循环水运行控制及常见问题

循环水运行控制及常见问题1. 循环水系统基本概念及简单工艺流程循坏冷却水系统分为敞开式冷却水系统和密闭式冷却水系统敞开式系统：指循环冷却水与人气直接接触冷却的循环冷却水系统。密闭式系统：指循环冷却水不与人气直接接触冷却的循环冷却水系统。1.1基本概念循坏水量（Q） m3/h：指循坏水系统上冷却塔的循环水量总和。保有水量：循坏水系统内所有水容积的总和，等于水池容枳及管道和水冷设备内水的容积总和。 补充水量：用来补充循环水系统中由于蒸发/排污/何飞溅的损失所需的水。旁滤水量：从循环冷却水系统中分流出部分水量按要求进行处理后，再返回系统的水量。 药剂停留时间：药剂在循坏冷却水系统中的有效时间。冷却水进出I温差：冷却塔入1与水池出I I之间水的温差。蒸发水量（Q） m3/h：循坏冷却水系统在运行过程中蒸发损失的水量。排污水量（Q） m3/h：在确定的浓缩倍数条件卞，需要从循环冷却水系统中排放的水量。 风吹泄露损失水量（Q） m3/h：循坏冷却水系统在运行过程中风吹和泄露损失的水量。 补充水量（Q） m3/h：循坏冷却水系统在运行过程中补充所损失的水量。浓缩倍数（Q） m3/h：循坏冷却水的含盐浓度与补充水的含盐浓度之比值。2. 各水量之间的关系2.1蒸发损失水量工业循环水冷却设计规范GB/T 50102-2003标准中给出蒸发损失水量计算方法。蒸发损失水量是一 个受环境条件（温度、湿度、风速）、冷却水温差、循环水量等影响的值。在同一个季节，基本相同条件卞， 其蒸发损失水量基本是一个定值。2.1.1蒸发损失水率冷却塔的蒸发损失水量占进入冷却塔循坏水量的百分数（又称蒸发损失水率）宜按卞列公式计算确定： 当不进行冷却塔的出口气态计算时，蒸发损失水率按下式计算：Pe=KzF AtXlOO%式中：Pe蒸发损失水率； t冷却水温差，C：Kzf一系数（1/C）,按照表1的规定采用，当进塔气温（干球温度）为中间值时可采用内插法计算。进塔气温C-10010203040Kzf(I/O0.00080.00100.00120.00140.00150.00162.1.2蒸发损失水量Qe（m3/h）自然通风冷却塔蒸发水量Qe（m3/h）：Qe= Kzf* AtXQQ循坏冷却水量，m3/h；t一一循坏水上下塔的温度差，C；Kzf一一与环境有关参数，2.2分吹损失水量Qw冷却塔的风吹损失水量占进入冷却塔循坏水量的百分数（又称风吹损失水率），应按冷却塔的塔形 和设计选用的除水器的逸出水率以及从塔的进风II吹出的水损失率确定。当缺乏除水器的逸出水率等数据 时，对于风筒式自然通风冷却塔，有除水器时，一般按循环水量0.05%计算。风吹损失量Qw（m3/h）:Qw=005% Q2.3排污水量Qb假设风吹损失水量较小，忽略不计时，贝IJ：排污水量Qb(m3/h):Qb=Qe/(N-l)公式中：N一浓缩倍数，浓缩倍数一般按下述公式计算。N=Qm/(Qb+Qw),当忽略风吹损失水量Qw时，浓缩倍N=Qm/Qb.N=CI為环,k/CI：卜允戸K+術汗水/IC?卜允水=电导率術环水/电导率补允水2.4补充水量Qm补充水量Qm(m3/h):Qm=Qe+Qb+Qw上述符号选用工业循环冷却水处理设计规范GB500050-95、工业循环水冷却设计规范GB/T50102-2003标准中定义 符号。通过上述公式可以看出，只要我们控制好循环水系统的排污水戢和补充水呈，就可以达到稳定控制循环水浓缩倍率的目 的。依据上述公式，只要我们知道循环水系统的循环水虽，也可以理论计算循环水系统的蒸发水呈、风吹损失水呈、排污水 竝、补充水呈等。同理我们也可以根据理论计算的补充水虽，并根据加药浓度(已补充水虽计)来计算循环水系统的不同季 节、不同浓缩倍数下的加药虽。3. 循环水中离子浓度变化循坏冷却水在运行时，不断的加入补充水和排出浓缩水，循坏水中的离子浓度随着时间推移会发生 变化，但是最终总是趋于一个定值(Qm/Qb)Cm。