循环水系统

      循环水系统的功能是将冷却水(海水)送至高低压凝气器去冷却汽轮机低压缸排汽，以维持高低压凝气器的真空，使汽水循环得以继续。另外，它还向开式水系统和冲灰系统提供用水。

　　例如某电厂机组配一套循环水系统，包括2台50%容量循环水泵、4台循泵动叶控制油泵、3台冲洗泵、4个拦污栅、4个旋转滤网、1个耙草机和两套胶球清洗装置。系统基本流程为：海水吸取井→循泵房前池→拦污栅→旋转滤网→循泵→出口电动蝶阀→供水管路→低压凝汽器→高压凝汽器→回水管路→虹吸井→排水工作井→排入大海/大江。

　　　大型循环水系统正常运行方案

　　一.术 语 解 释

　　2.1常用术语解释

　　2.1.1补充水:对于因冷却塔蒸发,排污,风吹(飞溅)而从循环冷却水系统中损失的水量,进行必要的补充的水叫补充水。

　　2.1.2蒸发损失:在敞开式循环冷却水系统中热的循环冷却水在冷却塔中因蒸发而被冷却,在此过程中损失的水量叫蒸发损失。

　　2.1.3风吹损失:被通风时气流从系统中带入大气中所损失的水量。

　　2.1.4排污或排放率:为维持系统中一定的浓缩倍数而排放的水量。

　　2.1.5冷却范围或温降度:冷却塔入口和集水池出口之间的温度差。

　　2.1.6 循环量:系统中循环水的量,它是时间的函数。

　　2.1.7浓缩倍数(K):冷却水在循环过程中由于蒸发损失,水中所含的溶解盐类不断在循环冷却水系统中浓缩,使冷却水中的含盐量高于补充中含盐量,两者的比值称浓缩倍数。

　　2.1.8系统容积:敞开式冷却水系统中所有水容量的总和, 包括冷却塔集水池的有效容积和系统管道.换热设备水侧容积等。

　　2.1.9 总溶固:水中所有溶解物质的量之和。

　　2.1.10 碱度:水中的重碳酸盐,碳酸盐及氢氧化物之和。

　　2.1.11 Rs稳定指数:用于判断水的结垢.腐蚀趋势。

　　2.2 术语缩写:

　　2.2.1补水率: M

　　2.2.2蒸发损失: E

　　2.2.3风吹损失: D

　　2.2.4排污或排放率: B

　　2.2.5冷却范围或温降度: △T

　　2.2.6循环量: R

　　2.2.7浓缩倍数: K

　　2.2.8系统容积: HC

　　2.2.9总溶固: TDS

　　2.2.10 Ryznar稳定指数: I.S

　　2.3.计算:

　　2.3.1浓缩倍数:

　　K =（循环水中电导或K+或Na+）÷（补充水中电导或K+或Na+）

　　2.3.2补充量:

　　M = E × K /（K-1）

　　M = B+E+D

　　2.3.3排放量:

　　B = E÷K×△T

　　2.3.4每周期的时间 = HC÷R

　　2.3.5蒸发量:

　　E = R×/r

　　r(蒸发潜热) = 573(千卡/公斤) 43℃

　　574(千卡/公斤) 40℃

　　577(千卡/公斤) 35℃

　　2.3.6风吹损失:

　　D = R×0.1%

　　二、大型循环水系统工况

　　热电联产135MW的机组的循环冷却水主要是为凝汽器装置配套，补充水采用地下水和从整汽加热器末端出来的凝结水。循环冷却水使用的目的是能有效地节约水资源、减少热污染，但循环冷却水在不断蒸发浓缩过程中，水中的有害离子成倍增加，再加上天气风沙灰尘，冷却塔在室外长年受阳光照射，风吹雨淋，灰尘、杂物的飘落，会产生结垢、腐蚀和微生物的滋生，由此而产生的污垢将堵塞输水管线，引起腐蚀穿孔、换热效率下降等一系列水质危害，威胁装置的正常运行。为防止设备产生结垢、腐蚀现象，确保系统安全、高效地运转，必需对循环冷却水进行水质稳定处理。

　　由于热电厂循环冷却水具有循环量大，热介质温度高，换热材质单一的特点。本方案是针对贵厂使用的水质特点、现场工艺参数以及热电厂以前所用药剂使凝汽器结垢，结合我们为国内诸多电力行业循环冷却水处理经验，经试验筛选出一个适合于贵厂循环冷却水水质的处理方 案，以供选用。

　　本处理方案是针对电厂循环水为中硬度的水质及工况特点而制定的。本方案包括循环冷却水系统的正常运行的化学处理和微生物控制药剂的配方、药剂投加方法，控制制指标及处理效果的技术标准等。

