循环水阻垢剂加药量与浓缩倍率控制对循环水水质影响的探讨

马灼超

摘要：为控制和降低循环冷却水系统结垢所产生的各种危害，保证设备的换热效率和使用年限，减少排污水对环境的污染，扎实落实国家节约水资源和环境保护的目的，必须加强对循环冷却水水质的监测和调整控制。本文通过对模拟600MW机组循环水运行工况试验后得出的理论阻垢剂加药量在现场实际应用中对循环水质影响及系统结垢趋势分析，通过调整在不同浓缩倍率下阻垢剂加药量变化从而达到控制循環冷却水水质。从而制定循环水控制监测要求及监测周期，并就水质监测中的出现异常情况及指标异常时，对运行加药调整得出指导意见。

关键词：阻垢剂;浓缩倍率;结垢;腐蚀

1、 概述

在敞开式循环冷却水系统中由于蒸发损失、排污损失及风吹损失，系统中的水会越来越少，而水中各种矿物质和离子含量就会越来越浓。为了使水中含盐量维持在一定的浓度，必须补充新鲜水，排出浓缩水。通常在操作时，用浓缩倍率来控制循环水的浓缩程度。我厂600MW机组为世界首台超临界直流循环流化床锅炉，2013年4月投产，循环水采用敞开式循环冷却方式，水源为沱江河水（地表水，具有浊度随季节变化波动大，有机物含量高、碱度高的水质特性），补充水经混凝、沉淀处理后补入凉水塔。循环水设计浓缩倍率3.5，采用连续投加阻垢稳定剂，和冲击性杀菌处理的联合方式，未设计加酸调节系统。凝汽器管材为不锈钢，循环水水质的优劣关系到凝汽器乃至整台机组的安全、经济运行。

2、 循环冷却水系统运行参数

凝汽器换热面积：39000m2

循环水量R 60840 m3/h，（16.90 m3/s）

保有水量V  16500 m3

蒸发水量E  900m3/h

排污水量B 300 m3/h

补充水量M  1200m3/h

3、 调整试验步骤及安排

本次阻垢剂加药试验投加阻垢剂为低膦阻垢剂，主要成分为有机膦、共聚物、缓蚀剂，所有技术指标均满足DL/T806《火力发电厂循环水用阻垢缓蚀剂》标准A类药品规定。

（1） 第一阶段（48小时）：调整阻垢缓蚀剂的每日加药量，由实验室模拟试验得到的加药量250Kg/天，调整为300Kg/天，每天对循环水和补充水取样检测，并记录;

（2） 第二阶段（48小时）：阻垢缓蚀剂加药量调整为400Kg/天，每天对循环水和补充水取样检测，并记录;

（3） 第三阶段（48小时）：阻垢缓蚀剂加药量调整为500Kg/天，每天对循环水和补充水取样检测，并记录;

（4） 腐蚀指示片（144小时）：从开始试验至试验结束，将TP304不锈钢试片挂入循环水池，记录挂片悬挂时间，TP304不锈钢试片预先进行油污清洗，干燥恒重处理并称重记录;试验结束，取出TP304不锈钢试片，进行清洗干燥，恒重称量，计算腐蚀速率，并记录数据。

4、 调整试验过程中水质变化

（1） 浓缩倍率K值变化趋势

加药量300kg/天时，k值在2.33～2.8，δA控制在0.19～0.22;加药量为400kg/天时，k值2.85～3.55，δA控制在-0.15～0.35;

加药量为500kg/天时，k值2.60～3.82，δA控制在-0.75～0.21;

（2） 循环水中钙离子变化趋势

加药量300kg/天时，钙离子值在127.29～165.61mg/L;

加药量400kg/天时，钙离子值在181.11～205.21mg/L;

加药量500kg/天时，钙离子值在188.63～252.88mg/L;

5、 调整试验综合分析

（1） 每天加入阻垢缓蚀剂300公斤，稳定浓缩倍率在2.40，最高浓缩倍率在2.80，说明在该加药量下，浓缩倍率可以控制在2.30-2.80;为了降低循环水系统的结垢风险，在该加药量下最好控制浓缩倍率在2.0-2.5。

（2） 每天加入阻垢缓蚀剂400公斤，稳定浓缩倍率在2.85左右（第三天16：00数据），最高浓缩倍率在3.24 左右（第四天10：00数据），说明在该加药量下，浓缩倍率可以控制在2.80-3.24;为了降低循环水系统的结垢风险，在该加药量下最好控制浓缩倍率在2.5-3.0。