不论循坏水系统中某离子的初始浓度是多少，随着时间的推移，其最终的浓度总是浓缩倍数和补充 水中离子浓度的乘积，即(Qm/Qb) Cm=NCm(Cm初始浓度值)。4. 循环水稳定剂口常加药量及补充加药量循坏水系统的加药方式以连续性加药方式为最佳，一般加在泵的吸入I I附近或循环水泵吸水井前池。 并根据每天分析结果适当调整加药量，使循坏水中的阻垢缓蚀剂浓度始终保持在控制指标范【韦I内。4.1基础投加量新系统投入运行或检修后系统的重新启动，应按基础投加量进行加药。基础投加的目的是加入高浓 度的阻垢缓蚀剂，使循坏水系统中的高浓度药剂更好的在金属表面上形成保护膜，以减缓金属的腐蚀速 度。基础投加量G基础(Kg) = (1.3 VXC) /1000G基础一一基础投加量，Kg;V系统保有水量(系统总储存水量)，m3；C加入药剂浓度，mg/L;基础投加后，每天再补水时不在加阻垢腐蚀剂，应每天分析循坏水中药剂浓度变化，当总磷或有机 麟的指标进入正常控制范围时，补水再开始正常加入阻垢腐蚀剂。4.2 口常连续加药量连续加药量：根据每天补充水量，应加入的药剂浓度，计算加药量G (kg)加药量G连续(kg) =QmXC/1000Qm补充水量，(m3/天)C加入药剂浓度，mg/L.4.3补充加药量如果每天的分析结果连续低于控制指标时，必须在此处键入公式进行补充加药，以保证循环水中有足够的药剂浓度，补充加药量G补充计算（kg）补充加药量G补充（kg） *i-C2）=v（CC2）/10s而 1G补充一一杀菌加药量，kg：V系统保有水量，m3；C1一一循坏水中指标控制值（以P043计），mg/LC2一一循坏水中指标分析值（以P0?计），mg/LS一一商品药剂的纯度，。4.4杀菌灭浹剂的加入方法及加药量非氧化性杀菌剂一般在循坏水泵吸入I I处加入，氧化性杀菌剂一般在泵的吸入I I远点加入或冷却塔周 围加入。杀菌剂加药量Gs （kg） =VXCs/1000Gs一杀菌剂加药量，kg：V系统保有水量，m3;Cs加入药剂浓度，mg/L.具体加药量视杀菌剂品种、杀菌剂的性能及性质而定。但是原则上一种杀菌剂不宜长期使用，长期使 用会使细菌产生抗药性。有不锈钢材的系统不宜长期或人剂量使用含氯的氧化性杀菌剂。5循环水口常监测、分析5.1浓缩倍数N的监测浓缩倍数是水质监测的主要指标。为保证设备的安全经济运行、有效节水，循坏水系统必须有适 宜的浓缩倍数。加药屋及浓缩倍数是必须严格控制的主要指标，通过适量排污控制浓缩倍数，减少循坏水 中的含盐量，减缓设备的结垢及腐蚀。当循环水中CI-出现异常时，可用Na+、k+及电导率的比值来确定N 值。5.2总磷（有机麟）的监测通过分析循环水中的总磷（有机麟）含量，监测循坏水中的阻垢缓蚀剂药剂浓度，当浓缩倍数N 在正常指标范閑内而总磷（有机麟）小于指标时，必须补加药剂，使总磷（有机麟）达到正常指标。也就 是循环水中必须保持有适宜的药剂浓度。计算方法依据循环水中的离子浓度变化公式进行。5.3 Ca2+稳定浓度根据循环水中离子浓度的变化可以计算循坏水中的Ca2+稳定浓度。Ca2+稳定浓度=Ca2+術环水/（NCa?打补充水）通过Ca2+稳定程度计算可以反映系统的结垢趋势变化情况，所以，Ca2+稳定程度是主要控制的指标之一。 当此值1.0时，可能由于系统中残垢溶解或外部杂质进入系统所致，一般对系统无害；当此值0. 8时， 则可能会有新垢产生，应检查系统控制的各项指标是否正常。如果是短期水质恶化所导致，应在原有加药 量基础上补加阻垢缓蚀剂，适当提高总磷控制指标，使相对阻垢率恢复正常水平。当循坏水系统采取加酸 方案运行时，此时Ca2+稳定程度是现场进行循环水结垢趋势分析的有利指标。5.4水质悬浮物、浊度变化时的处理如果补充水水质发生变化，悬浮物、浊度相对较人时，必须相应提高加药量。因为循环水中的悬浮 物会吸附水处理药剂，降低药剂的应用效呆，使循坏水中有效药剂浓度减少，此时可将药剂的使用浓度提 高到上限控制或适当补加药剂，以保证循坏水系统的安全正常运行。