電廠循環(huán)冷卻水化學(xué)穩(wěn)定處理試驗(yàn)研究

1、摘要 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是電廠水量最大、水質(zhì)最為復(fù)雜的用水系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性對(duì)電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要影響。本論文結(jié)合華能沾化熱電廠發(fā)電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)特點(diǎn)和水質(zhì)實(shí)際情況，通過(guò)動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)和旋轉(zhuǎn)掛片試驗(yàn)考察了藥劑種類(lèi)、加入量、運(yùn)行方式等因素對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行的影響；對(duì)藥劑選型和藥劑量進(jìn)行了優(yōu)化：得到了系統(tǒng)安全運(yùn)行的化學(xué)穩(wěn)定處理方案和極限濃縮倍率。試驗(yàn)結(jié)果顯示：采用低磷、高阻垢性、高緩蝕性的緩蝕阻垢劑配方處理電廠的循環(huán)冷卻水方案是可行的. 關(guān)鍵詞：電廠，循環(huán)冷卻水，水處理，阻垢緩蝕，動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)Abstract Circulating cooling water system in power

2、 plant is the largest and most complex of water quality of water systems, the stability of the operation of the system Power plant has important influence on the safe and economic operation. This paper huaneng power plant zhanhua thermal power plant, the cooling water system characteristic and actua

3、l situation of water quality, through the dynamic simulation test and rotation hanging piece potions test investigation type, addition amount, operation mode of factors influence on the performance of the cooling water system; Selection and drug dose of drug optimized: get the system safety operatio

4、n of the chemical stability and a plan to deal with the limit of the concentrate rate. The results showed: the low phosphorus, high resistance dirty sex, High corrosion inhibition of corrosion inhibitor formula processing power plant of the cooling water circulation scheme is feasible.Key words: Pow

5、er plant,Circulating cooling water, Water treatment, Corrosion-proof scale-preventative agent, Dynamic simulation test目錄摘要7Abstract8第一章緒論111.1研究背景111.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12酸性處理方法：12循環(huán)冷卻水處理技術(shù)發(fā)展到堿性處理方法：12開(kāi)發(fā)新型水質(zhì)穩(wěn)定劑和高效復(fù)合配方12第二章循環(huán)冷卻水的特點(diǎn)及影響因素132.1循環(huán)冷卻水系統(tǒng)介紹13直流式冷卻水系統(tǒng)13密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)13敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)132.2循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)備142.2.1 凝汽器142

6、.2.2 冷卻塔142.2.3 循環(huán)冷卻水泵152.3 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的面臨的主要問(wèn)題及危害152.3.1 結(jié)垢問(wèn)題15腐蝕問(wèn)題16微生物滋長(zhǎng)問(wèn)題162.4 影響循環(huán)冷卻水運(yùn)行的主要因素172。4.1 結(jié)垢、黏泥、微生物對(duì)系統(tǒng)換熱設(shè)備的影晌17循環(huán)冷卻系統(tǒng)濃縮倍率的影響18循環(huán)冷卻水化學(xué)性質(zhì)的影響19循環(huán)冷卻水系統(tǒng)滯留時(shí)間的影晌20殺菌滅藻劑的影響20第三章試驗(yàn)方法及儀器223.1試驗(yàn)?zāi)康暮蜆?biāo)準(zhǔn)22試驗(yàn)?zāi)康?23.2試驗(yàn)原理233.3試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)243.4試驗(yàn)儀器和內(nèi)容24試驗(yàn)主要儀器24試驗(yàn)內(nèi)容243.5試驗(yàn)部分24不同藥劑類(lèi)型下的循環(huán)冷卻水動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)243.5.2 同種藥劑不同劑量下的循環(huán)冷

7、卻水動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)27旋轉(zhuǎn)掛片試驗(yàn)27阻垢緩蝕劑阻垢效果的對(duì)比性試驗(yàn)(碳酸鈣沉積法)28第四章阻垢緩蝕劑作用機(jī)制及影響因素294.1國(guó)內(nèi)外研究概況294.2緩蝕和阻垢原理30金屬材料的腐蝕原理及緩蝕原理30冷卻水系統(tǒng)中水垢產(chǎn)生及防垢原理324.3有機(jī)磷系列水質(zhì)穩(wěn)定劑34有機(jī)磷水質(zhì)穩(wěn)定劑概述34本文采用的有機(jī)磷水質(zhì)穩(wěn)定劑344.4循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定劑發(fā)展前景及存在問(wèn)題37第五章結(jié)論和建議38參考文獻(xiàn)39致謝41第一章緒論1.1研究背景在國(guó)家電力改革后，實(shí)行“廠網(wǎng)分開(kāi)，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”的方針，發(fā)電企業(yè)的生產(chǎn)要以節(jié)能降耗來(lái)降低發(fā)電成本，增強(qiáng)上網(wǎng)電價(jià)的競(jìng)爭(zhēng)力，作好循環(huán)冷卻水處理工作，對(duì)于降低發(fā)電成本有著重

8、要的意義。我國(guó)的水資源人均擁有量為2200m3，只有世界平均水平的14，屬于缺乏國(guó)家。且有限的水資源分配很不均勻，81分布在長(zhǎng)江流域及以南地區(qū)。目前我國(guó)一方面水資源緊缺，另外一方面有存在著大量的浪費(fèi)水資源的情況?；痣姀S是工業(yè)用水大戶，其耗水量約占工業(yè)用水量的20左右，在缺水的北方地區(qū)，水資源嚴(yán)重不足，使火電廠的建設(shè)和運(yùn)行受到了限制，因此節(jié)約用水成為當(dāng)務(wù)之急。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)凝汽式火電廠的耗水率為1.64 m3(s.GW)，與國(guó)外的(0.7O.9)m3(s.Gw)差距教大，說(shuō)明我國(guó)的節(jié)水潛力很大，目前國(guó)家經(jīng)貿(mào)委批準(zhǔn)的單位發(fā)電量的取水量標(biāo)準(zhǔn)已正式實(shí)施，其目的在于限制火力發(fā)電廠的取水量，具體規(guī)定

9、如下：采取循環(huán)冷卻水供水系統(tǒng)時(shí)單位發(fā)電量取水量定額，在單機(jī)<300MWh，為4.80 m3MW·h，在單機(jī)容量三300MWm，為3.84 m3MW·h。目前全國(guó)達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)的火電廠還不到30，因此節(jié)水的空間巨大?；痣姀S的用水比例：循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)給水5080，水力輸灰用水2040，鍋爐補(bǔ)給水24，因此火電廠的工作重點(diǎn)應(yīng)在優(yōu)化冷卻水和沖灰水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行方面，盡可能減少循環(huán)冷卻水冷卻水的排污，提高循環(huán)冷卻水的濃縮倍率，可以取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。但是提高濃縮倍率，會(huì)使結(jié)垢和腐蝕問(wèn)題更加突出，同時(shí)對(duì)循環(huán)冷卻水處理出水提出了更高的要求。環(huán)保的要求更為嚴(yán)格：進(jìn)入2l世紀(jì)以來(lái)，以

