循环冷却水处理方案设计
循环冷却水处理方案
目录
1.0 概述 (2)
2.0 系统运行条件 (3)
2.1系统参数： (3)
2.2水质分析如下： (3)
2.3水质特点 (4)
3．0系统冷却水问题预测 (4)
3.2不锈钢的点腐蚀： (4)
3.3、生物粘泥 (4)
4．0水处理药剂选择 (5)
4.1阻垢缓蚀剂ML-D-06特点： (5)
4.2阻垢缓蚀剂的认证试验——阻碳酸钙垢试验 (5)
4.3阻垢缓蚀剂的认证试验——旋转挂片缓蚀试验 (6)
4.5 试验结论 (7)
5．0水处理方案 (7)
5.1、冷却水处理工艺 (7)
5.2、日常水处理方案 (8)
6．0循环水操作管理 (9)
6.1 水质控制目标值 (9)
6．2正常运行加药管理 (10)
7．0监测方法 (11)
1、化学分析 (12)
2、挂片腐蚀试验 (12)
3、微生物监测 (12)
8．0 技术服务 (12)
1、技术服务准则 (12)
2、清洗预膜的技术服务 (12)
3、日常技术服务承诺 (13)
9．0 药剂用量估算 (13)
1.0 概述
现代化大型电厂的运行经验表明，水系统是电力企业的血脉，是连续、安全、高效生产的重要保障。冷却水系统的良好运行，对于减少检修频度及费用，延长设备寿命，稳定/提高生产的质量产量，降低综合生产成本具有重要意义。
电厂的敞开式循环冷却水系统，在长期运行中一般有三大问题：结垢、腐蚀和微生物粘泥。对于发电厂而言，凝汽器换热管上的结垢、粘泥，极易导致换热效果的下降，具体表现在真空度下降、端差上升，从而降低发电量，增加能耗；腐蚀主要表现为不锈钢、黄铜的点蚀穿孔等。
为了确保装置正常运行及节约用水，在循环水中投加阻垢缓蚀剂、杀菌灭藻剂等化学药品，来控制冷却水对设备的腐蚀、结垢及粘泥等故障，实践证明这是一项行之有效的、比较经济的方法。
本方案的设计过程中，我们充分吸收了同类企业水处理的经验，认真分析贵公司的水质特点、工艺特点，以及以往运行中出现的水质障碍，本着技术先进、安全可靠、操作管理方便、经济合理的宗旨，提出以下运行方案。
2.0 系统运行条件
2.1系统参数：
项目单位数据
循环水量Rc m3/h 1335（最大量）
保有水量Hc m3800(估算)
蒸发水量E m3/h 12
风吹损失W m3/h ~0.1
进出塔水温差℃6~10
补充水量M m3/h ~ 15
排水量B m3/h ~ 3
浓缩倍数N 3.0 ~ 4.0
换热设备不锈钢、黄铜、20#碳钢
备注技术参数由贵公司提供，如有出入望通知我公司及时改进方案2.2水质分析如下：
表：水质分析
项目单位补充水（自来水）PH 7.24
浊度NTU or mg/l 0.45
电导率μs/cm 59.9
总硬度mg/L 20.61
Ca2+ mg/l 15.85
Mg2+ mg/l 4.76
总碱度mg/l 12.27
酚酞碱度mg/l 0.00
总铁mg/l 0.061
CL- mg/l 1.72
总磷mg/l / （此水为自来水，作为方案设计参考，运行以实际河水絮凝为主。）
2. 3水质特点
●补充水为低硬低碱水质，补入冷却水系统，随着浓缩倍数的提高，碱度、PH
会随之上升，结垢性增加,主要为结碳酸钙垢。
●从水质分析判断：硅酸镁的浓度积Isp=(1.8~2.4) ×103≯15000，因此浓缩倍
数5.0±0.5时没有硅酸镁结垢的倾向。
●循环水浓缩倍数≥3.0，自然PH上升，最高可达到8.8以上，呈现出结垢倾向；
PH大于9.2,有超出缓蚀阻垢剂的承受能力的状况。
