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1、一、前言：辽宁朝阳发电厂总装机容量40万千瓦，拥有两台20万千瓦机组，配套循环冷却水系统循环量为25000m3/h每台，保有水量25000m3(每台)，补充水采用当地地下水，由于系统用水量大，厂里备有12口水井供水，这样的话，循环水系统补充水水质因补水井的不同，水质略有不同，循环水系统的补充水为几口井的混合水质。系统凝汽器型号N-11220-1,汽側压力0.0049Mpa，凝结水量390m3/h，凝汽器材质为HSn70-1A锡黄铜和Hal77-2A铝黄铜，铜管管径2530mm，循环水压力0.205Mpa，目前，循环水浓缩倍数在2.02.5之间，由于北方地区干旱缺水，为适应日益严重的水危机，循环
2、冷却水高浓缩倍数运行已成为必然趋势。 因此针对我厂循环水系统实际情况，通过严格的试验研究，确定系统所能到达的最高运行浓缩倍数以合理利用有限的水资源显得尤为重要。下面我们简单介绍一下循环水高浓缩倍数处理技术。 二、高浓缩倍数水处理技术简介：随着我国工业的开展，淡水耗量急速增加，我国北方地区更是面临严重的水源紧缺状况。在城市用水中，工业用水约占总用水量的6080，而工业冷却水用量占整个工业用水量的7080。我国城市工业万元产值耗水量达340立方米，是兴旺国家的1020倍，耗水量高，重复利用率低，是我国工业系统水资源利用的突出问题。采用清洁生产工艺，开展新型的节水技术，对于传统产业，是缓解淡水缺乏的
3、一个重大举措。因此，节约工业冷却水，使有限的水资源得到最大限度的利用，是工业领域节水工作的重中之重。但目前采用循环冷却水的企业其循环冷却水浓缩倍数大多在1.52.5倍之间，有的甚至更低，因此在节水方面仍有很大潜力。但是提高循环冷却水系统的浓缩倍数势必增加水处理的难度，要求承当水处理技术开发和效劳的企业具有相当的技术实力和丰富的现场效劳经验。我公司已成功推广了多个高浓缩倍数运行的示范企业，并取得显著的经济效益和社会效益。在工业循环冷却水系统的运营管理中，浓缩倍数是判定系统运行状态的一个重要技术指标。提高循环冷却水的浓缩倍数可以大量减少补充水量和排污水量，节水效果十分显著，具有明显的经济效益和社会
4、效益。据计算，采用循环冷却水处理技术后，当浓缩倍数到达2.0倍时与直流水相比，可节约淡水95以上，如果将浓缩倍数从2.0倍提高至4.0倍时，在此根底上又可节约淡水35左右。因此实现高浓度倍数运行是循环冷却水处理的开展方向。近年来，美国、日本等水处理技术兴旺的国家在冷却水处理化学品及应用技术研究方面，已趋向适用于高浓缩倍数处理技术的研究。国内高浓缩倍数冷却水处理技术的开发也成为企业关注的热点，希望借此提高水的重复利用率，提高企业的经济效益。我公司近年来，一直致力于循环冷却水高浓缩倍数运行处理技术和新型水处理化学品的研究，开发成功了一批具有优异缓蚀、阻垢、杀菌灭藻的水处理剂及配套应用技术，并已在大
5、型循环冷却水系统应用成功。 从我厂所用地下水水质分析数据可以看出，虽然两套循环冷却水系统均采用了投加水处理药剂对系统实施保护的处理技术，但采用目前的水处理药剂及其配套处理技术均无法提升循环水系统的浓缩倍数，甚至在系统浓缩倍数到达2.5时，系统将有严重的结垢倾向，目前的运行状况非常不利于系统节约水资源，提高水的重复利用率，对企业将来扩产及增加经济效益均不利，假设解决了系统结垢严重的问题且系统具有良好的密闭性，采用我公司提供的水处理药剂及配套处理技术可以使系统浓缩倍数提高到2.53.0。 以系统目前的运行状况为例，将系统浓缩倍数提高到3.0后，相应的经济效益计算如下：(以两台机组计算)系统循环量5