10、環(huán)保為主題的綠色能源呼聲日高，為了保護(hù)水資源水質(zhì)，減少工業(yè)廢水及污水對(duì)水體造成的危害，環(huán)保部門(mén)對(duì)火力發(fā)電廠排放水量和水質(zhì)提出了嚴(yán)格要求，就排放量而言，將對(duì)火力發(fā)電廠這類(lèi)排水大戶超標(biāo)排放施以巨額罰款，因此火電廠必須大幅提高循環(huán)冷卻水的濃縮倍率，以減少冷卻水系統(tǒng)的排放量，這無(wú)疑增加了循環(huán)冷卻水量的難度，就排放水質(zhì)而言，對(duì)涉及循環(huán)冷卻水藥劑處理的一些關(guān)鍵指標(biāo)提出了更高的要求，如排放水中的含量應(yīng)小于0.5mL。這將限制某些循環(huán)冷卻水藥劑的使用，如目前廣泛使用的有機(jī)磷系藥劑，迫使火電廠尋求高效環(huán)保型的循環(huán)冷卻水藥劑及處理技術(shù)。水資源水質(zhì)不斷惡化，給循環(huán)冷卻水處理帶來(lái)許多難題，并由此增加了處理費(fèi)用，水體嚴(yán)

11、重污染，電廠的原水水質(zhì)劣于一般二級(jí)城市污水水質(zhì)的狀況，無(wú)法采取循環(huán)冷卻水處理技術(shù)解決系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題。循環(huán)冷卻水水質(zhì)逐年惡化和缺水地區(qū)越來(lái)越多、采用城市污水和再生水源和濃縮倍率的提高，使凝汽器的管束腐蝕情況變得突出起來(lái)。我國(guó)火電廠循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)所用的計(jì)量?jī)x表不全，自動(dòng)化水平落后，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距教大，美國(guó)、日本的公司都丌發(fā)了再線檢測(cè)的自動(dòng)加藥系統(tǒng)，能將循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的藥劑濃度控制在目標(biāo)管理的范圍內(nèi)，從而達(dá)到平穩(wěn)操作，使藥劑發(fā)揮最大的作用和節(jié)約用藥的目的。缺乏先進(jìn)有經(jīng)濟(jì)的外部處理技術(shù)，目前采用的循環(huán)冷卻水水質(zhì)特點(diǎn)和趨勢(shì)，石灰處理系統(tǒng)問(wèn)題還沒(méi)有完全解決，弱酸處理的初投資和運(yùn)行成本比較高，面對(duì)復(fù)

12、雜多變的補(bǔ)水水質(zhì)，先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)的外部處理技術(shù)尚待開(kāi)發(fā)。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀根據(jù)循環(huán)冷卻水補(bǔ)水的水質(zhì)的變化特點(diǎn)，依照循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的節(jié)水幅度和處理成本的關(guān)系，綜合分析認(rèn)為，將濃縮倍率提高到5(多數(shù)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的火電廠，濃縮倍率46)左右是適宜的，通過(guò)以下兩個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)：1.2.1酸性處理方法：早期的工業(yè)循環(huán)冷卻水處理是通過(guò)加酸調(diào)節(jié)水的查H值為6.o6.5來(lái)控制水的結(jié)垢，再投加緩蝕劑來(lái)控制腐蝕，即所謂“酸性冷卻水處理法"。酸性冷卻水處理方法對(duì)加酸量的控制要求十分嚴(yán)格，加酸系統(tǒng)運(yùn)行操作失誤會(huì)造成循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的結(jié)垢或腐蝕，且循環(huán)冷卻水系統(tǒng)長(zhǎng)期處于低pH值下運(yùn)行，對(duì)系統(tǒng)材質(zhì)腐蝕較為嚴(yán)重。為減少

13、加酸引起的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)腐蝕，提高了循環(huán)冷卻水運(yùn)行的pH值，目前循環(huán)冷卻水系統(tǒng)普遍采用“堿性冷卻水處理法”。1.2.2循環(huán)冷卻水處理技術(shù)發(fā)展到堿性處理方法：(1)為節(jié)約用水，循環(huán)冷卻水向高濃縮倍率技術(shù)發(fā)展，循環(huán)冷卻水水質(zhì)一般具有高硬度、高堿度、高pH值、微生物含量高的特點(diǎn)；(2)由單純加酸低pH運(yùn)行控制，發(fā)展到加阻垢緩蝕劑聯(lián)合高pH等堿性處理方式；(3)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)從內(nèi)部處理(加阻垢緩蝕劑)向外部補(bǔ)充水處理(石灰處理、弱酸離子交換處理)發(fā)展；(4)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)由補(bǔ)充水處理向循環(huán)冷卻水旁流處理發(fā)展。除常規(guī)旁流過(guò)濾處理外，目前旁流弱酸處理已在新建電廠得到應(yīng)用；(5)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)“零排放”技術(shù)

14、己在部分電廠得到應(yīng)用，“零排放”系統(tǒng)的淡水再補(bǔ)入循環(huán)冷卻水；(6)微濾、超濾、反滲透等處理技術(shù)逐漸應(yīng)用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水處理。相對(duì)于“酸性冷卻水處理法”，堿性冷卻水處理更易使冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生結(jié)垢問(wèn)題，因而必須依賴于高效阻垢緩蝕劑的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。31.2.3開(kāi)發(fā)新型水質(zhì)穩(wěn)定劑和高效復(fù)合配方阻垢劑的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用也呈現(xiàn)了不同的階段，從早期使用的丹寧、木質(zhì)素等天然有機(jī)物作為分散劑，抑制水垢的生成，到后來(lái)使用較多的三聚磷酸鈉等聚合磷酸鹽。直到目前，有機(jī)膦酸鹽類(lèi)阻垢劑已得到全面推廣應(yīng)用。由于水源水質(zhì)日益惡化和受污染及環(huán)保等原因，對(duì)循環(huán)冷卻水處理技術(shù)又提出了更高的要求，高硬度、高堿度、高pH、高濃縮倍率循環(huán)冷卻

15、水系統(tǒng)中單一使用有機(jī)膦酸鹽已很難滿足苛刻工藝條件下的循環(huán)冷卻水處理要求，國(guó)內(nèi)外相繼開(kāi)發(fā)出了有機(jī)膦羧酸型(BPBP、PBTCA等)、羥基膦酸羧酸(HPA)、大分子有機(jī)膦酸(PAPEMP、POCA、PPCA等)藥劑，并開(kāi)發(fā)出了可生物降解、不對(duì)環(huán)境造成污染的環(huán)境友好型阻垢劑，如聚天冬氨酸(PASP)、聚環(huán)氧瑚珀酸(PESA)等新型阻垢劑。第二章循環(huán)冷卻水的特點(diǎn)及影響因素2.1循環(huán)冷卻水系統(tǒng)介紹在火力發(fā)電廠中，用水作冷卻介質(zhì)的系統(tǒng)稱為冷卻水系統(tǒng)。冷卻水系統(tǒng)通常可以分為直流冷卻水系統(tǒng)、密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)三種。2.1.1直流式冷卻水系統(tǒng)直流式冷卻水系統(tǒng)的冷卻水直接從河、湖、海洋中抽

16、取，一次通過(guò)凝汽器后，即排回天然水體，不循環(huán)使用。此系統(tǒng)的特點(diǎn)是：用水量大，水質(zhì)沒(méi)有明顯的變化。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是指冷卻水通過(guò)凝汽器完成冷卻作用后，進(jìn)入冷卻塔和噴水池中冷卻，然后循環(huán)重復(fù)使用。2.1.2密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，冷卻水本身在一個(gè)完全密閉的系統(tǒng)中不斷循環(huán)運(yùn)行，冷卻水不與空氣接觸，水的冷卻是由另外一個(gè)敞開(kāi)式冷卻水(或者空氣)系統(tǒng)的換熱設(shè)備來(lái)完成的。此系統(tǒng)的特點(diǎn)是：沒(méi)有蒸發(fā)而引起的濃縮。補(bǔ)充水量少，因?yàn)椴慌c空氣接觸，所以不易產(chǎn)生微生物引起的各種危害。：通常采用軟化水或除鹽水作為補(bǔ)充水。冷卻水一般采用軟化水；除鹽水或凝結(jié)水，i：主要用于發(fā)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子的冷卻。2.1

