(yàn)總結(jié)

根據(jù)以上的調(diào)整試驗(yàn)情況，對我公司600MW機(jī)組循環(huán)水水質(zhì)控制（主要針對投加阻垢緩蝕劑）的如下總結(jié)：

（1） 加強(qiáng)設(shè)備巡視檢查，做好日常檢測項(xiàng)目（循環(huán)水及補(bǔ)充水）及按檢測周期開展如下項(xiàng)目分析化驗(yàn)：

（2） 系統(tǒng)運(yùn)行加藥量的調(diào)整控制：

根據(jù)每天檢測結(jié)果計算，控制△A≤0.2。當(dāng)△A≥0.2時，系統(tǒng)存在結(jié)垢風(fēng)險，則及時加大補(bǔ)充水量和排污水量，調(diào)整△A在控制標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，或根據(jù)按以下濃縮倍率對應(yīng)的加藥量適當(dāng)加大阻垢緩蝕劑的投加量，以減緩系統(tǒng)結(jié)垢風(fēng)險。

（3） 膠球清洗裝置應(yīng)正常投運(yùn)，清洗效果應(yīng)滿足汽輪機(jī)運(yùn)行的要求，膠球不應(yīng)堵塞凝汽器管。

（4） 加強(qiáng)循環(huán)冷卻水排污控制

排污遵循如下原則。

a） 應(yīng)該連續(xù)均勻排污，杜絕大補(bǔ)大換。

b） 當(dāng)冷卻水監(jiān)測指標(biāo)連續(xù)2次滿足下列條件之一時，則應(yīng)加大排污量：①濃縮倍數(shù)K>3.0;②pH>9.0;③ΔA>0.2。當(dāng)冷卻水監(jiān)測指標(biāo)連續(xù)2次滿足下列條件之一時，則應(yīng)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(yīng)加大排污量。

8、 循環(huán)水水質(zhì)控制中的注意事項(xiàng)

（1） 在補(bǔ)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(yùn)行補(bǔ)充水、排污導(dǎo)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(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)問題及時對系統(tǒng)的補(bǔ)充水、排污及加藥量做相應(yīng)的調(diào)整。

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

（3） 若循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水質(zhì)發(fā)生明顯的變化或系統(tǒng)的運(yùn)行工況發(fā)生較大變化，應(yīng)及時查找原因，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。

（4） 在對循環(huán)水系統(tǒng)日常的監(jiān)測控制外，還應(yīng)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(yīng)及時與各相關(guān)部門溝通，查找相關(guān)的原因，并及時進(jìn)行解決。

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

（6） 我廠補(bǔ)充水源為江河水（沱江河），補(bǔ)充水pH較高，循環(huán)水pH也相對較高，注意加強(qiáng)循環(huán)水系統(tǒng)pH調(diào)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(shè)備的經(jīng)濟(jì)、安全，（必要時可進(jìn)行加酸模擬試驗(yàn)確定后進(jìn)行加酸系統(tǒng)技術(shù)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(jié)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(shí)意義，是節(jié)約用水的關(guān)鍵，它帶來的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益都是明顯的。應(yīng)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(yùn)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(zé)任公司）