6、0000m3h，系统补水量从1200m3h下降至750m3h，排污量从700m3h下降至250m3h，一年累积下来，本系统将节约新鲜水450万吨，同时减少排污水400万吨，与此相对应的水处理缓蚀阻垢剂费用将下降50。由此可见，提高循环冷却水系统的浓缩倍数，将具有明显的经济效益和社会效益。也在一定程度上，缓解了企业用水紧张的状况。 我公司提供的循环水高浓缩倍数技术在现场实施后，可到达以下水处理技术指标：（1） 腐蚀率： 铜及铜合金 （2） 污垢热阻 ： 104 m2K/w（3） 异养菌总数： 5105个/ml 夏天 1105个/ml 冬天4 粘附速率 ： 20mcm三、朝阳电厂循环水系统工况条件
7、及水质条件：一循环水系统工况条件：系统名称工况条件1机组循环水2机组循环水循环水量m3/h2500025000系统保有水量m32500025000补充水量m3/h500600500600蒸发水量m3/h250250排污水量m3/h250350250350浓缩倍数供回水温差88系统材质HSn70-1A锡黄铜HAl77-2A铝黄铜HSn70-1A锡黄铜HAl77-2A铝黄铜二循环水系统补充水及循环水水质分析数据见下表分析工程单位补充水1机组循环水2机组循环水Ca2+mg/lMg2+mg/l总硬度mmol/l6.82pH-Cu2+mg/l0总碱度mmol/lCl-mg/l总铁mg/l总磷mg/l浊度
8、mg/l电导率s/cm83011701140四、循环冷却水处理方案确实定思路：系统补充水为高硬、高碱结垢型水质且水中存在一定的腐蚀性离子，随着水温、pH值的上升以及浓缩倍数的提高，结垢趋势将更加严重，腐蚀在一定程度上将受到阻垢效果的影响，因此在确定水处理药剂及配套控制条件上一定要严格控制结垢，同时兼顾缓蚀，另外也要控制菌藻的滋生。目前循环冷却水处理阻垢方法大概有pH控制处理、炉烟处理、软化处理、阻垢剂处理、电磁防垢处理等。结合处理效果、经济性、实用性以及适应系统高浓缩倍数运行特点，我们选择pH控制处理和阻垢剂处理，进一步通过试验筛选阻垢方法。pH控制处理是参加冷却水中的酸一般用硫酸将易形成水垢
9、的Ca(HCO3)2转换成溶解度大的CaSO4；阻垢剂处理是通过参加循环冷却水中的阻垢剂对污垢的晶格歪曲畸变、分散和螯合等作用，阻止和减缓污垢的形成，阻垢剂间普遍存在着协同效应，一般是多种阻垢剂复配使用。循环冷却水缓蚀方法大概有外加电流阴极保护，牺牲阳极阴极保护、涂刷防腐涂料、采用耐蚀材质和投加缓蚀剂等，以投加缓蚀剂应用最为广泛且效果好，尤其对一些水流程复杂或换热设备陈旧的系统，缓蚀剂可随着水的流动到达任何需要提供保护的地方；另外投加缓蚀剂一般剂量不大，相对于其他方法而言，经济实用。我们也采用投加缓蚀剂的处理方法，同时考虑缓蚀剂的协同效应。至于杀菌灭藻方法目的是抑制循环水系统中的微生物繁殖以消
10、除微生物污垢和微生物腐蚀，投加杀菌灭藻剂是控制循环冷却水系统微生物生长繁殖的最有效方法之一。考虑到细菌藻类的抗药性、粘泥剥离的需要以及特殊处理，可以定期或不定期投加非氧化型和氧化型杀菌剂。筛选缓蚀阻垢剂配方产品时：第一、要保证产品具有优良的阻垢性能和缓蚀性能，选定的阻垢分散剂不仅对碳酸钙垢具有优异的阻垢性能，而且对氧化铁、粘泥及水中浊度物质也有良好的分散作用；选定的缓蚀阻垢剂容易在金属外表形成一层薄而致密的防腐膜；第二、要保证产品在循环水中的稳定性，耐氯分解能力强，适应高浓缩倍数要求产品在水中停留时间长的特点；第三，尽量选用低磷环保型产品，随着工业的开展环境问题日益引起人们的重视。近年来由于江
11、河污染，海水富营养化，赤潮现象屡见不鲜，世界各地禁磷呼声越来越高，因此选择低磷、无磷等环保型水处理药剂是今后冷却水处理技术的开展方向。阻垢药剂在阻垢性能上对水中的总硬度和总碱度都有一定的要求，一旦水中的总硬度和总碱度到达极限值，药剂的阻垢性能会急剧下降，在此条件下，生产装置中个别高温、低流速换热器就会出现严重的结垢现象。目前，国际上在对待高硬度、高碱度类型水质提高浓缩倍数的问题上，也是普遍采用优良缓蚀阻垢剂并辅助控制系统pH值的技术方案，效果不错。高硬度、高碱度结垢型水质在高浓缩倍数运行时，必须进行pH控制，目前的pH自动控制系统，一方面控制操作精度高，能精确保证系统的控制要求；另一方面可以减