17、.3敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，冷卻水由循環(huán)冷卻水泵送入凝汽器內(nèi)進(jìn)行熱交換，升溫后的冷卻水經(jīng)冷卻塔冷卻后，流入冷卻塔底部水池，再由循環(huán)冷卻水泵送入凝汽器中循環(huán)使用。此循環(huán)利用的冷卻水則稱循環(huán)冷卻水。系統(tǒng)示意圖2.1如下：1一冷卻塔：2一凝汽器：3一水泵：PB-補(bǔ)充水量：Pz一蒸發(fā)水量；PF一風(fēng)吹泄漏水量；PP一排污水量。此系統(tǒng)的特點(diǎn)是：有C02散失和鹽類(lèi)濃縮，易產(chǎn)生結(jié)垢和腐蝕問(wèn)題；水中有充足的溶解氧，有光照，再加上溫度適宜，有利于微生物的滋生：由于冷卻水在冷卻塔內(nèi)洗滌空氣，會(huì)增加粘泥的生成。在長(zhǎng)江以南的火電廠，絕大部分采用直流冷卻系統(tǒng)，冷卻用水的水源為河水和湖泊水。在長(zhǎng)江以北

18、、黃河以南地區(qū)的火電廠，部分采用直流冷卻系統(tǒng)，以河水和水庫(kù)水為水源，部分采用開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，水源有河水，也有井水。黃河以北地區(qū)的火電廠，絕大部分采用開(kāi)式循環(huán)冷卻系統(tǒng)，水源為井水或河水。濱海電廠全部采用直流冷卻系統(tǒng)，以海水為冷卻水。我國(guó)東北地區(qū)也有少數(shù)火電廠采用直流冷卻系統(tǒng)，以河水及水庫(kù)水為水源。2.2循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)備2.2.1 凝汽器在火電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，其換熱設(shè)備為凝汽器。凝汽器是用水冷卻汽輪機(jī)排汽的設(shè)備，在火電廠使用的主要是管式表面式凝汽器。凝汽器由殼體、管板、管子等組成，冷卻水在管內(nèi)流動(dòng)，蒸汽在管外被凝結(jié)成水。凝汽器的殼體和管板一般為碳鋼，管子為不銹鋼，不銹鋼管與管板的連接為脹

19、接。凝汽器的主要用途是在汽輪機(jī)的排汽室處建立并維持所要求的真空，使蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹到較低的壓力，以提高蒸汽的可用焓降，將更多的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功。同時(shí)將汽輪機(jī)的排汽凝結(jié)成水，再重新加熱升壓作為鍋爐給水循環(huán)使用，以降低制水成本。而且凝汽器還有除氧的功能。另外，凝汽器又是熱力系統(tǒng)中壓力最低的汽水匯集器，接受機(jī)組啟、停時(shí)旁路系統(tǒng)排出的蒸汽，凝結(jié)水再循環(huán)及熱力系統(tǒng)各種疏放水。2.2.2 冷卻塔在敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中冷卻塔多是自然通風(fēng)冷卻塔。自然通風(fēng)冷卻塔一般為雙曲線型。它是由通風(fēng)系統(tǒng)、通風(fēng)筒、配水系統(tǒng)、淋水填料、空氣分配裝置、捕水器、塔體、集水池組成。自然通風(fēng)冷卻塔是依靠塔內(nèi)外的空氣溫度差所形成的壓

20、差來(lái)抽風(fēng)的，因此通風(fēng)筒的外型和高度對(duì)氣流的影響很大，風(fēng)筒高度可達(dá)100m以上，直徑可達(dá)6080m。熱的循環(huán)冷卻水送至冷卻塔腰部，通過(guò)配水系統(tǒng)將水均勻的分布在塔的截面上，然后進(jìn)入填料層，以增加水與空氣的接觸面積和延長(zhǎng)接觸時(shí)問(wèn)，從而增加水與空氣的熱交換。被冷卻的水，收集在冷卻水池中，經(jīng)溝道，重新引至循環(huán)冷卻水泵吸水井。為了降低吹散損失，目前多數(shù)冷卻塔都裝有捕水器，捕水器設(shè)置在配水系統(tǒng)上面，它是由弧形除水片組成，當(dāng)塔內(nèi)氣流夾帶細(xì)小水滴上升時(shí)，撞擊到捕水器的弧形片上，在慣性力和重力作用下，水滴從氣流中分離出來(lái)而被回收。在冷卻塔中，循環(huán)冷卻水的冷卻是通過(guò)水和空氣接觸，由蒸發(fā)散熱、接觸散熱和輻射散熱三個(gè)過(guò)

21、程共同作用的結(jié)果。借傳導(dǎo)和對(duì)流散熱，稱為接觸散熱，較高溫度的水與較低溫度的空氣接觸，由于溫差使熱水中的熱量傳到空氣中去，水溫得到降低。因水的蒸發(fā)而消耗的熱量，稱為蒸發(fā)散熱，進(jìn)入冷卻塔的空氣，濕分含量一般均低于飽和狀態(tài)，而在水汽界面上的空氣已達(dá)到飽和狀態(tài)，這種含濕量的差別，使水、汽不斷擴(kuò)散到空氣中去，隨著水汽的擴(kuò)散，界面上的水分就不斷蒸發(fā)，把熱量傳給空氣。所以水的蒸發(fā)冷卻，可使水溫低于空氣的溫度。這三種散熱過(guò)程在水冷卻中所起的作用，隨空氣的物理性質(zhì)不同而異，春、夏、秋三季，室外氣溫較高，表面蒸發(fā)起主要作用，以蒸發(fā)散熱為主。夏季的蒸發(fā)散熱量占總散熱量的90以上，冬季由于氣溫低，接觸散熱為主，可以從

22、夏季的1020增加至50，嚴(yán)寒天氣甚至可增至70。2.2.3 循環(huán)冷卻水泵循環(huán)冷卻水泵用來(lái)輸送凝汽器所需的冷卻水和其他工業(yè)用水。循環(huán)冷卻水泵流量的大小的選擇主要與機(jī)組凝汽器的凝汽量和機(jī)組的冷卻倍率有關(guān)，而揚(yáng)程的高低則取決于泵房位置和機(jī)組的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)阻力等因素。600MW超臨界火力發(fā)電機(jī)組循環(huán)冷卻水泵的配置一般為一機(jī)兩泵，管線布置一般為單元制，也有的采用擴(kuò)大單元制等。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)分為一次循環(huán)和二次循環(huán)兩種，一次循環(huán)時(shí)不同火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水泵的揚(yáng)程相差較大，二次循環(huán)則差別不大。輸送的介質(zhì)視電廠的具體情況分為海水和淡水兩種。在輸送不同介質(zhì)的情況下，泵要選擇適合所輸送的介質(zhì)要求的材料進(jìn)行制造。

