福建水产设备联盟

第八章 循环冷却水加药系统

华润菏泽发电部标准化服务平台 2019-03-14 16:15:01

第一节     概述

我公司为开式循环冷却水系统,循环水在运行过程中,随着循环水的不断蒸发,循环水中的溶解盐类和其它杂质不断的浓缩,含量不断提高,循环水的结垢和腐蚀倾向越来越大。为了防止热力设备及系统内其它构筑物结垢和腐蚀,当循环水浓缩到一定程度后,就必须排除一部分浓水,补充一部分新水。同时向循环水中投加药剂,以防止热力设备结垢,降低设备腐蚀速率。我公司循环水补充水水源全部采用经深度处理后的菏泽市污水处理厂中水。

电厂是耗水大户,我公司正常投运后,用水量高达一千万多方。由于近年环保要求越来越高和水资源紧张,迫切要求节约用水,以减少用水量。水的浓缩程度用浓缩倍率来表示,浓缩倍率用循环水在蒸发浓缩过程中不发生变化的组分与补充水中该组分的比值表示。通常采用循环水中氯离子的浓度比补充水氯离子的浓度,若循环水采用加氯方式,可采用其它不易变化的离子替代氯离子。我公司根据深度处理后中水的特点浓缩倍率设计指标为3.0

表8-1 机组循环水量及补充、排污水量:

季节

总水量

(m3/h)

蒸发率

风吹率

补水率

补水量

(m3/h)

排污率

排污量

(m3/h)

夏季

2×64500

1.2590%

0.05%

1.89%

2436

0.58%

748

春秋

2×64500

1.1060%

0.05%

1.66%

2140

0.50%

649

冬季

2×55230

1.0210%

0.05%

1.53%

1692

0.46%

509

平均

2×62182.1

1.1407%

0.05%

1.71%

2128

0.52%

647

 

    根据中水深度处理的出水水质,为了达到循环水3.0的浓缩倍率的要求,在对循环水的补充水进行石灰处理后,还需要对循环水投加阻垢剂处理,以防止循环冷却水系统结垢, 两台机组共用1套加阻垢剂装置, 3个阻垢剂溶液箱,4台加药泵,一用一备。加药点在冷却塔补充水入口管道内,加药量根据外来补充水流量信号调节。

阻垢剂的阻垢机理是阻垢剂与水中的结垢物质发生络合反应或螯和反应,使其失去结垢能力。有时为了提高阻垢剂的防腐性能,有的阻垢剂生产厂家在阻垢剂中添加缓蚀剂。加酸防止结垢的机理则是把溶解小的碳酸钙转变为溶解度较大的硫酸钙,即暂时硬度转变为永久硬度。

    为了杀死水中的藻类、细菌等微生物,防止设备、管道内生成附着物造成腐蚀、结垢或堵塞,提高其传热性。我公司设置2套15kg/h的二氧化氯发生装置,进行杀生处理。为了防止长期投加一种杀菌剂导致细菌、藻类产生抗药性,微生物生长较严重的情况下,可向循环水中冲击性投加非氧化性杀菌灭藻剂。

循环水处理设备布置与中水深度处理设备共同布置在中水深度处理站内,位于冷却塔附近。

8.1.1谱氏指数

  对于开式循环冷却水系统,我们也可以根据谱氏指数(PSI)来预测冷却水系统的结垢情况。谱氏指数是一种判断冷却水系统的稳定情况的准数。谱氏指数的计算方法如下:

          PSI=2PHs]-[PHep

其中 PHep=1.465logAlk+4.54

          PHs——CaCO3饱和时,水的PH值。其计算方法为:

          PHs=9.30+A+B)-(C+D

          A=logTDS]-1/10

          B=13.12×log(t273)34.55

          C=logCa2+]-0.4

         D=logAlk

式中  A——与水中溶解固形物有关的常数;

        TDS]——总溶解固形物,mg/l

           B——与水的温度有关的 常数;

           t——水温,℃;

           C——与水中钙硬度有关的常数;[Ca2+]—Ca2+的浓度,mg/l CaCO3

           D——与水中全碱度有关的常数,[Alk]——碱度,mg/l CaCO3

PSI指数与结垢程度的关系如表8-2所示。

8-2  PSI 与结垢程度的关系

PSI

结垢程度

3.0

非常严重

4.0

很严重

5.0

严重

5.5

中等

5.8

稍许

6.0

稳定水,不结垢也不溶垢

6.5

无垢,垢有很轻微的溶解倾向

7.0

无垢,垢有溶解倾向

8.0

无垢,垢有中等溶解倾向

9.0

无垢,垢有明显溶解倾向

10.0

无垢,垢有非常明显的溶解倾向

 由于循环水在运行过程中不断蒸发浓缩,水中的含盐量逐渐增大,水的结垢倾向也逐渐增加;循环水的运行温度比较高,夏季循环水在凝汽器中水温高达40多度,加大了循环水的结垢倾向。循环水在浓缩过程中,水中发生的化学变化比较复杂,但我们可以忽略该过程中的化学变化来计算浓缩后的PSI,以估计浓缩后的结垢情况,这对结果影响不大。

