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循环冷却水处理方案

20
2020年4月19日
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循环冷却水处理方案
目录
1.0 概 述 3
2.0 系 统 运 行 条 件 4
2.1系统参数： 4
2.2水质分析如下： 4
2.3水质特点 5
3．0系统冷却水问题预测 5
3.2不锈钢的点腐蚀： 5
3.3、生物粘泥 6
4．0水处理药剂选择 6
4.1阻垢缓蚀剂ML-D-06特点： 6
4.2阻垢缓蚀剂的认证试验——阻碳酸钙垢试验 6
4.3阻垢缓蚀剂的认证试验——旋转挂片缓蚀试验 7
4.5 试验结论 8
5．0水处理方案 8
5.1、冷却水处理工艺 8
5.2、日常水处理方案 10
6．0循环水操作管理 10
6.1 水质控制目标值 10
6．2正常运行加药管理 11
7．0监测方法 13
1、化学分析 13
2、挂片腐蚀试验 13
3、微生物监测 13
8．0 技术服务 13
1、技术服务准则 13
2、清洗预膜的技术服务 13
3、日常技术服务承诺 14
9．0 药剂用量估算 14

1.0 概 述
现代化大型电厂的运行经验表明，水系统是电力企业的血脉，是连续、安全、高效生产的重要保障。冷却水系统的良好运行，对于减少检修频度及费用，延长设备寿命，稳定/提高生产的质量产量，降低综合生产成本具有重要意义。
电厂的敞开式循环冷却水系统，在长期运行中一般有三大问题：结垢、腐蚀和微生物粘泥。对于发电厂而言，凝汽器换热管上的结垢、粘泥，极易导致换热效果的下降，具体表现在真空度下降、端差上升，从而降低发电量，增加能耗；腐蚀主要表现为不锈钢、黄铜的点蚀穿孔等。
为了确保装置正常运行及节约用水，在循环水中投加阻垢缓蚀剂、杀菌灭藻剂等化学药品，来控制冷却水对设备的腐蚀、结垢及粘泥等故障，实践证明这是一项行之有效的、比较经济的方法。
本方案的设计过程中，我们充分吸收了同类企业水处理的经验，认真分析贵公司的水质特点、工艺特点，以及以往运行中出现的水质障碍，本着技术先进、安全可靠、操作管理方便、经济合理的宗旨，提出以下运行方案。

2.0 系 统 运 行 条 件
2.1系统参数：
项 目
单 位
数据
循环水量Rc
m3/h
1335（最大量）
保有水量Hc
m3
800(估算)
蒸发水量E
m3/h
12
风吹损失W
m3/h
~0.1
进出塔水温差
℃
6~10
补充水量M
m3/h
~ 15
排水量B
m3/h
~ 3
浓缩倍数N
3.0 ~ 4.0
换热设备
不锈钢、黄铜、20#碳钢
备注
技术参数由贵公司提供，如有出入望通知我公司及时改进方案
2.2水质分析如下：
表：水质分析
项 目
单 位
补充水（自来水）
PH

7.24
浊 度
NTU or mg/l
0.45
电导率
μs/cm
59.9
总硬度
mg/L
20.61
Ca2+
mg/l
15.85
Mg2+
mg/l
4.76
总碱度
mg/l
12.27
酚酞碱度
mg/l
0.00
总铁
mg/l
0.061
CL-
mg/l
1.72
总磷
mg/l
/
（此水为自来水，作为方案设计参考，运行以实际河水絮凝为主。）
2. 3水质特点
l 补充水为低硬低碱水质，补入冷却水系统，随着浓缩倍数的提高，碱度、PH会随之上升，结垢性增加,主要为结碳酸钙垢。
l 从水质分析判断：硅酸镁的浓度积Isp=(1.8~2.4) ×103≯15000，因此浓缩倍数5.0±0.5时没有硅酸镁结垢的倾向。
l 循环水浓缩倍数≥3.0，自然PH上升，最高可达到8.8以上，呈现出结垢倾向；PH大于9.2,有超出缓蚀阻垢剂的承受能力的状况。
l 循环水的全面腐蚀性轻微，但循环水溶解氧充分、含有腐蚀性CL-，对TP304、316L不锈钢均存在点腐蚀的隐患，严重时可导致穿孔泄漏。
l 循环水温度适中，日照充分，细菌藻类容易繁殖，会产生粘附性很强的菌藻粘泥，附着形成软垢、分散形成浑浊物。
根据循环水水质，连续投加缓蚀阻垢剂，以阻碳酸钙垢为主、兼顾局部点腐蚀，控制循环水PH≯9.0，能够达到有效的阻垢、缓蚀、稳定水质的效果。