●循环水的全面腐蚀性轻微，但循环水溶解氧充足、含有腐蚀性CL-，对TP304、
316L不锈钢均存在点腐蚀的隐患，严重时可导致穿孔泄漏。
●循环水温度适中，日照充足，细菌藻类容易繁殖，会产生粘附性很强的菌藻粘
泥，附着形成软垢、分散形成浑浊物。
根据循环水水质，连续投加缓蚀阻垢剂，以阻碳酸钙垢为主、兼顾局部点腐蚀，控制循环水PH≯9.0，可以达到有效的阻垢、缓蚀、稳定水质的效果。
3．0系统冷却水问题预测
3.1换热器结垢
冷却水在浓缩倍数3.0~4.0运行时，开始结垢的趋势。水中Ca2+、Mg2+、HCO
3
—等浓缩，产生CaCO
3、Mg CO
3
垢等，尤其在换热器器出口高温端以及波纹管低凹
部位；水中悬浮物、粘泥等也易在低凹低流速处沉积，造成不良结果：
a.降低热传递效率，影响真空度和端差
b.减少冷却水流量，泵压上升，增加能耗
3.2不锈钢的点腐蚀：
Cl-属于强腐蚀性离子，会破坏金属表面钝化膜，穿过膜孔而产生点蚀。在点蚀孔中，Cl-可以富集，而腐蚀产生的氯化物又能水解产生HCl，从而使腐蚀小孔中溶液不断酸化，产生独特的自催化酸化作用，加速点蚀的速度。
脱锌、点蚀均可造成不锈钢的穿孔泄漏，导致冷却水泄漏到凝结水中，恶化水质，使发电机组降低出力甚至停机。
3.3、生物粘泥
冷却水系统中细菌、真菌及藻类极易生长繁殖，其分泌物粘合悬浮物形成粘泥，粘附管壁、填料、池壁之上，引起故障：
a.堵塞凝汽器，降低热交换效率，降低冷却塔效率
b.促进腐蚀，且产生粘泥下腐蚀
粘泥附着在凝汽器管壁，因高温脱水也能转化成泥垢。在高温季节，菌藻的迅速繁殖经常会造成粘泥的爆发，在短时间内大量堆积而严重影响换热效果。
4．0水处理药剂选择
针对水质分析、运行工艺、问题预测，电厂阻垢缓蚀剂ML-D-06在此类中硬碱碱补水、高浓缩倍数的循环冷却水中可以适用。
4.1阻垢缓蚀剂ML-D-06特点：
①ML-D-06含有阻垢剂、分散剂、特效缓蚀剂等多元成分，采用最新型的大分子
无磷环保阻垢剂、分散剂替代传统有机膦，并保持了优异的阻垢分散效果。②ML-D-06可与结垢性Ca2+、Mg2+形成可溶性螯合物，增大了离子的饱和溶解度，
达到防止结垢的目的。适合浓缩倍数5.0~6.0倍的设计要求。
③ML-D-06阻碍微垢晶格成形，扭曲晶体成长，使微晶不会堆积成垢；并可使旧
垢疏松，逐渐脱落旧垢。
④ML-D-06中的特效缓蚀剂与阻垢剂的缓蚀作用产生协同效应，成膜补膜加快，
从而保证膜的致密稳定，有效控制不锈钢的的点蚀。
⑤ML-D-06化学稳定性好，抗氧化性强，与本公司ML-621有很好的兼容性。
⑥ML-D-06属于低磷产品，对环境友好，不造成二次污染，符合环保要求。
4.2阻垢缓蚀剂的认证试验——阻碳酸钙垢试验
根据浓缩倍数4.0~5.0的分析，循环水主要为碳酸钙结垢，据此进行静态阻碳酸钙垢试验。
a. 试验方法：
中石化《冷却水分析和试验方法》“碳酸钙沉积法”（401）
b. 试验水质：
模拟冷却水浓缩4.0~5.0的循环水水质，调节PH=9.0
c.试验条件：
温度：80℃，时间：10小时d.试验数据：
药剂投加剂量
（mg/L）
阻垢率% 浓缩倍数
阻垢缓蚀剂ML-D-06 15 94.22
3.0 25 99.37
35 99.50
ML-D-06 15 93.32
4.0 25 98.73
35 99.10
ML-D-06 15 90.97
5.0 25 97.02
35 98.15
上述试验表明：随着浓缩倍数的提高，控制ML-D-06缓蚀阻垢剂的投加量在30mg/L以上，可以使阻垢率达到98%以上。