23、要求泵的效率高且高效區(qū)盡量寬，一般設(shè)計(jì)點(diǎn)效率不低于87，以降低廠用電量。2.3 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的面臨的主要問(wèn)題及危害循環(huán)冷卻水系統(tǒng)主要以敞開(kāi)式為主，所以循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的水質(zhì)特點(diǎn)是：以冷卻水吸收介質(zhì)散發(fā)的熱量，受熱后的水和空氣接觸，小部分被蒸發(fā)，大部分被冷卻，冷卻后的水再循環(huán)使用。由于水分不斷蒸發(fā)，而蒸發(fā)的水中不含鹽分，所以隨著蒸發(fā)過(guò)程的進(jìn)行，循環(huán)冷卻水中的鹽類(lèi)含量越來(lái)越高，加上水經(jīng)過(guò)冷卻塔時(shí)大氣降塵和介質(zhì)泄漏，水質(zhì)會(huì)逐漸變壞，致使換熱器和用水設(shè)備腐蝕、結(jié)垢、菌藻類(lèi)滋生，影響設(shè)備正常運(yùn)行。為了解決這一問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外普遍采用提高循環(huán)冷卻水濃縮倍數(shù)的方法。2.3.1 結(jié)垢問(wèn)題在熱力設(shè)備中受熱面水側(cè)金屬

24、表面上生成的固態(tài)附著物叫做水垢。水垢是一種牢固附著在金屬表面上的沉積物，它對(duì)熱力設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有很大危害，結(jié)垢的現(xiàn)象是熱力設(shè)備水質(zhì)不良所引起的故障。水垢的導(dǎo)熱性一般都很差，不同水垢的導(dǎo)熱性也各不相同。一般水垢的導(dǎo)熱系數(shù)僅為鋼材導(dǎo)熱系數(shù)的l101loo。水垢導(dǎo)熱系數(shù)很低是水垢危害性大的主要原因。水垢會(huì)降低鍋爐和熱交換設(shè)備的傳熱效率，增加熱損失；結(jié)垢增加了水的流動(dòng)阻力，迫使鍋爐降負(fù)荷運(yùn)行：水垢能引起鍋爐水冷壁管的過(guò)熱，導(dǎo)致管子鼓包和爆管事故發(fā)生；水垢還能導(dǎo)致金屬發(fā)生沉積物下腐蝕。如果水垢生成得太快、太多，迫使熱力設(shè)備不得不提前檢修，增加了設(shè)備檢修工作量和檢修費(fèi)用，延長(zhǎng)了停運(yùn)檢修時(shí)間，造成了巨大

25、的經(jīng)濟(jì)損失。2.3.2腐蝕問(wèn)題凝汽器管的腐蝕，會(huì)造成大量貴金屬的損耗，發(fā)電機(jī)組每10000kW的容量，需用凝汽器銅管45t，一臺(tái)300MW機(jī)組的凝汽器，需用130t左右的黃銅管，若發(fā)生了腐蝕，損失是很大的，這130t的黃銅管，共兩萬(wàn)多根，更換這些管子的工作量也是很大的。另外，這樣多的管子大大增加了凝汽器發(fā)生泄漏的可能性。根據(jù)國(guó)外資料，要確定一支泄漏管子的位置并排除其泄漏，大約需要5小時(shí)，對(duì)于3-oOMW以上的機(jī)組，其經(jīng)濟(jì)損失約為5lO萬(wàn)美元。對(duì)于一個(gè)壽命為40年的機(jī)組來(lái)說(shuō)，一如果每年有兩根管子泄漏，這一損失總計(jì)約800萬(wàn)美元。如果凝汽器銅管的使用壽命為lO年，則在機(jī)組的有效期(40年)間，由于

26、腐蝕，凝汽器銅管至少需要更換3次，每次換管需停機(jī)一個(gè)多月，換管時(shí)電費(fèi)收入減少的費(fèi)用加上工程費(fèi)用和銅管購(gòu)置費(fèi)，對(duì)于大機(jī)組，一次換管的總損失約200萬(wàn)美元。更為重要的是，凝汽器因腐蝕而泄漏所造成的損失，往往比上述損失還要大，因?yàn)闊崃υO(shè)備的許多腐蝕、結(jié)垢問(wèn)題，是由凝汽器管的泄漏引起的，因此，防止凝汽器的腐蝕是十分重要的。GB50050工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范中提出的對(duì)冷卻水系統(tǒng)金屬的腐蝕性要求列于表2-1表2-1冷卻水系統(tǒng)對(duì)金屬的耐蝕性要求金屬管壁的腐蝕速率/am/a碳鋼<0.125<125銅和銅合金<0.005<5不銹鋼<0.005<5凝汽器銅管的腐蝕可以分為

27、三大類(lèi)：均勻腐蝕；局部腐蝕；腐蝕破裂。2.3.3微生物滋長(zhǎng)問(wèn)題循環(huán)冷卻水常年水溫在1040范圍內(nèi)，而且陽(yáng)光充足，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，是微生物生長(zhǎng)、繁殖的有利環(huán)境。凝汽器銅管內(nèi)污垢的主要成分往往是微生物的新陳代謝產(chǎn)物。另外，在頹陳代謝過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生微生物腐蝕。微生物通?？捎蓛蓚€(gè)途徑進(jìn)入冷卻系統(tǒng)：一是補(bǔ)給水帶入，二是冷卻用空氣帶入。微生物的種類(lèi)很多，在冷卻系統(tǒng)中引起問(wèn)題的微生物主要有三類(lèi)：藻類(lèi)、細(xì)菌和真菌。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的微生物危害不外乎腐蝕和粘泥兩方面，與水垢和電化學(xué)腐蝕相比，其危害更大，而且它往往與水垢、電化學(xué)腐蝕混合在一起，互相促進(jìn)。由于微生物對(duì)冷卻水系統(tǒng)的危害相當(dāng)嚴(yán)重，因此必須對(duì)其實(shí)施有效控制。

28、要全部殺滅系統(tǒng)中的微生物是不可能的，也是不經(jīng)濟(jì)的。通常只是將水中微生物控制在較低數(shù)量，并限制其活動(dòng)，把微生物造成的危害減小到可以接受的程度。工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范GB5005095中規(guī)定：敞開(kāi)式系統(tǒng)循環(huán)冷卻水中的異氧菌數(shù)宜小于5×105個(gè)/mL；粘泥量宜小于4mL/m3。開(kāi)式循環(huán)冷卻系統(tǒng)中微生物的控制通常采用一下一些指標(biāo)，如表2-2所示：表2-2循環(huán)冷卻水中微生物的控制指標(biāo)檢測(cè)項(xiàng)目控制指標(biāo)異養(yǎng)菌<5×105個(gè)/mL(夏天、平皿計(jì)數(shù)法)<1×105個(gè)/mL (冬天。平皿計(jì)數(shù)法)真菌<10個(gè)/mL硫酸鹽還原菌<50個(gè)/mL鐵細(xì)菌<10

29、0個(gè)/mL粘泥量<4mL/m3(生物過(guò)濾弼法)<1mL/m3(碘量法)2.4 影響循環(huán)冷卻水運(yùn)行的主要因素2。4.1 結(jié)垢、黏泥、微生物對(duì)系統(tǒng)換熱設(shè)備的影晌當(dāng)凝汽器管和冷卻系統(tǒng)附著水垢和粘泥后，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生以下不良后果：2.4.1.l 增加了凝汽器管內(nèi)的水流阻力，降低了冷卻水的流量，凝汽器清洗前后管子阻力的變化見(jiàn)圖l，管內(nèi)附著水垢厚度與冷卻水流量和阻力的損失變化見(jiàn)圖2-2、2-3：2.4.1.2 由于垢的熱導(dǎo)率很低，會(huì)直接影響凝汽器的傳熱效率和效果，幾種不同物質(zhì)的熱導(dǎo)率見(jiàn)表2-3。由表看出，銅合金的熱導(dǎo)率約是碳酸鹽水垢的550800倍。物質(zhì)熱導(dǎo)率（W/mK）物質(zhì)熱導(dǎo)率（W/m