3．0系统冷却水问题预测
3.1换热器结垢
冷却水在浓缩倍数3.0~4.0运行时，开始结垢的趋势。水中Ca2+、Mg2+、HCO3—等浓缩，产生CaCO3、Mg CO3垢等，特别在换热器器出口高温端以及波纹管低凹部位；水中悬浮物、粘泥等也易在低凹低流速处沉积，造成不良结果：
a. 降低热传递效率，影响真空度和端差
b. 减少冷却水流量，泵压上升，增加能耗

3.2不锈钢的点腐蚀：
Cl-属于强腐蚀性离子，会破坏金属表面钝化膜，穿过膜孔而产生点蚀。在点蚀孔中，Cl-能够富集，而腐蚀产生的氯化物又能水解产生HCl，从而使腐蚀小孔中溶液不断酸化，产生独特的自催化酸化作用，加速点蚀的速度。
脱锌、点蚀均可造成不锈钢的穿孔泄漏，导致冷却水泄漏到凝结水中，恶化水质，使发电机组降低出力甚至停机。
3.3、生物粘泥
冷却水系统中细菌、真菌及藻类极易生长繁殖，其分泌物粘合悬浮物形成粘泥，粘附管壁、填料、池壁之上，引起故障：
a. 堵塞凝汽器，降低热交换效率，降低冷却塔效率
b. 促进腐蚀，且产生粘泥下腐蚀
粘泥附着在凝汽器管壁，因高温脱水也能转化成泥垢。在高温季节，菌藻的迅速繁殖经常会造成粘泥的爆发，在短时间内大量堆积而严重影响换热效果。

4．0水处理药剂选择
针对水质分析、运行工艺、问题预测，电厂阻垢缓蚀剂ML-D-06在此类中硬碱碱补水、高浓缩倍数的循环冷却水中能够适用。
4.1阻垢缓蚀剂ML-D-06特点：
① ML-D-06含有阻垢剂、分散剂、特效缓蚀剂等多元成分，采用最新型的大分子无磷环保阻垢剂、分散剂替代传统有机膦，并保持了优异的阻垢分散效果。
② ML-D-06可与结垢性Ca2+、Mg2+形成可溶性螯合物，增大了离子的饱和溶解度，达到防止结垢的目的。适合浓缩倍数5.0~6.0倍的设计要求。
③ ML-D-06阻碍微垢晶格成形，扭曲晶体成长，使微晶不会堆积成垢；并可使旧垢疏松，逐渐脱落旧垢。
④ ML-D-06中的特效缓蚀剂与阻垢剂的缓蚀作用产生协同效应，成膜补膜加快，从而保证膜的致密稳定，有效控制不锈钢的的点蚀。
⑤ ML-D-06化学稳定性好，抗氧化性强，与本公司ML-621有很好的兼容性。
⑥ ML-D-06属于低磷产品，对环境友好，不造成二次污染，符合环保要求。

4.2阻垢缓蚀剂的认证试验——阻碳酸钙垢试验
根据浓缩倍数4.0~5.0的分析，循环水主要为碳酸钙结垢，据此进行静态阻碳酸钙垢试验。
a. 试验方法：
中石化《冷却水分析和试验方法》“碳酸钙沉积法”（401）
b. 试验水质：
模拟冷却水浓缩4.0~5.0的循环水水质，调节PH=9.0
c. 试验条件：
温度：80℃，时间：10小时
d. 试验数据：
药剂
投加剂量（mg/L）
阻垢率%
浓缩倍数
阻垢缓蚀剂ML-D-06
15
94.22
3.0
25
99.37
35
99.50
ML-D-06
15
93.32
4.0
25
98.73
35
99.10