（3） 每天加入阻垢缓蚀剂500公斤，稳定浓缩倍率在3.22左右（第五天12：00数据），最高浓缩倍率在3.62左右（第六天10：00数据），说明在该加药量下，浓缩倍率可以控制在3.24-3.62;为了降低循环水系统的结垢风险，在该加药量下最好控制浓缩倍率在3.0-3.5。

（4） 浓缩倍率达到3.62时，循环水的pH值已高达9.09，需要继续提高循环水浓缩倍率试验，为保证系统的安全运行，必须调节循环水的pH值在标准范围。

6、 现场试验挂片监测数据分析

（1） 试片：腐蚀试片为TP304不锈钢标准试片

腐蚀速率=87600·△W/（S·ρ·T）mm/a

   式中： △W —试片的失重，   g;

           S —试片的总表面积， cm2;

           ρ —试片材值的密度， g/cm3;

           T —试验时间， h;

（2） 挂片在实验前准备：清洗油污，干燥恒重，精确称量并保存;

（3） 腐蚀挂片实验所用挂片数量6片，其中4片悬挂于循环水池出水口出（流速较快），另外2片悬挂于水流流速较慢处;

（4） 实验结束后，取出挂片，进行挂片清洗，干燥恒重，精确称量，并且保存，计算腐蚀速率;

（5） 从现场的腐蚀监测试片数据结果看：阻垢剂加药量在300Kg/天，400Kg/天和500Kg/天时，不锈钢挂片的腐蚀速率均小于等于0.002mm/a，小于0.005mm/a的国家标准。不锈钢挂片的表面光亮如初，无腐蚀迹象。

7、 调整试验总结

根据以上的调整试验情况，对我公司600MW机组循环水水质控制（主要针对投加阻垢缓蚀剂）的如下总结：

（1） 加强设备巡视检查，做好日常检测项目（循环水及补充水）及按检测周期开展如下项目分析化验：

（2） 系统运行加药量的调整控制：

根据每天检测结果计算，控制△A≤0.2。当△A≥0.2时，系统存在结垢风险，则及时加大补充水量和排污水量，调整△A在控制标准内，或根据按以下浓缩倍率对应的加药量适当加大阻垢缓蚀剂的投加量，以减缓系统结垢风险。

（3） 胶球清洗装置应正常投运，清洗效果应满足汽轮机运行的要求，胶球不应堵塞凝汽器管。

（4） 加强循环冷却水排污控制

排污遵循如下原则。

a） 应该连续均匀排污，杜绝大补大换。

b） 当冷却水监测指标连续2次满足下列条件之一时，则应加大排污量：①浓缩倍数K>3.0;②pH>9.0;③ΔA>0.2。当冷却水监测指标连续2次满足下列条件之一时，则应减小排污量：①浓缩倍数K<2.0;②pH值<8.3

c） 冷卻水浊度>10FTU（如杀菌灭藻期间）时，应加大排污量。

8、 循环水水质控制中的注意事项

（1） 在补充水、排污以及加药都比较稳定的情况下，每天检测2次，若出现系统运行补充水、排污导致循环水浓缩倍率大起大落的情况，则及时增加检测次数，以便及时准确发现问题及时对系统的补充水、排污及加药量做相应的调整。

（2） 尽可能稳定系统的补水和排污，同时对系统的加药应保持均匀、稳定、连续。

（3） 若循环水系统的补充水质发生明显的变化或系统的运行工况发生较大变化，应及时查找原因，并进行相应的处理。

（4） 在对循环水系统日常的监测控制外，还应经常查看凝汽器的真空度和端差的变化情况，如发现异常现象应及时与各相关部门沟通，查找相关的原因，并及时进行解决。

（5） 在对循环水系统进行的日常监测方面，应尽可能做到及时准确，分析数据真实可靠，对出现的异常数据应及时准确查找原因，并及时予以解决。

（6） 我厂补充水源为江河水（沱江河），补充水pH较高，循环水pH也相对较高，注意加强循环水系统pH调整处理，将循环水pH控制在8.0～8.4理想范围之间，配合阻垢缓蚀剂使用，更利于系统设备的经济、安全，（必要时可进行加酸模拟试验确定后进行加酸系统技术改造）;

（7） 阻垢缓蚀剂必须连续投加，以保证循环水中的阻垢剂有效成分均匀稳定，切记不可以将一天的加药量一次性加入循环水中。

9、结束语

提高循环水浓缩倍率研究具有重要的理论和现实意义，是节约用水的关键，它带来的经济效益和社会效益都是明显的。应根据具体情况，因地制宜，尽可能地使循环水冷却系统在合适的较高浓缩倍数下运行。

参考文献：

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[3]王立诺. 无磷循环冷却水处理剂的应用[J]. 石油化工技术与经济， 2017（33）：46.

（作者单位：四川白马循环流化床示范电站有限责任公司）