循環水阻垢劑加藥量與濃縮倍率控制對循環水水質影響的探討

馬灼超

摘要：為控制和降低循環冷卻水系統結垢所產生的各種危害，保證設備的換熱效率和使用年限，減少排污水對環境的污染，扎實落實國家節約水資源和環境保護的目的，必須加強對循環冷卻水水質的監測和調整控制。本文通過對模擬600MW機組循環水運行工況試驗后得出的理論阻垢劑加藥量在現場實際應用中對循環水質影響及系統結垢趨勢分析，通過調整在不同濃縮倍率下阻垢劑加藥量變化從而達到控制循環冷卻水水質。從而制定循環水控制監測要求及監測周期，并就水質監測中的出現異常情況及指標異常時，對運行加藥調整得出指導意見。

關鍵詞：阻垢劑;濃縮倍率;結垢;腐蝕

1、 概述

在敞開式循環冷卻水系統中由于蒸發損失、排污損失及風吹損失，系統中的水會越來越少，而水中各種礦物質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水的濃縮程度。我廠600MW機組為世界首臺超臨界直流循環流化床鍋爐，2013年4月投產，循環水采用敞開式循環冷卻方式，水源為沱江河水（地表水，具有濁度隨季節變化波動大，有機物含量高、堿度高的水質特性），補充水經混凝、沉淀處理后補入涼水塔。循環水設計濃縮倍率3.5，采用連續投加阻垢穩定劑，和沖擊性殺菌處理的聯合方式，未設計加酸調節系統。凝汽器管材為不銹鋼，循環水水質的優劣關系到凝汽器乃至整臺機組的安全、經濟運行。

2、 循環冷卻水系統運行參數

凝汽器換熱面積：39000m2

循環水量R 60840 m3/h，（16.90 m3/s）

保有水量V? 16500 m3

蒸發水量E? 900m3/h

排污水量B 300 m3/h

補充水量M? 1200m3/h

3、 調整試驗步驟及安排

本次阻垢劑加藥試驗投加阻垢劑為低膦阻垢劑，主要成分為有機膦、共聚物、緩蝕劑，所有技術指標均滿足DL/T806《火力發電廠循環水用阻垢緩蝕劑》標準A類藥品規定。

（1） 第一階段（48小時）：調整阻垢緩蝕劑的每日加藥量，由實驗室模擬試驗得到的加藥量250Kg/天，調整為300Kg/天，每天對循環水和補充水取樣檢測，并記錄;

（2） 第二階段（48小時）：阻垢緩蝕劑加藥量調整為400Kg/天，每天對循環水和補充水取樣檢測，并記錄;

（3） 第三階段（48小時）：阻垢緩蝕劑加藥量調整為500Kg/天，每天對循環水和補充水取樣檢測，并記錄;

（4） 腐蝕指示片（144小時）：從開始試驗至試驗結束，將TP304不銹鋼試片掛入循環水池，記錄掛片懸掛時間，TP304不銹鋼試片預先進行油污清洗，干燥恒重處理并稱重記錄;試驗結束，取出TP304不銹鋼試片，進行清洗干燥，恒重稱量，計算腐蝕速率，并記錄數據。

4、 調整試驗過程中水質變化

（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、 調整試驗綜合分析

（1） 每天加入阻垢緩蝕劑300公斤，穩定濃縮倍率在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;為了降低循環水系統的結垢風險，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，穩定濃縮倍率在2.85左右（第三天16：00數據），最高濃縮倍率在3.24 左右（第四天10：00數據），說明在該加藥量下，濃縮倍率可以控制在2.80-3.24;為了降低循環水系統的結垢風險，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，穩定濃縮倍率在3.22左右（第五天12：00數據），最高濃縮倍率在3.62左右（第六天10：00數據），說明在該加藥量下，濃縮倍率可以控制在3.24-3.62;為了降低循環水系統的結垢風險，在該加藥量下最好控制濃縮倍率在3.0-3.5。

（4） 濃縮倍率達到3.62時，循環水的pH值已高達9.09，需要繼續提高循環水濃縮倍率試驗，為保證系統的安全運行，必須調節循環水的pH值在標準范圍。

6、 現場試驗掛片監測數據分析

（1） 試片：腐蝕試片為TP304不銹鋼標準試片

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 —試驗時間， h;