4.3阻垢缓蚀剂的认证试验——旋转挂片缓蚀试验
针对出现腐蚀的问题，通过挂片试验来测定药剂的缓蚀性能，主要针对不锈钢、黄铜的缓蚀。
a. 试验方法：
中石化《冷却水分析和试验方法》“旋转挂片失重法”（404）
b. 试验水质：
模拟浓缩倍数4.0倍的试验水质。
c. 试验条件：
温度：60±1℃；转速：75转/分；时间：72小时
试片：Ⅱ型标准试片，材质为不锈钢和黄铜
药剂投加量材质腐蚀失重g 腐蚀率试片现象
mg/L mm/a
ML-D-06 15
不锈钢0.0001 0.0008 挂片光洁
黄铜0.0002 0.0013 挂片光洁25
不锈钢0.0001 0.0008 挂片光洁
黄铜0.0003 0.0021 挂片光洁35
不锈钢0.0001 0.0008 挂片光洁
黄铜0.0002 0.0013 挂片光洁
ML-D-06缓蚀阻垢剂投加量25-35mg/L，试验数据均可达到GB50050-2007《工业循环冷却水处理设计规范》腐蚀率标准.
4.5 试验结论
由阻垢试验数据可以看出，循环冷却水系统投加阻垢缓蚀剂ML-D-06，投加剂量在35mg/L以上，可适应浓缩倍数3.0-5.0，阻垢率达到98%以上，完全能达到阻垢的目的；同时，挂片腐蚀率都能达到《中华人民共和国国家标准—工业循环冷却水处理设计规范》很好级的要求：不锈钢、铜及其合金腐蚀率≤0.005 mm/a；
5．0水处理方案
根据水质倾向、材质、工艺，结合药剂性能，确定以下水处理设计方案：
5.1、冷却水处理工艺
（1）系统清洗预膜（建议）
按照GB50050－2007《工业循环冷却水处理设计规范》的要求，对于新建装置或运行超过一年，停车超过48小时的循环水系统必须进行化学清洗，将系统设备及管线清洗洁净，形成活化状态，并在洁净活化的金属表面形成缓蚀保护膜。
据此需开展系统开车前的清洗、预膜工作。
（2）稳定浓缩倍数N：
浓缩倍数控制3.0~4.0，循环率≥96%，节约补水、减少排污。
（3）控制合理的PH值：
循环水PH控制8.3~9.1，大于9.1必要时可加酸调节。
（4）结垢和腐蚀控制：
连续投加阻垢缓蚀剂ML-D-06，其中的阻垢剂、分散剂可螯合Ca2+、Mg2+等金
属离子，从而持久防止产生碳酸钙、磷酸钙、硅垢等水垢。
ML-D-06中含有的碳钢、不锈钢缓蚀剂成分、铜缓蚀剂能迅速在换热管表面形成致密的保护膜层，从而起到防腐蚀效果。
ML-D-06H中主要针对不锈钢缓蚀剂成分、特效铜缓蚀剂，能迅速在换热管表面形成纳米级保护膜层，从而起到防腐蚀效果。
（5）菌藻粘泥控制：
A、氧化性杀菌：定期投加杀菌灭藻剂ML-621，可有效杀灭细菌、藻类；
1．ML-621含有机溴、有机氯，具有高效、快速、持久（作用时间长）的特点，而传统次氯酸钠、二氧化氯作为氧化性杀菌剂无法达到持续杀菌效果；
2．对藻类、各类细菌均有很好的杀生作用，杀灭速度快。
3．对顽固性的蓝藻、绿藻、硅藻、青苔的杀灭有特别明显的效果。而传统次氯酸钠、二氧化氯作为氧化性杀菌剂对于顽固菌藻细菌、粘泥等杀生作用不明想；
4．固体粉状产品，在水中能迅速溶解，使用简单、方便、安全。
5．药剂复合有机类配方，药剂有效含量高，盐分残留非常低，而传统次氯酸钠、二氧化氯作为氧化性杀菌剂药剂含量偏低，一般次氯酸钠有效含量为10%-14%左右，盐分高达90%左右，对系统影响非常大；
B、非氧化性杀菌：定期投加杀菌剂ML-630，可强化抑菌、控制粘泥，并防止
细菌的抗药性；