ML-D-06
15
90.97
5.0
25
97.02
35
98.15

上述试验表明：随着浓缩倍数的提高，控制ML-D-06缓蚀阻垢剂的投加量在30mg/L以上，能够使阻垢率达到98%以上。
4.3阻垢缓蚀剂的认证试验——旋转挂片缓蚀试验
针对出现腐蚀的问题，经过挂片试验来测定药剂的缓蚀性能，主要针对不锈钢、黄铜的缓蚀。
a. 试验方法：
中石化《冷却水分析和试验方法》“旋转挂片失重法”（404）
b. 试验水质：
模拟浓缩倍数4.0倍的试验水质。
c. 试验条件：
温度：60±1℃ ；转速：75转/分 ；时间：72小时
试片：Ⅱ型标准试片，材质为不锈钢和黄铜

药剂
投加量
mg/L
材质
腐蚀失重g
腐蚀率
mm/a
试片现象
ML-D-06
15
不锈钢
0.0001
0.0008
挂片光洁
黄铜
0.0002
0.0013
挂片光洁
25
不锈钢
0.0001
0.0008
挂片光洁
黄铜
0.0003
0.0021
挂片光洁
35
不锈钢
0.0001
0.0008
挂片光洁
黄铜
0.0002
0.0013
挂片光洁
ML-D-06缓蚀阻垢剂投加量25-35mg/L，试验数据均可达到GB50050- 《工业循环冷却水处理设计规范》腐蚀率标准.
4.5 试验结论
由阻垢试验数据能够看出，循环冷却水系统投加阻垢缓蚀剂ML-D-06，投加剂量在35mg/L以上，可适应浓缩倍数3.0-5.0，阻垢率达到98%以上，完全能达到阻垢的目的；同时，挂片腐蚀率都能达到《中华人民共和国国家标准—工业循环冷却水处理设计规范》很好级的要求：不锈钢、铜及其合金腐蚀率≤0.005 mm/a；

5．0水处理方案
根据水质倾向、材质、工艺，结合药剂性能，确定以下水处理设计方案：
5.1、冷却水处理工艺
（1）系统清洗预膜（建议）
按照GB50050－ 《工业循环冷却水处理设计规范》的要求，对于新建装置或运行超过一年，停车超过48小时的循环水系统必须进行化学清洗，将系统设备及管线清洗洁净，形成活化状态，并在洁净活化的金属表面形成缓蚀保护膜。
据此需开展系统开车前的清洗、预膜工作。
（2）稳定浓缩倍数N：
浓缩倍数控制3.0~4.0，循环率≥96%，节约补水、减少排污。
（3）控制合理的PH值：
循环水PH控制8.3~9.1，大于9.1必要时可加酸调节。
（4）结垢和腐蚀控制：
连续投加阻垢缓蚀剂ML-D-06，其中的阻垢剂、分散剂可螯合Ca2+、Mg2+等金属离子，从而持久防止产生碳酸钙、磷酸钙、硅垢等水垢。
ML-D-06中含有的碳钢、不锈钢缓蚀剂成分、铜缓蚀剂能迅速在换热管表面形成致密的保护膜层，从而起到防腐蚀效果。
ML-D-06H中主要针对不锈钢缓蚀剂成分、特效铜缓蚀剂，能迅速在换热管表面形成纳米级保护膜层，从而起到防腐蚀效果。
（5） 菌藻粘泥控制：
A、氧化性杀菌：定期投加杀菌灭藻剂ML-621，可有效杀灭细菌、藻类；
1． ML-621含有机溴、有机氯，具有高效、快速、持久（作用时间长）的特点，而传统次氯酸钠、二氧化氯作为氧化性杀菌剂无法达到持续杀菌效果；
2． 对藻类、各类细菌均有很好的杀生作用，杀灭速度快。
3． 对顽固性的蓝藻、绿藻、硅藻、青苔的杀灭有特别明显的效果。而传统次氯酸钠、二氧化氯作为氧化性杀菌剂对于顽固菌藻细菌、粘泥等杀生作用不明想；
4． 固体粉状产品，在水中能迅速溶解，使用简单、方便、安全。
5． 药剂复合有机类配方，药剂有效含量高，盐分残留非常低，而传统次氯酸钠、二氧化氯作为氧化性杀菌剂药剂含量偏低，一般次氯酸钠有效含量为10%-14%左右，盐分高达90%左右，对系统影响非常大；
B、非氧化性杀菌：定期投加杀菌剂ML-630，可强化抑菌、控制粘泥，并防止细菌的抗药性；
C、粘泥剥离：根据粘泥状况选择投加粘泥剥离剂ML-624，分散剥离生物粘泥、洁净冷却水系统。