（2） 掛片在實驗前準備：清洗油污，干燥恒重，精確稱量并保存;

（3） 腐蝕掛片實驗所用掛片數量6片，其中4片懸掛于循環水池出水口出（流速較快），另外2片懸掛于水流流速較慢處;

（4） 實驗結束后，取出掛片，進行掛片清洗，干燥恒重，精確稱量，并且保存，計算腐蝕速率;

（5） 從現場的腐蝕監測試片數據結果看：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的國家標準。不銹鋼掛片的表面光亮如初，無腐蝕跡象。

7、 調整試驗總結

根據以上的調整試驗情況，對我公司600MW機組循環水水質控制（主要針對投加阻垢緩蝕劑）的如下總結：

（1） 加強設備巡視檢查，做好日常檢測項目（循環水及補充水）及按檢測周期開展如下項目分析化驗：

（2） 系統運行加藥量的調整控制：

根據每天檢測結果計算，控制△A≤0.2。當△A≥0.2時，系統存在結垢風險，則及時加大補充水量和排污水量，調整△A在控制標準內，或根據按以下濃縮倍率對應的加藥量適當加大阻垢緩蝕劑的投加量，以減緩系統結垢風險。

（3） 膠球清洗裝置應正常投運，清洗效果應滿足汽輪機運行的要求，膠球不應堵塞凝汽器管。

（4） 加強循環冷卻水排污控制

排污遵循如下原則。

a） 應該連續均勻排污，杜絕大補大換。

b） 當冷卻水監測指標連續2次滿足下列條件之一時，則應加大排污量：①濃縮倍數K>3.0;②pH>9.0;③ΔA>0.2。當冷卻水監測指標連續2次滿足下列條件之一時，則應減小排污量：①濃縮倍數K<2.0;②pH值<8.3

c） 冷卻水濁度>10FTU（如殺菌滅藻期間）時，應加大排污量。

8、 循環水水質控制中的注意事項

（1） 在補充水、排污以及加藥都比較穩定的情況下，每天檢測2次，若出現系統運行補充水、排污導致循環水濃縮倍率大起大落的情況，則及時增加檢測次數，以便及時準確發現問題及時對系統的補充水、排污及加藥量做相應的調整。

（2） 盡可能穩定系統的補水和排污，同時對系統的加藥應保持均勻、穩定、連續。

（3） 若循環水系統的補充水質發生明顯的變化或系統的運行工況發生較大變化，應及時查找原因，并進行相應的處理。

（4） 在對循環水系統日常的監測控制外，還應經常查看凝汽器的真空度和端差的變化情況，如發現異常現象應及時與各相關部門溝通，查找相關的原因，并及時進行解決。

（5） 在對循環水系統進行的日常監測方面，應盡可能做到及時準確，分析數據真實可靠，對出現的異常數據應及時準確查找原因，并及時予以解決。

（6） 我廠補充水源為江河水（沱江河），補充水pH較高，循環水pH也相對較高，注意加強循環水系統pH調整處理，將循環水pH控制在8.0～8.4理想范圍之間，配合阻垢緩蝕劑使用，更利于系統設備的經濟、安全，（必要時可進行加酸模擬試驗確定后進行加酸系統技術改造）;

（7） 阻垢緩蝕劑必須連續投加，以保證循環水中的阻垢劑有效成分均勻穩定，切記不可以將一天的加藥量一次性加入循環水中。

9、結束語

提高循環水濃縮倍率研究具有重要的理論和現實意義，是節約用水的關鍵，它帶來的經濟效益和社會效益都是明顯的。應根據具體情況，因地制宜，盡可能地使循環水冷卻系統在合適的較高濃縮倍數下運行。

參考文獻：

[1]蔡培. 中水回用于電廠循環水系統的水處理藥劑的評價[J]. 南京工業大學學報（自然科學版）， 2018， 40（05）：127-133.

[2]余嶸， 馬志祥， 李玉娥， et al. 綠色環保型太陽能循環水系統阻垢劑的合成及性能研究[J]. 應用化工， 2017（11）：129-133.

[3]王立諾. 無磷循環冷卻水處理劑的應用[J]. 石油化工技術與經濟， 2017（33）：46.

（作者單位：四川白馬循環流化床示范電站有限責任公司）