8.1.2限制浓缩倍率的因素

 限制浓缩倍率的因素主要有三个:

8.1.2.1高浓度的钙离子和硫酸根可能会产生CaSO4垢。

      为了防止CaSO4的析出,美国依柏斯公司提出下列控制指标:

[Ca2+]×[SO42-]<500000     (u=0.01)  

                        <1150000    (u=0.05)

                          <1800000   (u=0.1)  

式中 u为离子强度;[Ca2+],[SO42-]单位为mg/l。

u的计算公式为:

                        u=1/2{[A]Z2A+[B]Z2B+…}

式中[A],[B]…——A,B…离子的浓度,mol/l;

           ZA,ZB…——A,B…离子的价数。

8.1.2.2高浓度SO42-对混凝土结构的侵蚀

普通水泥主要有硅酸钙和铝酸酸钙的化合物构成,循环水中的SO42-使水泥发生结晶性鼓泡损坏。现山东电力系统依据原西德VGB冷却水推荐标准,建议把控制标准为:SO42-<600 mg/l。但该标准较为保守,主要原因是考虑电厂设备一旦要停机检修,损失都比较大。其实早在《工业与民用建筑工程地质勘察规范TJ21-77》标准中就规定了环境水(PH>6.5)对混凝土结晶性侵蚀判断标准:

表8-3

水中SO42-(mg/l)

结晶性侵蚀判定

宜采用的水泥品种

<1500

无侵蚀


1500~2500

弱侵蚀

普通硅酸盐水泥

目前新建电厂冷水塔水泥基础外表面都敷设防腐层,大大减缓了SO42-的侵蚀作用。

8.1.2.3   CL- 对铜和铜合金及钢铁的腐蚀

  我公司循环水系统为无铜系统,氯离子对钢铁的腐蚀主要是应力腐蚀。我公司凝汽器和其它换热设备的材质为316不锈钢,可耐1000 mg/l的氯离子。

  此外,在投加磷酸盐类阻垢剂的循环水系统,还应考虑产生磷酸盐垢的可能性。

8.1.3运行经验小节

随着浓缩倍率的增加,系统的补水量和排污量都下降,但水中溶解盐类等杂质成倍增加,水质条件恶化了。当φ>10以后,补充水主要用于蒸发损失。因此,浓缩倍率具体控制标准要综合考虑谱氏指数和设备的承受能力,并做经济性分析。对于其它供水紧张电厂的循环水在实际运行控制中,建议如下:

1)在用水十分紧张的季节,可以考虑通过降低碱度的方法来提高循环水的浓缩倍率,以缓解循环高浓缩倍率下水结垢的压力。

2)循环水的PH值控制范围最好在8.5以下。循环水的PH值与循环水的碱度有一定的关系,但关系并不十分直接。PH值与HCO3-CO32-比值直接有关,PH值越高,CO32-含量比例越大,结垢危险性越大。因此,控制PH值对预防结垢十分有效。

3)在循环水加阻垢剂的情况下谱氏指数的稳定值,要通过实验求得。在日常工作中水质结垢情况的判据为△A0.2,大于0.2则说明有结垢倾向;若小于-0.2,则说明水有腐蚀倾向。

A = 浓缩倍率循环水中钙离子浓度/补充水中钙离子浓度。

 第二节     设备运行及控制

8.2.1循环水加阻垢剂

循环水加阻垢剂系统设有就地控制柜,通过手动操作就地MCC柜来实现加药。

8.2.2二氧化氯发生器

 二氧化氯加药装置采用PLC控制,并把报警信号传到水控制室。整套装置可实现自动化、半自动化和手动控制三种操作方式(祥见第九章)。

 

第三节     运行异常现象及处理

表8-5循环水运行异常及处理

现象

原因

处理方法

循环水药剂含量偏低

①试验结果有误

①重新取样化验

②原药浓度偏低

②加大投加量,核查原药浓度

③排污量大

③控制浓缩倍率在合理范围内

④加药管道泄漏

④检查加药管道,进行检修

凝汽器端差大

①凝汽器钢管有结垢现象

①增大排污量;加强胶球清洗;停机期间进行清洗

②凝汽器钢管有粘泥附着

②加强胶球清洗;加强杀菌措施

浓硫酸管道堵塞

①杂物、沉积物沉积在加药管道中

①利用压缩空气进行吹扫

②硫酸含悬浮物较大

②拒收悬浮物较大的酸;定期排空酸罐,排放罐内沉淀物

循环水浑浊

①补充水水质差

①增大排污,对循环水进行换水;加强净水站处理;增大反渗透出水的补水量

②冷却塔常时间没有清理,塔低沉积粘泥较多

②抽吸塔内粘泥或在机组检修期间清理塔内粘泥

③冷却塔周围环境差

③加强冷却塔周围绿化,冷却塔周围增设护网