30、K）碳酸鹽水垢黃銅69硫酸鹽水垢銅合金285磷酸鹽水垢碳鋼34.5不銹鋼132.4.1，3 冷卻塔填料結(jié)垢，將造成水流短路，進(jìn)而降低冷卻效率，提高凝汽器的進(jìn)水溫度。2.4.1.4凝汽器管內(nèi)垢、粘泥、微生物附著時(shí)，在附著物下易產(chǎn)生局部腐蝕，會(huì)導(dǎo)致管子的破裂和穿孔：嚴(yán)重泄露時(shí)，會(huì)造成給水品質(zhì)惡化和水冷壁爆管；經(jīng)常采用化學(xué)方法清洗，會(huì)造成管子損傷，減少壽命；耗費(fèi)人力、物力和減少發(fā)電量。上述情況的發(fā)生都會(huì)引起凝汽器真空降低，按照不同汽輪機(jī)的試驗(yàn)資料，真空每降低l，汽耗增加11.5，燃料消耗量要增加12，結(jié)垢嚴(yán)重時(shí)，真空過(guò)低將限制汽輪機(jī)出力，一臺(tái)lOOMw機(jī)組，當(dāng)碳酸鹽垢的厚度為l，52.0mm時(shí)，真空

31、降低26.733.3kPa，出力降低35。2.4.2循環(huán)冷卻系統(tǒng)濃縮倍率的影響我國(guó)火電廠用水的大概構(gòu)成(采用冷卻塔和水力除灰時(shí))：循環(huán)冷卻系統(tǒng)補(bǔ)給水：5080；水力輸灰用水：2040：鍋爐補(bǔ)給水：28；生活、綠化等用水：O.54：2002年統(tǒng)計(jì)，我國(guó)凝汽式火電廠(水力除灰和冷卻塔)的耗水率：1.64m3GW·S,相比國(guó)外較高水平0.70.9m3GW·S差距較大，火電廠節(jié)水潛力很大，提高濃縮倍率，減少循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)水量、排污量，可取得良好的節(jié)水效果，也是火電廠節(jié)水的重點(diǎn)。當(dāng)循環(huán)冷卻系統(tǒng)運(yùn)行條件一定時(shí)，蒸發(fā)損失和風(fēng)吹、泄露損失的水量為定值，由圖看出，提高濃縮倍率可大幅度減少

32、排污水量和補(bǔ)水量，補(bǔ)充水量明顯減少，但濃縮倍率超過(guò)5時(shí)，補(bǔ)充水量的減少已不明顯，過(guò)高的濃縮倍率，會(huì)嚴(yán)重惡化循環(huán)冷卻水水質(zhì)，引起以下問(wèn)題：成垢離子的濃度加大；引起腐蝕特別是坑點(diǎn)腐蝕的離子濃度增加，例：氯離子、硫酸根離子等：懸浮物含量增加，增加粘泥故障率；微生物數(shù)量上升，加劇微生物腐蝕；處理藥劑在系統(tǒng)中的停留時(shí)間超過(guò)其藥齡：因此應(yīng)根據(jù)針對(duì)不同的系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究選擇適合的濃縮倍率：否則機(jī)組運(yùn)行的安全性得不到保證，在經(jīng)濟(jì)上也不合算。2.4.3循環(huán)冷卻水化學(xué)性質(zhì)的影響2.4.3.1懸浮物和膠體循環(huán)冷卻水中懸浮物和膠體含量增加，不僅會(huì)在系統(tǒng)中互相粘結(jié)沉積而形成污垢，而且會(huì)使常規(guī)水質(zhì)穩(wěn)定劑的阻垢效果下降，

33、下降程度與水質(zhì)穩(wěn)定劑特性有關(guān)，當(dāng)水中懸浮物含量從lm/L增加到500m/L時(shí)磷系配方極限濃縮倍率的降低在2848之間，極限碳酸鹽硬度也會(huì)降低。2.4.3.2鈣離子(Ca2+)含量的影響循環(huán)冷卻水沉淀通常為碳酸鈣和磷酸鈣一類(lèi)物質(zhì)，所以當(dāng)水中鈣離子含量增加時(shí)，水體更具結(jié)垢傾向；同時(shí)在試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)鈣含量較高的水體，其極限碳酸鹽硬度會(huì)減小，極限濃縮倍率是表征水體最大濃縮倍數(shù)的，故此可以肯定，鈣離子含量的控制是控制循環(huán)冷卻水穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵之一。2.4.3.3循環(huán)冷卻水堿度獨(dú)立循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的堿度因濃縮而增加，pH值也會(huì)增加。一般原水的pH范圍在69之間，此時(shí)水體中總堿度大部分組分為HC03一，它也是天然

34、水中主要的陰離子，在循環(huán)冷卻水中起重要作用，受熱后易分解為C032-并與Ca2+形成碳酸鈣沉淀。所以成垢離子HCO3-控制過(guò)高會(huì)弓I起金屬酸性腐蝕；過(guò)低則會(huì)形成水垢。2.4.3.4氯離子氯離子是天然水中普遍存在的腐蝕性離子，具有很高的極性，能促進(jìn)腐蝕反應(yīng)，又有很強(qiáng)的穿透性，容易穿透金屬表面的保護(hù)膜，造成縫隙腐蝕和孔蝕，特別是對(duì)奧氏體不銹鋼造成的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂危害很大；余姚燃機(jī)電廠凝汽器管材質(zhì)為T(mén)P316L型不銹鋼，關(guān)于氯離子在運(yùn)行中的控制思路大致如下：(1)循環(huán)冷卻水的氯離子小于300rn/L：(2)機(jī)組安裝和大修時(shí)應(yīng)盡量減少應(yīng)力和縫隙，在氯離子很低時(shí)也會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂：(3)如補(bǔ)水的氯離子異

35、常升高，則應(yīng)降低濃縮倍率：(4)殺菌滅藻時(shí)要兼顧氯離子的變化，要綜合考慮，不應(yīng)使氯離子升高超過(guò)控制標(biāo)準(zhǔn)；(5)一定要做好膠球投運(yùn)工作，特別是在懸浮物和微生物含量高時(shí)，一天一投或兩天三投是控制不銹鋼換熱管結(jié)垢、腐蝕的最有效途徑之一；氯離子也是引起銅管發(fā)生點(diǎn)蝕的的主要因素之一。銅與循環(huán)冷卻水中的氯離子結(jié)合生成CuCl(氯化亞銅)，但由于氯化亞銅的穩(wěn)定性很差，有水解轉(zhuǎn)化成氧化亞銅的傾向，并使局部酸化，其反應(yīng)式如下：2CuCl+H20=Cu20+2H+2Cl-所生成的氧化亞銅晶體支撐著腐蝕坑口上的氧化亞銅膜，由于氧化亞銅具有電子導(dǎo)電性質(zhì)，這樣腐蝕坑內(nèi)一部分Cu+擴(kuò)散遷移到坑表面的氧化亞銅膜的內(nèi)表面而被