C、粘泥剥离：根据粘泥状况选择投加粘泥剥离剂ML-624，分散剥离生物粘泥、
洁净冷却水系统。
5.2、日常水处理方案
项目药剂投加剂量投加方式
阻垢缓蚀阻垢缓蚀剂
ML-D-06
浓缩倍数≤2.0：
投加剂量35~45 mg/L
浓缩倍数3.0~4.0：
投加剂量30~40 mg/L
浓缩倍数4.0~5.0：
投加剂量35~40 mg/L
按补充水量计，
用计量泵连续投加
杀菌灭藻杀菌灭藻剂ML-621 50 mg/L 2次/周，冲击式投加杀菌抑菌剂ML-630 100 mg/L 1~2次/月，冲击式投加
粘泥控制粘泥剥离剂 ML-624 200 mg/L 1~2次/月，视粘泥量投加注：每年我司将针对杀菌工艺进行调整，防止细菌产生抗药性；
6．0循环水操作管理
正常运行时的冷却水化学处理管理主要包括以下内容：
循环冷却水及工业水的水质管理：控制在规定的水质管理目标值内。
药剂管理：使循环冷却水维持规定的药剂浓度及投加频率。
效果的评价：通过评价确认水处理效果是否在允许的腐蚀及结垢范围内。
6.1 水质控制目标值
项目单位目标值操作方法
浊度mg/L≤20 超标换水、过滤
PH 8.3~9.0 超标换水
电导率μs/cm ≤3000 超标换水
总硬度mg/L ≤750 超标换水
钙硬mg /L 200~550 超标换水
碱度mg /L ≤400 超标换水
Cl-mg/L ≤700 超标换水
Fe2+（增加值）mg/L ＜1.0 参考指标
总磷mg/L 5.0-8.0 补加药剂参考
不锈钢腐蚀率mm/a≤0.005
污垢热阻值ｍ２．ｋ／ｗ 1.72×10-4-3.44×10-4
异养菌数个/m ≤1×105
粘泥量ml/m3≤3
6．2正常运行加药管理
1、浓缩倍数的管理
控制系统浓缩倍数：浓缩倍数N=循环水K+/补充水K+
≈循环水/补充水电导率
日常采用连续排污控制N；当N低于目标值，减少排污继续浓缩；当N高于目标值，加大排污至N达标。
2、阻垢缓蚀剂ML-D-06的投加：
（1）ML-D-06的首次基础投加量：100ppm，按保有水量计；
ML-D-06H的首次基础投加量：20ppm，按保有水量计
（2）ML-D-06/ML-D-06H每天加药量的参考：
=投加剂量35-40（mg/L）?补充水量（t/h）×24h/天
G
D06
G
=投加剂量5-8（mg/L）?补充水量（t/h）×24h/天
D06H
投加方式：ML-D-06原液加到溶药桶内，直接用计量泵投加；或者加工业水稀释，调节计量泵的开度来保持每天的加药量。
ML-D-06H可以选择人工冲击性投加（由于量较少）；
加缓蚀阻垢剂系统流程：
缓蚀阻垢剂计量箱缓蚀阻垢剂计量泵循环泵进水/冷水池
（3）有效含量的控制：
用循环水中的总磷≥5.0ppm作为控制指标。低于指标，药剂作用达不到满意的效果。
3、氧化性杀菌剂ML-621的投加
（1）ML-621每次加药量的确定：
( kg/天)=投加剂量（mg/L）×保有水量（t）/1000
G
3
≈50kg/次
（2）投加方式：将原液加到溶药桶内，插入吸药软管，开启加药泵，冲击式投加，也可人工冲击投加。
投加频率：夏季、秋季（5月~10月）每周1~2次，春季、冬季（11月~4月）每周1次。
5、非氧化性杀菌剂ML-630的加药管理
（1）ML-630每次加药量的确定：
G
( kg/天)=投加剂量（mg/L）×保有水量（t）/1000
3
≈120kg/次
（2）投加方式：将原液加到溶药桶内，插入吸药软管，开启加药泵，冲击式投加。