12、轻操作人员的劳动强度，减少人员操作的不确定性。优良缓蚀阻垢剂辅助pH控制的技术方案可明显提高恶劣水质的浓缩倍数，相对于低浓缩倍数下自然平衡pH值技术方案，可到达可 观的节水、节药、增加经济效益的目的。五、小型试验情况介绍：一试验用水水质： 根据系统补充水水质表，配水模拟现场浓缩倍数、2.0、2.5、3.0的循环水中的主要离子，试验采用一次性配水。(二)阻垢剂的筛选试验：在试验编排中采用正交试验法，在不同水质条件下，阻垢率见下表：不同水质条件不同缓蚀阻垢剂的阻垢率1234模拟现场模拟现场模拟现场60，24hr结论：（1） 上述缓蚀阻垢剂都具有较好的阻垢效果，尤以1缓蚀阻垢剂阻垢效果最为突出，对水
13、质适应能力强；（2） 在不同水质条件，阻垢率明显不一样，随着系统浓缩倍数的提高，各缓蚀阻垢剂的阻垢率均表现出下降的趋势，为了保证现场阻垢效果，应控制系统的浓缩倍数不宜超过3.0，且控制循环水系统pH值在7.88.2之间为好。三缓蚀剂的筛选试验：采用旋转挂片腐蚀仪，考查上述四种缓蚀阻垢剂对系统不同材质的缓蚀情况，试验结果见下表：水 质条 件不同缓蚀阻垢剂的材质腐蚀率(mm/y)1234HSn70-1AHAl77-2AHSn70-1AHAl77-2AHSn70-1AHAl77-2AHSn70-1AHAl77-2A模拟现场模拟现场模拟现场0.0008试验条件： 缓蚀阻垢剂使用浓度 8mg/l水浴温度
14、：50，精度， 时间：72hr 转速：75r/min，精度结 论：1所有缓蚀阻垢剂产品在相应水质条件下，HSn70-1A锡黄铜及 HAl77-2A铝黄铜腐蚀率均到达国家标准要求；21#缓蚀阻垢剂在相应水质条件下，对铜合金的缓蚀性能最好。四缓蚀阻垢剂的耐氯氧化能力：选定的1#缓蚀阻垢剂产品在无活性氯的情况下是相当稳定的，在用氧化性杀菌剂控制循环冷却水中微生物滋生时，正常剂量的活性氯，对1#缓蚀阻垢剂的氧化分解能力很轻微，不会对缓蚀阻垢剂性能产生明显影响，但是当活性氯严重偏高例如余氯2ppm持续时间太长，将影响缓蚀阻垢剂的缓蚀阻垢性能。五缓蚀阻垢剂与杀菌剂配伍性：选定的1#缓蚀阻垢剂产品与目前国内
15、通用的非氧化性杀菌灭藻剂具有良好的共存性。六缓蚀阻垢剂的复配性能试验：选定的1#缓蚀阻垢剂产品按照大生产程序复配后，放置于冰箱内冷藏数天，产品依然稳定。按北京澳科特水处理技术统一命名1#缓蚀阻垢剂为AKT-205缓蚀阻垢剂。六、循环冷却水系统日常运行操作方案：（一） 水处理药剂的特点：根据系统补充水水质分析结果以及系统工况条件，在试验的根底上确定采用AKT-205缓蚀阻垢剂对系统进行日常缓蚀阻垢处理。 缓蚀阻垢剂AKT-205的特点：AKT-205是有一种有机膦酸盐、高效聚合物阻垢分散剂、特效缓蚀剂复合而成的高效缓蚀阻垢剂，它主要应用于电厂敞开式循环冷却水系统，对碳酸钙等常见垢具有良好的抑制作
16、用，对氧化铁亦有良好的分散稳定作用；对各种铜材均具有良好的缓蚀作用。本产品抗氯氧化能力及抗水解能力强，且对环境友好，是适应环保要求的新产品。对水质波动有较强的容忍能力。（二） 循环冷却水处理日常运行处理：1、根底投加在系统初次开车时，以系统保有水量计算，一次性向水池中投加AKT-205缓蚀阻垢剂10ppm，目前系统中已有足量的药剂，这一步可以省去。2、日常运行当系统浓缩至规定倍数后，转入日常运行操作，系统恢复正常补排水量，根据系统目前状况，缓蚀阻垢剂的投加量为810ppm。同时提供杀菌灭藻剂的日常使用方法：(1)非氧化性杀菌灭藻剂： 每次投加50100ppm夏季：一次周春、秋季：两次/月 冬季