36、氧化成Cu2+，又與基體銅作用被還原成Cu+，從而導(dǎo)致腐蝕坑的產(chǎn)生直至穿孔。圓此，在任何一點(diǎn)上，如果氯化亞銅生成很快，而它的水解產(chǎn)物又沒(méi)有被迅速去除，都要發(fā)生點(diǎn)蝕。在點(diǎn)蝕內(nèi)部，銅、氯化亞銅和氧化亞銅同時(shí)存在，其溶液的pH值為2.54.0，基底金屬處于酸性條件下所產(chǎn)生的自催化作用，使銅管逐漸被腐蝕穿透。而發(fā)生這種腐蝕時(shí)，水中的銅離子含量并不一定很高，所以也要充分重視輔機(jī)冷卻設(shè)備的防腐工作。(6)硫酸根S042-是腐蝕性離子，循環(huán)冷卻水中常控制S042-+Cl-小于一定值，該控制值與緩蝕阻垢劑配方有關(guān)，GB50050工業(yè)循環(huán)冷卻永處理設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定S042-+ Cl-不宜1500m/L。當(dāng)S042-

37、過(guò)高時(shí)，會(huì)對(duì)普通水泥造成侵蝕。因此，對(duì)普通水泥而言，循環(huán)冷卻水中S042-適宜控制在<400m/L。(7)COD化學(xué)耗氧量是反映水中有機(jī)物的指標(biāo)之一。有機(jī)物含量高會(huì)為水中異氧菌提供充足的營(yíng)養(yǎng)源，造成微生物的大量繁殖，導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)發(fā)生粘泥故障。經(jīng)實(shí)際運(yùn)行情況可以認(rèn)為循環(huán)冷卻水的CODMn<5m/L時(shí)，冷卻系統(tǒng)細(xì)菌微生物含量基本保持穩(wěn)定，當(dāng)CODMn>10m/L時(shí)，微生物粘泥問(wèn)題可能會(huì)比較嚴(yán)重。2.4.3循環(huán)冷卻水系統(tǒng)滯留時(shí)間的影晌水質(zhì)穩(wěn)定劑的阻垢機(jī)理是阻礙晶體生長(zhǎng)和分散晶體，水質(zhì)穩(wěn)定劑只在一定的劑量及一定的時(shí)間內(nèi)有效。此有效時(shí)間與水質(zhì)穩(wěn)定劑的種類(lèi)、初始加入量、循環(huán)冷卻水其它因素

38、等有關(guān)。有試驗(yàn)資料指出，當(dāng)加入O.2m/L的HEDP，可使碳酸鈣過(guò)飽和溶液析出結(jié)晶的時(shí)間延長(zhǎng)至5小時(shí)；而加入2m/L的HEDP，結(jié)晶析出時(shí)間則可延長(zhǎng)至100小時(shí)。2.4.4殺菌滅藻劑的影響微生物一般通過(guò)補(bǔ)充水、冷卻空氣、工業(yè)污染及泄露帶入循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。生物粘泥是以水中菌類(lèi)、藻類(lèi)等微生物群體及他們新陳代謝產(chǎn)物為主體的物質(zhì)，他們的形成是由于：冷卻水中的溶解氧是飽和的，為好氧性細(xì)菌提供了必要的條件；冷卻塔中形成的粘泥為厭氧性微生物提供了庇護(hù)場(chǎng)所；冷卻塔下部陽(yáng)光充足，為各種藻類(lèi)(藍(lán)藻、硅藻、綠藻)提供了良好的生存環(huán)境：冷卻水系統(tǒng)的溫度、濕度、水量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)為微生物的生長(zhǎng)和繁殖提供了優(yōu)異的條件。這些微

39、生物既能促進(jìn)污垢沉積，又能促進(jìn)腐蝕，有時(shí)這種腐蝕是相當(dāng)驚人的，所以，對(duì)于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，微生物的控制是至關(guān)必要的。幾種循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中常見(jiàn)細(xì)菌的危害見(jiàn)表2-4、表2-5、表2-6：表2-4 冷卻水中常見(jiàn)的細(xì)菌及其較適宜的生長(zhǎng)條件細(xì)菌類(lèi)型生長(zhǎng)條件對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的問(wèn)題溫度（）pH值好氧硫細(xì)菌10-37使硫化物氧化為硫或硫酸厭氧硫酸鹽還原菌0-70在好氧菌粘泥下生長(zhǎng)，產(chǎn)生硫化氫，引起腐蝕鐵細(xì)菌0-406-9.5最適微酸性在細(xì)胞周?chē)纬蓺溲趸F保護(hù)殼，產(chǎn)生大量的粘泥沉積物硝化細(xì)菌群5-40最適30產(chǎn)生NO-和NO3-,使水質(zhì)變酸，并影響殺生劑的作用，使水質(zhì)易受微生物危害而惡化表2.5 冷卻水中常見(jiàn)的真菌及

40、其較適宜的生長(zhǎng)條件真菌類(lèi)型生長(zhǎng)條件特性對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的問(wèn)題溫度（）pH值絲狀霉菌0-382-8最適宜為5-6黑、黃褐、棕、藍(lán)、黃、綠、白、灰等色，附著在木材表面產(chǎn)生粘泥及木腐病酵母菌0-382-8最適宜為5-6皮革狀或橡膠狀的生長(zhǎng)物，通常帶有色素產(chǎn)生粘泥，使水和木材變色擔(dān)子菌屬0-382-8最適宜為5-6白色或棕色使木材內(nèi)部腐爛表2.6 冷卻水中常見(jiàn)幾種藻類(lèi)較適宜的生長(zhǎng)條件藻類(lèi)生長(zhǎng)條件對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的問(wèn)題溫度（）pH值綠藻30-35常在冷卻塔壁、水槽、配水裝置中繁殖，嚴(yán)重時(shí)能長(zhǎng)滿塔壁，厚達(dá)數(shù)厘米。主要危害是造成污垢沉積，影響配水均勻性和冷卻塔冷卻效率。其代謝物使水產(chǎn)生臭味，水色發(fā)黑，硅藻沉積后會(huì)形成硅

41、垢。藍(lán)藻（含藍(lán)色素層）35-40硅藻（含棕色素層，細(xì)胞壁含SiO2）17-36殺菌滅藻處理滅藻處理的目的就是控制生物粘泥的附著和沉積，并防止微生物對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的腐蝕，對(duì)冷卻水系統(tǒng)微生物的控制，是通過(guò)控制冷卻水中的微生物的數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水中微生物的控制通常采用的指標(biāo)見(jiàn)表2-7。粘泥故障率和循環(huán)冷卻水中細(xì)菌數(shù)的關(guān)系見(jiàn)圖2-4。目前唯一能耐微生物腐蝕的管材是鈦管。因此保證不銹鋼管表面的清潔狀態(tài)對(duì)于系統(tǒng)管材免遭微生物腐蝕非常重要。表2-7循環(huán)冷卻水中微生物的控制指標(biāo)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目控制指標(biāo)異養(yǎng)菌數(shù)<5×105個(gè)/mL(夏天、平皿計(jì)數(shù)法)<1×105個(gè)/mL (冬天。