也可人工冲击投加，投加频率为每月2次。
6、粘泥剥离剂ML-624的加药管理
（1）ML-624每次加药量的确定：
( kg/天)=投加剂量（mg/L）×保有水量（t）/1000
G
4
≈160kg/次
（2）投加方式：人工冲击式投加。投加频率为每月1~2次。
投加24小时内，系统不排污，如有大量泡沫产生可投加消泡剂ML-710消泡；投加24小时后，水质如出现明显浑浊现象，建议进行大排大补进行水质置换，此水质COD一般会超标，排放前需注意环保处理。
7．0监测方法
水质分析是保证水处理取得良好效果行之有效的方法，应严格按照水质管理目标操作，使其指标合格率达90%以上。循环冷却水水量大、流程长，药剂停留时
间较长，致使发生问题在短期时间内表现不明显，建立必要的监测手段，就可以提示问题所在，以便查找原因、及时调整。
1、化学分析
化学分析提供一个监测腐蚀结垢的间接方法，通过测定水中总铁的含量，找出规律性的变化，同时结合其他监测手段，可以了解整个系统腐蚀情况。
在系统中，PH、总碱度受补水、环境的影响，波动较大，会增加循环水的腐蚀力度，所以控制循环pH、总碱度的大小，是腐蚀控制的关键之一。
结垢的监测，可以通过成垢离子的化学分析，通过测定水冷设备进出口循环水中Ca2+浓度的变化，来推测系统结垢趋势。
2、挂片腐蚀试验
挂片腐蚀试验是循环冷却水系统腐蚀监测行之有效的方法之一。试验用挂片，可采用I型50×25×2mm或II型72.4×11.5×2mm，并符合HG5—1526冷却水化学处理标准腐蚀试片技术条件。
腐蚀试验用挂片应按放在专用挂片架上，或放置在冷却水回水管线上。
3、微生物监测
微生物分泌产生的粘液与水中各种悬浮杂质，粘合在一起而形成的粘断绝，是循环冷却水化学处理中三大危害之一。为了控制系统中粘泥，防止形成污垢及垢下腐蚀，要定期进行杀菌灭藻及生物粘泥剥离处理。处理效果好坏，主要通过测定水中生物粘泥量及异氧菌总数来判别。
8．0 技术服务
1、技术服务准则
本公司有一支现场经验丰富、熟悉药剂、了解行业工艺特点的技术队伍，具有较强的发现问题、分析问题、解决问题的能力。本公司遵循“以真诚求信任，以质量保效果，以服务见水平”的准则，尽心尽力开展好水处理任务。
2、清洗预膜的技术服务
现场派驻技术服务工程师，现场24小时清洗预膜跟踪服务。
清洗预膜过程中的指导工作由本公司安排人员承担。
对清洗预膜效果进行技术测定，书面总结给汇报贵公司。
3、日常技术服务承诺
建立完善、方便的水处理加药控制体系。
根据不同季节的水质条件进行适当的药剂配方调整。
及时、按时发送质量合格的药剂，提供质保书、化验单。
根据贵公司需要进行水处理应用技术培训。
定期/不定期进行现场水质取样分析，提供水质报告。
每3月进行一次不锈钢挂片监测试验。
及时提供技术服务报告，作运行评估，提出相关建议。
停机检修期间，将帮助及时检查设备，根据现场情况改进及调整方案，保证设备处于最佳状态。
本公司提供及时、快速的现场问题处理措施，解决任何可能需要的技术问题、服务。若运行中出现实际问题，保证及时到达现场、及时调整，并24小时跟踪服务，协调处理。
9．0 药剂用量估算
年运行8000小时，浓缩倍数4-5倍正常工况运行情况下药剂用量估算；
药剂名称型号投加量ppm 年用量t 备注
阻垢缓蚀剂ML-D-06 35-40 5.5
缓蚀剂ML-D-06H 5-8 0.96 氧化性杀菌剂ML-621 50 2.4
非氧化性杀菌剂ML-630 150 1.5 粘泥剥离剂ML-624 200 0.96