5.2、日常水处理方案
项目
药 剂
投加剂量
投加方式

阻垢缓蚀

阻垢缓蚀剂
ML-D-06
浓缩倍数≤2.0：
投加剂量35~45 mg/L
浓缩倍数3.0~4.0：
投加剂量30~40 mg/L
浓缩倍数4.0~5.0：
投加剂量35~40 mg/L

按补充水量计，
用计量泵连续投加
杀菌灭藻
杀菌灭藻剂ML-621
50 mg/L
2次/周，冲击式投加
杀菌抑菌剂ML-630
100 mg/L
1~2次/月，冲击式投加
粘泥控制
粘泥剥离剂 ML-624
200 mg/L
1~2次/月，视粘泥量投加
注：每年我司将针对杀菌工艺进行调整，防止细菌产生抗药性；

6．0循环水操作管理
正常运行时的冷却水化学处理管理主要包括以下内容：
Ø 循环冷却水及工业水的水质管理：控制在规定的水质管理目标值内。
Ø 药剂管理：使循环冷却水维持规定的药剂浓度及投加频率。
Ø 效果的评价：经过评价确认水处理效果是否在允许的腐蚀及结垢范围内。

6.1 水质控制目标值
项目
单位
目标值
操作方法
浊度
mg/L
≤ 20
超标换水、过滤
PH

8.3~9.0
超标换水
电导率
μs/cm
≤3000
超标换水
总硬度
mg/L
≤750
超标换水
钙硬
mg /L
200~550
超标换水
碱度
mg /L
≤400
超标换水
Cl-
mg/L
≤700
超标换水
Fe2+（增加值）
mg/L
＜1.0
参考指标
总磷
mg/L
5.0-8.0
补加药剂参考
不锈钢腐蚀率
mm/a
≤0.005
污垢热阻值
ｍ２．ｋ／ｗ
1.72×10-4-3.44×10-4
异养菌数
个/m
≤1×105
粘泥量
ml/m3
≤3

6．2正常运行加药管理
1、浓缩倍数的管理
控制系统浓缩倍数：浓缩倍数N=循环水K+/补充水K+
≈循环水/补充水电导率
日常采用连续排污控制N；当N低于目标值，减少排污继续浓缩；当N高于目标值，加大排污至N达标。

2、阻垢缓蚀剂ML-D-06的投加：
（1）ML-D-06的首次基础投加量：100ppm，按保有水量计；
ML-D-06H的首次基础投加量：20ppm，按保有水量计
（2）ML-D-06/ML-D-06H每天加药量的参考：
GD06 = 投加剂量35-40（mg/L）´补充水量（t/h）×24h/天
GD06H = 投加剂量5-8（mg/L）´补充水量（t/h）×24h/天
投加方式：ML-D-06原液加到溶药桶内，直接用计量泵投加；或者加工业水稀释，调节计量泵的开度来保持每天的加药量。
ML-D-06H能够选择人工冲击性投加（由于量较少）；
加缓蚀阻垢剂系统流程：
缓蚀阻垢剂计量箱 缓蚀阻垢剂计量泵 循环泵进水/冷水池

（3）有效含量的控制：
用循环水中的总磷≥5.0ppm作为控制指标。低于指标，药剂作用达不到满意的效果。
3、氧化性杀菌剂ML-621的投加
（1）ML-621每次加药量的确定：
G3( kg/天)= 投加剂量（mg/L）×保有水量（t）/1000
≈50kg/次

（2）投加方式：将原液加到溶药桶内，插入吸药软管，开启加药泵，冲击式投加，也可人工冲击投加。
投加频率：夏季、秋季（5月~10月）每周1~2次，春季、冬季（11月~4月）每周1次。

5、非氧化性杀菌剂ML-630的加药管理
（1）ML-630每次加药量的确定：
G3( kg/天)= 投加剂量（mg/L）×保有水量（t）/1000
≈120kg/次