42、平皿計(jì)數(shù)法)粘泥量<4mL/m3(生物過(guò)濾弼法)圖24細(xì)菌數(shù)和粘泥故障率的關(guān)系敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的殺菌滅藻處理一般采用氧化性和非氧化性殺菌滅藻劑和粘泥剝離劑，目前普遍采用的氧化性殺菌滅藻劑均為氯劑，非氧化性殺菌滅藻劑品種較多，如：季銨鹽、異噻唑啉銅、有機(jī)胺化合物，有機(jī)硫化合物等，但氧化性殺菌劑對(duì)水穩(wěn)劑和緩蝕劑均有一定的副作用，同時(shí)氧化型殺菌劑還存在直接的對(duì)凝汽器管材的腐蝕作用，例如氯基殺生劑對(duì)不同管材腐蝕試驗(yàn)情況如表2-8所示。且對(duì)環(huán)境影響較大。表2.8不同金屬在次氯酸鈉溶液中的腐蝕率金屬浸泡前平均質(zhì)量（g）浸泡后平均質(zhì)量（g）腐蝕速率（/a）不銹鋼3.68133.68010.0192

43、鋁1.13131.12460.3082銅3.90953.89901.5524碳鋼3.43913.34571.4871試驗(yàn)溫度1仁17，經(jīng)有效氯lOOOmgL的次氯酸鈉溶液浸泡72h，空氣相對(duì)濕度3542，結(jié)果為3片金屬指示片的平均值。結(jié)論：不銹鋼屬輕度腐蝕(0.0100<R<0.1000)；鋁屬中度腐蝕(0.1000<R<1.o000).銅與碳鋼均屬重度度腐蝕(R>_1.0000j。綜上所述：循環(huán)冷卻水處理的工作一定要兼顧阻垢、緩蝕、殺菌滅藻處理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)研究得出配方，并進(jìn)行模擬實(shí)際運(yùn)行時(shí)阻垢、緩蝕、殺菌滅藻處理的實(shí)驗(yàn)室水穩(wěn)劑性能考核試驗(yàn)研究，在實(shí)際工業(yè)系統(tǒng)

44、運(yùn)行時(shí)要善于總結(jié)和分析研究運(yùn)行數(shù)據(jù)的規(guī)律，積累系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)格技術(shù)管理，才能保證系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行。第三章試驗(yàn)方法及儀器3.1試驗(yàn)?zāi)康暮蜆?biāo)準(zhǔn)3.1.1試驗(yàn)?zāi)康?.1.1.1通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行阻垢緩蝕劑、殺菌滅藻劑的選型、評(píng)定工作，并確定和優(yōu)化阻垢緩蝕劑、殺生滅藻劑的加藥量。、3.1.1.2優(yōu)化循環(huán)冷卻水處理的運(yùn)行方式，包括濃縮倍率控制等問(wèn)題。3.2試驗(yàn)原理3.2.1單體阻垢劑的初步選擇是在查閱國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)資料，針對(duì)阻不同垢的目的和我國(guó)目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的阻垢劑的情況，分析各種水處理阻垢劑的性能和用途，以及在了解其阻垢機(jī)理之后，選取了有機(jī)膦酸類(lèi)和聚合物類(lèi)中幾種比較典型的單體阻垢劑(這兩

45、類(lèi)阻垢劑復(fù)配，具有很好的協(xié)同效應(yīng))。編號(hào)為AF。其中A：ATMP(氨基三甲叉膦酸)，B：HEDP(羥基乙叉二瞵酸)， C：HPMA(聚馬來(lái)酸)，D：PASP(聚天冬氨酸)，E：PBTCA(2一膦?；⊥橐籰，2，4一三羧酸)，F(xiàn)：EDTMP(亞乙基二胺四甲叉膦酸)。3.2.2采取均勻設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行試驗(yàn)。在一個(gè)試驗(yàn)中，若有s個(gè)因素且每個(gè)因素取n個(gè)水平，對(duì)于全面試驗(yàn)則共需做ns次試驗(yàn)，均勻設(shè)計(jì)是根據(jù)試驗(yàn)的次數(shù)n選擇均勻設(shè)計(jì)表，只需要n次試驗(yàn)。因此減少了試驗(yàn)次數(shù)，節(jié)省了人力和物力。均勻設(shè)計(jì)問(wèn)題實(shí)際上是個(gè)優(yōu)化問(wèn)題。在本次試驗(yàn)中，要求在加藥量不變的條件下，確定藥劑組分的比例，通過(guò)試驗(yàn)從這些比例中獲得一個(gè)

46、最佳配比，這就需要用混料設(shè)計(jì)方法安排試驗(yàn)。設(shè)在一項(xiàng)配方中有s個(gè)成分xl，xs，則一個(gè)混料是區(qū)域Ts=(xl，xs)：xjO，j=l，s，xl+xs=1上的一個(gè)點(diǎn)。該設(shè)計(jì)就是采用逆變換，將n個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均勻分布在TS。通過(guò)數(shù)學(xué)算法構(gòu)造出設(shè)計(jì)表來(lái)安排試驗(yàn)。本試驗(yàn)選取了A，B，D，E四種藥劑進(jìn)行復(fù)配。采用自編的程序產(chǎn)生的均勻設(shè)計(jì)表U18(183)來(lái)安排混料設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)表格見(jiàn)表3-1。表3-1 各阻垢劑百分含量的均勻設(shè)計(jì)結(jié)果阻垢劑試驗(yàn)編號(hào)ABCD169.7115.147.997.15256.3211.950.8830.85348.215.3127.1219.37442.0748.280.818.85537.

47、0028.1822.2512.58632.6515.917.1444.30728.795.1345.8920.19825.3153.134.1917.37922.1321.0835.1011.701019.1916.2216.1548.451116.453.5664.4415.561213.8754.039.8122.291311.4531.3949.237.94149.1415.1427.3448.38156.951.3084.107.64164.8653.1817.4824.48172.8630.3864.901.86180.9313.2840.5245.28其中進(jìn)行碳酸鈣阻垢試驗(yàn)結(jié)果：5

48、，16，17效果最高，阻垢效率基本達(dá)到90以上。把5，16，17分別標(biāo)記為A、B、C三種阻垢劑，采用動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)裝置對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)。3.3試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)HGT 2160-91 冷卻水動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)方法GBT 18175-2000水處理劑緩蝕性能的測(cè)定旋轉(zhuǎn)掛片法GBT 16632-19水處理劑阻垢性能的測(cè)定碳酸鈣沉積法GBT 4789.2-1994食品衛(wèi)生衛(wèi)生學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測(cè)定DLT 712-2000 火力發(fā)電廠凝汽器管選材導(dǎo)則DUl-806-2002 火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水用阻垢緩蝕劑美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)“ASTM A249A249M-03 Standard Specification forWelded

49、 Austenitic Steel Boiler,Superheater,Heat-Exchang,and Condenser Tubes”等。3.4試驗(yàn)儀器和內(nèi)容3.4.1試驗(yàn)主要儀器RcCI型旋轉(zhuǎn)腐蝕掛片試驗(yàn)儀、EgG273A恒電位儀/交流阻抗儀、52l0鎖相放大器、循環(huán)冷卻水動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)臺(tái)、電位滴定儀、電子天平、常用化學(xué)分析玻璃儀器等。3.4.2試驗(yàn)內(nèi)容3.4.2.1運(yùn)用動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)的方法，對(duì)不同配方的三種阻垢緩蝕劑進(jìn)行優(yōu)選，確定一種效果最好的阻垢緩蝕劑，同時(shí)求得該種水穩(wěn)劑在使用時(shí)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)所能達(dá)到的極限濃縮倍率，極限碳酸鹽堿度；3.4.2.2再次使用動(dòng)態(tài)模擬的試驗(yàn)方法，考察3.4.