17、：一次月最好采用两种交替投加(2)稳定性二氧化氯溶液杀菌灭藻剂：投加浓度50 ppm，一次/周投加杀菌灭藻剂时应减少排水和补水，保持药剂运行24小时后，恢复正常补排水控制。3、分析监测工程及频率见下表序号工程分析频率补充水循环水1pH一次/周一次/4小时2电导率一次/周一次/天3Ca2+一次/周一次/天4Mg2+一次/周一次/天5Cl-一次/周 一次/班6浊度一次/周一次/天7总碱度一次/周一次/天8总磷一次/班9浓缩倍数以Cl-计一次/班4、加药方式1缓蚀阻垢剂：假设有条件的话，可以实现连续加药，这样的话，药剂在水中混合均匀，且不易产生大的波动。不具备条件的话，可以每天分两班加药，加药点为冷
18、却塔池中的湍流区，加药循环12小时后，及时取水样分析水中药剂含量并作出调整。（2） 杀菌灭藻剂：采用冲击式投加，加药点为冷却塔池中的湍流区。三水处理日常监测：1、循环冷却水系统分析监测工程及频率：见六二32、其他日常监测1腐蚀挂片监测腐蚀情况和粘泥附着情况2冷却塔池及塔壁菌藻粘泥滋生情况3缓蚀阻垢剂加药情况是否正常4杀菌灭藻剂使用情况5现场换热设备工作情况在运行过程中，应特别注意水中的异味，浊度，塔壁的粘泥及腐蚀挂片外表状况等。3、记录数据和日常报告应将循环冷却水系统日常运行操作及分析数据做好记录，并保持原始记录数据的完整性，实行专业归档、专人管理，这些都是现场水处理调节的主要依据。四水处理现
19、场操作手册：1、控制指标：序号工程控制指标1Ca2+380mg/l2总碱度3电导率 2500s/cm4浓缩倍数5pH6浊度 15mg/l 7总磷8Cl- 300mg/l2、 AKT-215缓蚀阻垢剂加药对照表浓缩倍数AKT-215缓蚀阻垢剂加药量公斤/天1机组2机组4848404035353030272724243、 AKT-215缓蚀阻垢剂补药方式应通过分析监测，调整每天配药量，使之在控制指标内，假设水中药量缺的太多时，应按下表计算补药量，一次性投入水池中。总磷分析值与2.0mg/l的差值mg/lAKT-215缓蚀阻垢剂补药量公斤/次1机组2机组10102020303040405050606
20、07070808090901001004、 杀菌灭藻剂加药对照表杀菌灭藻剂名称杀菌灭藻剂加药量公斤/次1机组2机组非氧化性杀菌灭藻剂1250250012502500稳定性二氧化氯溶液12501250七、高浓缩倍数处理技术经济效益分析：1、 计算依据：系统名称工况条件1机组循环水2机组循环水循环水量m3/h2500025000系统保有水量m32500025000蒸发水量m3/h250250浓缩倍数供回水温差88系统材质HSn70-1A锡黄铜HAl77-2A铝黄铜HSn70-1A锡黄铜HAl77-2A铝黄铜2、 循环冷却水系统不同浓缩倍数下的补排水量及水费比拟：以其中一台机组为例进行计算工程不同浓
21、缩倍数下水量及水费比拟系统补水量m3/h500375系统年补水量m3/年432104324104系统补水费用万元/年系统排污水量m3/h250125系统年排污水量m3/年216104108104我厂两套循环水系统均采用提高浓缩倍数到3.0的处理技术，每年至少节省补水费64.8万元，相应每年减少排污水216万吨。3、 循环水系统不同浓缩倍数下水处理药剂年用量及年费用比拟：以其中一台机组为例进行计算循环水系统在2.0倍下运行可以暂不考虑采用加酸处理，但阻垢效果要较差；循环水系统在2.0及3.0浓缩倍数下运行所需杀菌灭藻剂用量大体相当，在此不做比拟，仅比拟两者使用缓蚀阻垢剂及工业浓硫酸的用量。水系统名称浓缩倍数药剂名称药剂用量吨药剂单价元/吨药剂费用万元合计万元1机组AKT-215AKT-215工业浓硫酸5004、循环水系统在线pH控制系统报价：以其中一台机组为例系统明细价格元/套在线PH控制系统加酸装置合计