（2）投加方式：将原液加到溶药桶内，插入吸药软管，开启加药泵，冲击式投加。也可人工冲击投加，投加频率为每月2次。

6、粘泥剥离剂ML-624的加药管理
（1）ML-624每次加药量的确定：
G4( kg/天)= 投加剂量（mg/L）×保有水量（t）/1000
≈160kg/次

（2） 投加方式：人工冲击式投加。投加频率为每月1~2次。
投加24小时内，系统不排污，如有大量泡沫产生可投加消泡剂ML-710消泡；投加24小时后，水质如出现明显浑浊现象，建议进行大排大补进行水质置换，此水质COD一般会超标，排放前需注意环保处理。

7．0监测方法
水质分析是保证水处理取得良好效果行之有效的方法，应严格按照水质管理目标操作，使其指标合格率达90%以上。循环冷却水水量大、流程长，药剂停留时间较长，致使发生问题在短期时间内表现不明显，建立必要的监测手段，就能够提示问题所在，以便查找原因、及时调整。
1、化学分析
化学分析提供一个监测腐蚀结垢的间接方法，经过测定水中总铁的含量，找出规律性的变化，同时结合其它监测手段，能够了解整个系统腐蚀情况。
在系统中，PH、总碱度受补水、环境的影响，波动较大，会增加循环水的腐蚀力度，因此控制循环pH、总碱度的大小，是腐蚀控制的关键之一。
结垢的监测，能够经过成垢离子的化学分析，经过测定水冷设备进出口循环水中Ca2+浓度的变化，来推测系统结垢趋势。
2、挂片腐蚀试验
挂片腐蚀试验是循环冷却水系统腐蚀监测行之有效的方法之一。试验用挂片，可采用I型50×25×2mm或II型72.4×11.5×2mm，并符合HG5—1526冷却水化学处理标准腐蚀试片技术条件。
腐蚀试验用挂片应按放在专用挂片架上，或放置在冷却水回水管线上。
3、微生物监测
微生物分泌产生的粘液与水中各种悬浮杂质，粘合在一起而形成的粘断绝，是循环冷却水化学处理中三大危害之一。为了控制系统中粘泥，防止形成污垢及垢下腐蚀，要定期进行杀菌灭藻及生物粘泥剥离处理。处理效果好坏，主要经过测定水中生物粘泥量及异氧菌总数来判别。
8．0 技术服务
1、技术服务准则
本公司有一支现场经验丰富、熟悉药剂、了解行业工艺特点的技术队伍，具有较强的发现问题、分析问题、解决问题的能力。本公司遵循“以真诚求信任，以质量保效果，以服务见水平”的准则，尽心尽力开展好水处理任务。
2、清洗预膜的技术服务
Ø 现场派驻技术服务工程师，现场24小时清洗预膜跟踪服务。
Ø 清洗预膜过程中的指导工作由本公司安排人员承担。
Ø 对清洗预膜效果进行技术测定，书面总结给汇报贵公司。
3、日常技术服务承诺
Ø 建立完善、方便的水处理加药控制体系。
Ø 根据不同季节的水质条件进行适当的药剂配方调整。
Ø 及时、按时发送质量合格的药剂，提供质保书、化验单。
Ø 根据贵公司需要进行水处理应用技术培训。
Ø 定期/不定期进行现场水质取样分析，提供水质报告。
Ø 每3月进行一次不锈钢挂片监测试验。
Ø 及时提供技术服务报告，作运行评估，提出相关建议。
Ø 停机检修期间，将帮助及时检查设备，根据现场情况改进及调整方案，保证设备处于最佳状态。
本公司提供及时、快速的现场问题处理措施，解决任何可能需要的技术问题、服务。若运行中出现实际问题，保证及时到达现场、及时调整，并24小时跟踪服务，协调处理。

9．0 药剂用量估算
年运行8000小时，浓缩倍数4-5倍正常工况运行情况下药剂用量估算；
药剂名称
型号
投加量ppm
年用量t
备注
阻垢缓蚀剂
ML-D-06
35-40
5.5

缓蚀剂
ML-D-06H
5-8
0.96

氧化性杀菌剂
ML-621
50
2.4

非氧化性杀菌剂
ML-630
150
1.5

粘泥剥离剂
ML-624
200
0.96