50、2.1中優(yōu)選出的藥劑不同加藥量下的極限碳酸鹽堿度、極限濃縮倍率，根據(jù)此數(shù)據(jù)推算實(shí)際循環(huán)冷卻水運(yùn)行時(shí)所需控制的加藥量和濃縮倍率；3.4.2.3用旋轉(zhuǎn)掛片的試驗(yàn)方法，考察通空氣的情況下，模擬循環(huán)冷卻水對(duì)不銹鋼管的腐蝕影響情況；3.4.2.4通過(guò)碳酸鈣沉淀法測(cè)定不同阻垢劑濃度下，循環(huán)冷卻水的阻垢效率；3.4.2.5通過(guò)微生物培養(yǎng)試驗(yàn)，考察循環(huán)冷卻水處理殺生劑的加藥種類(lèi)和加藥劑量。3.5試驗(yàn)部分3.5.1不同藥劑類(lèi)型下的循環(huán)冷卻水動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)3.5.1.1試驗(yàn)?zāi)康哪M原水的濃縮過(guò)程，在接近終點(diǎn)的位置測(cè)定循環(huán)冷卻水的極限濃縮倍率。以此來(lái)得到循環(huán)冷卻水可參考的實(shí)際運(yùn)行濃縮倍率，需測(cè)定和控制的技術(shù)參數(shù)，以及

51、實(shí)際運(yùn)行中對(duì)水質(zhì)穩(wěn)定劑的要求。3.5.1.2試驗(yàn)原理當(dāng)含有水質(zhì)穩(wěn)定劑的試驗(yàn)水，在不斷濃縮過(guò)程中，水中各種離子如Na+、K+、Ca2+、Mg2+、C1-、S042-、N03-、HC03-等濃度不斷升高。與此同時(shí)，HC03。分解形成C032-，水中出現(xiàn)酚酞堿度。隨著濃縮不斷進(jìn)行，C032-濃度不斷增加。對(duì)于一般天然水，pH逐步增高，堿度不斷增加并達(dá)到某一平衡值；當(dāng)水中游離的Ca2+與C032- 濃度達(dá)到CaC03析出濃度時(shí)，便以CaC03形式從水中沉淀出來(lái)。這時(shí)，C032-、Ca2+濃度迅速降低，堿度也跟著迅速降低，因此，可根據(jù)堿度測(cè)定來(lái)確定循環(huán)冷卻水的極限碳酸鹽硬度值，從而確定水質(zhì)穩(wěn)定劑的實(shí)用性

52、能及其相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)使用件。3.5.1.3試驗(yàn)溶液采用循環(huán)冷卻水補(bǔ)水作為水源，試驗(yàn)過(guò)程中不斷濃縮直至到極限濃縮倍率下的濃縮溶液。3.5.1.4試驗(yàn)條件試驗(yàn)溫度：45士1。試驗(yàn)藥劑種類(lèi)：阻垢緩蝕劑A、B、C。試驗(yàn)用阻垢緩蝕劑的理化指標(biāo)檢測(cè)：表3.2 阻垢緩蝕劑理化指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果項(xiàng)目DL/T 806-2002標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)要求A阻垢緩蝕劑B阻垢緩蝕劑C阻垢緩蝕劑磷酸鹽（以PO43-計(jì)）含量%6.816.8617.5914.54亞磷酸（以PO33-計(jì)）含量%2.251.281.371.35正磷酸鹽（以PO43-計(jì)）含量%0.750.040.030.06固體含量%32.032.6033.4033.32pH(1%水

53、溶液)3.0±1.51.891.881.98密度（20），g/cm31.151.241.221.23唑類(lèi)%1.01.521.501.52根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，A、B、C三種阻垢緩蝕劑理化指標(biāo)均符合DLT 8062002火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水用阻垢緩蝕劑標(biāo)準(zhǔn)要求。水質(zhì)穩(wěn)定劑加入劑量：6.Om/L(按產(chǎn)品計(jì)，下同)，根據(jù)6.Om/L劑量下的試驗(yàn)結(jié)果，提高或降低加入劑量進(jìn)行進(jìn)一步試驗(yàn)。動(dòng)態(tài)阻垢性能測(cè)試裝置動(dòng)態(tài)模擬量：系統(tǒng)水容積：6080L：循環(huán)冷卻水量：1000L/h；試驗(yàn)水樣進(jìn)出口溫差：46；3.5.1.5試驗(yàn)方法先在試液槽中注入6080L試驗(yàn)用水，按加藥劑量加入水質(zhì)穩(wěn)定劑，攪拌均勻。再在補(bǔ)液槽中

54、加入1020L已按加藥劑量加入水質(zhì)穩(wěn)定劑的試驗(yàn)用水。開(kāi)啟循環(huán)冷卻水泵，調(diào)節(jié)流量計(jì)閥門(mén)，調(diào)節(jié)循環(huán)流量為1000L/h；流量穩(wěn)定后，啟動(dòng)加熱，開(kāi)啟循環(huán)冷卻水溫控開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)水溫為45，開(kāi)啟換熱功率調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)，開(kāi)始循環(huán)濃縮。試驗(yàn)濃縮過(guò)程中邊濃縮邊補(bǔ)水。試驗(yàn)運(yùn)行中，定期測(cè)定循環(huán)冷卻水的Cl-、pH、堿度、硬度，直至循環(huán)冷卻水的堿度開(kāi)始下降，試驗(yàn)進(jìn)行到終點(diǎn)。試驗(yàn)達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，循環(huán)冷卻水所能達(dá)到的最高堿度，即為該藥劑的所能達(dá)到的循環(huán)冷卻水極限堿度，對(duì)應(yīng)的濃縮倍率為極限濃縮倍率。經(jīng)過(guò)我們及相關(guān)行業(yè)單位大量的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)、總結(jié)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，得出了實(shí)驗(yàn)室水質(zhì)穩(wěn)定劑極限堿度法指導(dǎo)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)應(yīng)用水質(zhì)穩(wěn)定劑

55、的經(jīng)驗(yàn)公式：循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行控制指標(biāo)(全堿度、總硬度、鈣硬度、濃縮倍率)可按下式參考控制：Y運(yùn)Y極×O.8O.9式中： Y運(yùn)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行中控制指標(biāo)值；Y極通過(guò)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)得到的指標(biāo)值：0.80.9現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。經(jīng)驗(yàn)系數(shù)可根據(jù)極限碳酸鹽硬度試驗(yàn)條件與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行中的條件比較，考慮試驗(yàn)過(guò)程中未能模擬的其它因素對(duì)水質(zhì)穩(wěn)定劑性能、循環(huán)冷卻水運(yùn)行的影響，在經(jīng)驗(yàn)系數(shù)O.8O.9范圍內(nèi)選取。3.5.1.6試驗(yàn)裝置3.5.1.7結(jié)果分析：加入劑量為6.0m/L(以產(chǎn)品計(jì))3個(gè)配方水質(zhì)穩(wěn)定劑的阻垢性能對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下：加入水質(zhì)穩(wěn)定劑A：6.0m/L (按產(chǎn)品計(jì))，在實(shí)驗(yàn)室動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)中，循環(huán)冷卻水極限堿度可達(dá)到4.53mmol/L，極限濃縮倍率可達(dá)到4.18倍；加入水質(zhì)穩(wěn)定劑B：6.0m/L (按產(chǎn)品計(jì))，在實(shí)驗(yàn)室動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)中，循環(huán)冷卻水極限堿度可達(dá)到5.08mmol/L，極限濃縮倍率可達(dá)到4.62倍：加入水質(zhì)穩(wěn)定劑C：6.0m/L (按