　　三、循环水系统的基本参数

　　系统名称 系统参数

　　循环水量R：（m3/h） 夏季38208、冬季29418

　　系统容量V：（m3） 6800

　　蒸发量（m3） 夏季666.81、冬季513.40

　　补充水量（m3） 夏季889.08、冬季684.53

　　进出口温差⊿t：（℃） 8-12

　　换热器材质 不锈钢

　　浓缩倍数K 3.5 - 4.7

　　四、常规循环冷却水系统加药加酸处理出现的问题分析

　　常规循环冷却水系统加药加酸处理，虽然能够起到一定的作用，但是要达到理想的效果，距离系统常年无垢运行还有很大的差距，问题主要有三种，即腐蚀、结垢和微生物粘泥问题，通常这些问题是综合存在的。

　　4.1腐蚀

　　腐蚀即金属和它所存在的环境之间的化学或电化学反应而引起金属的破坏现象。在冷却水系统中，腐蚀主要以氧腐蚀为主，这种腐蚀反应在敞开式循环冷 却水系统中引起的危害，除了使系统的输水管线、水冷设备的寿命减少及损坏等直接的损失之外，同时由于腐蚀产生的锈瘤，也会引起水冷器传热效率下降或管线阻 塞等问题.

　　4.2结垢

　　结垢是指在水中溶解或悬浮的无机物，由于种种原因，而沉积在金属表面。敞开式循环冷却水系统的结垢主要成分有CaCO3和腐蚀产物二种，由于缓蚀剂的使用使腐蚀产物大大减少，而以CaCO3垢、

　　Ca3(PO4) 2垢及锌垢为主要成份。垢的产生会引起水冷设备换热效率下降，管线的阻力增大，导致循环水量减少或列管的堵塞等。敞开式循环冷却水系统中影响结垢的主要因素是冷却水pH、Ca、总碱度、水温、流速及金属表面状况等。

　　4.3粘泥问题

　　粘泥问题主要指的是换热器等内壁附着的粘性的污物，主要由细菌及藻类等微生物分泌产物同时粘附了水中悬浮杂质而形成。生物粘泥产生的后果与结垢 一样会影响传热，堵塞列管，引起局部的腐蚀等危害。影响粘泥生成主要因素与水温、pH、溶解氧、营养源及金属表面特性等有关，工艺物料泄漏对生物粘泥繁殖 更为有利。

　　4.4其它离子的危害

　　系统的金属管线还会因其它的离子如氯离子和硫酸根离子的存在而引起危害，CL-和SO42-均属强腐蚀性离子，特别是氯离子由于其半径小，容易穿透钝化膜表面的细孔而产生点蚀现象。

　　以上提到的各种问题可能在冷却水系统运行中综合存在，而且随着浓缩倍数的增加而更加严重。针对不同的水质及设备型式，采取切合实际的水处理方案，确保装置及水冷设备安全经济运行。

　　五、补充水水质趋向

　　5.1补充水水质分析报告（2004.02.10现场水样分析数据）

　　项 目 单 位 数 据 项 目 单 位 数 据

　　PH值 8.06 钙硬度 mg/L 108.05

　　Cl- mg/L 56.04 总硬度 mg/L 170.11

　　总 铁 mg/L 0.04 总碱度 mg/L 97.23

　　颜色 无色透明 电导 us/cm 489

　　浊度 NTU 0.4

　　注：总硬度、钙硬度、总碱度的单位以CaCO3计。

　　5.2水质倾向判断依据

　　以系统补充水质数据为基础，采用雷诺兹稳定指数判断，判断依据：

　　3.7 < Rs〈6结垢倾向 Rs〈 3.7严重结垢

　　Rs=6 稳介

　　6〈 Rs〈7.5腐蚀倾向 Rs 〉7.57严重腐蚀

　　5.3水质倾向判断

　　我们计算了原水及不同浓缩倍数时循环水的稳定指数，以指导水处理药剂配方的筛选和水处理运行方案的制定：

　　浓缩倍数 温度 K=1 K=2 K=3 K=4 K=5

　　PH循 40 ℃ 8.06 10.57 10.66 10.76 10.85

　　PHs 40 ℃ 7.54 6.98 6.60 6.40 6.20

　　稳定指数Rs 40 ℃ 7.02 3.39 2.54 2.04 1.55

　　结垢腐蚀倾向 腐蚀 严重结垢 严重结垢 严重结垢 严重结垢

　　注：PH=6.78+0.204PH补+0.094K+0.0022M补

　　PHS=9.3+A+B-C-D

　　RS=2 PHS-PH

　　PH-水的实际PH值

　　PHS-水的饱和PH值

　　RS-稳定指数

　　M-总碱度

　　5.4水质判断分析

　　根据水质倾向判断可以看出，系统补充水为腐蚀型水质，随着浓缩倍数的提高水质呈严重结垢趋势，浓缩倍数达5倍时，钙硬+碱度之和约为 1000mg/L左右，已是水质控制的边界条件；腐蚀性氯离子随着浓缩倍数的提高，也随之升高，故应选择以分散阻垢为主，兼顾缓蚀双重功能的自动消垢净。

　　综合考虑系统实际运行参数，补充水性质，药剂承受极限、热负荷以及各种可能发生的变数，我们推荐浓缩倍数最高控制<4.7倍，正常运行时可控制在3.5-4.7倍,既可保证处理效果、控制直接处理成本，又节约用水、减少排污。

　　六、正常运行方案

　　6.1自动消垢、阻垢、钝化、缓蚀方案

　　6.1.1自动消垢净配方及投加浓度

　　药剂配方 投加浓度

　　自动消垢净 3000 – 3500ppm

　　6.1.2自动消垢净的投加方式

　　1、排除系统原有水处理药剂；当循环冷却水系统准备将系统中原有药剂更换为本品时，应停止一段加药时间。通常停药时间按系统中原药剂残余浓度≤0.1ppm计算即可。

　　计算方法如下：

　　停药时间≥（ln系统原药剂规定浓度－ln系统原药剂残余浓度）×系统总容积

　　系统总补水量

　　单位：停药时间:小时 系统总容积:m3 系统总补水量:m3 药剂浓度:ppm

　　一般在停止加药后，系统内的残余药剂浓度≤0.1ppm，即可认为已完成系统中原药剂的清除。

　　2、首次投加药剂：本品正常使用浓度3000～3500ppm，我们规定药剂浓度为3500ppm，并投加和维持这一浓度。

　　首次投加药剂，是使系统中的药剂浓度，迅速达到水处理药剂的浓度规定值。

　　首次投加药剂量计算方法如下：

　　首次投加药剂量= 系统总容积×规定药剂浓度 （单位：公斤）

　　1000

　　按照6800立方保有水量的药剂量，每个立方按上级3.5公斤添加，药剂初次加药量为：6800*3.5＝23.8吨。

　　3、日常加药：

　　采用间断排污间断加药的方式，目的是保持系统中的药剂量。传统的连续排污连续加药和连续排污间断加药的投加方式使药剂浓度不稳定，波动范围较大，易产生诸多问题，不建议采用。

　　加药量时按照排污量计算，一般按照补充水量的80—100PPm来计算，本系统

　　加药时，药剂直接加入冷却水池循环水泵进口处，远离排水口处，以免药剂被直接排走。

　　每年日常加药量：6800*365*0.8＝19.8吨

　　每年日常加药量：24.8+19.8＝44.6吨。

　　6.2杀菌灭藻方案

　　6.2.1杀菌灭藻配方及投加浓度

　　药 剂 配 方 投 加 浓 度

　　氧化性杀菌剂 25—30 mg/L 1次/7天

　　非氧化性杀菌剂1 100—150mg/L 1次/30天

　　非氧化性杀菌剂2 100—150mg/L 1次/30天

　　注: 投加剂量由下式计算:

　　投加剂量 = 系统容积×投加浓度÷1000 （kg/次）

　　6.2.2杀菌灭藻剂的投加方式

　　氧化性杀菌剂，冲击性投加，可直接加入集水池中，每周1次,每次25—30 mg/L。

　　为防止细菌产生抗药性，每月各投加非氧化杀菌剂、非氧化杀菌剂一次，投加浓度为100—150mg/L。具体投加频率也可根据现场菌藻监测进行调节。投加时冲击式投加，系统密闭运行24-48小时后，视循环水浊度情况对循环水进行置换。

　　非氧化杀菌剂、在投加时，应与氧化性杀菌剂错开投加，以避免影响药效。

　　七、控制指标及分析频率

　　正常运行主要控制指标及分析频率

　　项目 控制值 分析频率

　　PH 7.0-9.0 1次/4小时

　　M-碱度 (以CaCO3计)mg/l < 450 1次/4小时

　　钙硬 (以CaCO3计)mg/l < 500 1次/4小时

　　氯离子 mg/l < 264 1次/4小时

　　浊度 NTU < 20 1次/4小时

　　总磷 PPM 4 - 6 1次/4小时

　　浓缩倍数 3.5 - 5

　　注:上表中PH、钙离子，氯离子，浊度超出控制值，加大排污。

　　药剂浓度超标时调节加药量。

　　八、处理技术标准

　　GB50050-95国家标准

　　项 目 GB50050-95标准值

　　不锈钢 mm/a ≤ 0.005

　　污垢热阻 m2•K/W ≤ 3.44×10-4

　　污垢沉积速率 mcm ≤ 25

　　异养菌总数 个/ml ≤ 1×105

　　粘泥量 ml/m3 ≤ 4

　　九、全年药剂用量估算

　　9.1估算依据：

　　正常用药剂数量以每年生产运行360天计算。

　　系统循环水量按冬季29418 m3/h ，系统容量按6800m3计算。

　　浓缩倍数为4倍时计算。

　　阻垢缓蚀剂投加浓度按为30mg/L计算；氧化性杀菌剂按投加浓度为25mg/L计算；非氧化性杀菌剂按投加浓度为100mg/L计算。