5.5循坏水异常时结垢趋势分析当循环冷却水系统出现异常情况时，如：浓缩倍数升高、水质变化时，应注意及时分析循环水的结垢 趋势。如果补充水的碱度及CI-相对稳定，应先观察循坏水的Ca2+稳定程度是否$90%,如果Ca2+稳定程度W 85%时，说明系统中有可能发生碳酸钙的沉积，此时应分析过滤或不过滤水样中的Ca2+,观察水样的Ca2+ 变化情况，通过Ca2+的变化判断系统结垢趋势：其次，通过循环水中的碱度和pH值变化判断系统的结垢趋势。循坏水的碱度上升和pH值开始下降，说明系统的结垢趋势增人。 5.6循坏冷却水系统口常运行监测。控制指标根据各电厂实际的具体情况制定，一般循坏冷却水口常运行监测、控制指标见表2指标名称指标分析频次加入药剂商品浓度， mg/L依据具体药剂性能及实际具体运行控制方案执行总磷含量（以PO43+计），mg/L依据药剂中总磷、具体加药量、实际运行控制浓缩倍 率确定每天一次Ca2+, mg/L每天一次M 碱度，mmol/L自然运行时一般不做要求，但加酸时循坏水中不宜小 于6.0每天一次pH值自然运行时一般不做要求，但加酸时循坏水中不宜小 于8.6每天一次浊度，mg/L 20每天一次Cl-Zmg/L-每天一次浓缩倍数N根据补充水水质、药剂性能指标等确定运行控制范 围。一般应大于2每天一次电导率，ji S/cm每天一次异养菌，个/ml 0.90； Ca?+稳定度是指循环冷却水中Ca2+离子稳定的程度，循环冷却水中Ca2+稳定度越高说明循环水的结垢趋势越小。当循坏水浓缩倍 数较高，Ca2+稳定度W0.&且过滤后的水样中Ca2+较小时，应再取不过滤的水样测定循环水中的Ca2+ 浓度；如果Ca2加;严（Ca2溜）说明循坏水中的Ca?记经丢失，冷却水系统有结垢趋势；如果Ca2+ 过；W（Ca2+不毗）且以Ca?*过谑计算Ca2+稳定度0.9,说明循环水已经开始有CaCO3微小结晶析出， 但，由于药剂的分散作用没有或很少在换热设备表面上沉淀析出，循坏冷却水系统的结垢趋势相对 较弱。（3）Ca2+M 碱度（以 CaC03）： Ca2+M 碱度（以 CaC03） 1100 或 1200mg/L;依据Ca2+/M 碱度的比例， 确定实际循坏水中药剂能控制的极限。（4）温差At：温差匸循环水出II温度tl循环水进出II温度t2；如果设备结垢或黏泥障碍温差必然发 生变化，一般情况下是温差相对减小。（5）AA.端差AA： AA= （Cl-循环水）/ （Cl-补充水）0.2； A是电力系统常使用的判定循环水结垢趋势的指 标，由于实际运行的循坏水在浓缩倍数较小时符合M碱度=N X M碱度狀水，但是当循环水的浓 缩倍数变化挺高时，循环水碱度必然发生变化减小，特别是由于水处理剂的发展，药剂阻垢分散性 能的提高，用 A做为单一判定依据有其局限性。端差At：汽轮机排气温度与冷却水出I I温度之差，影响端差的因素较多，端差发生变化时应进 行综合分析判断，凝气器结垢是影响端差的一个因素之一。6. 循坏冷却水系统的三大（结垢、腐蚀、黏泥障碍）主要问题循坏冷却水系统为间接冷却水，冷却水进入凝气器、换热设备后，冷却水不被冷却介质污染，仅 水温升高，回到冷却塔降温，进入凉水池，再由水泵送到所需冷却的设备，循环使用。循坏冷却水系统 运行过程中一般都存在腐蚀、结垢、微生物滋生的问题，影响水系统的正常运行。循坏水系统的处理方案设计，应当依据对该循环水系统实际情况的了解，然后针对循环水系统可 能出现的三大问题，结垢、腐蚀和黏泥障碍制定相应的处理方案。6.1水系统中水垢产生的原因及对策6.1.1水垢产生的原因水中溶解有各种盐类，如重碳酸盐、硫酸盐、氯化物、硅酸盐等，其中溶解的重碳酸盐如Ca（HCO3）2 最不稳定，受热容易分解生成碳酸钙；循坏水系统一般在偏碱性的条件下运行，Ca(HCO3)2也易生成CaC03, 其反应机理如下：C CWO片+觀-=CaCO 1 4-27/-, (9 +CO；C c：f2 4 CO：- CHCY人丄 +2 7如果水中存在磷酸盐时，磷酸根也将与钙离子反应生成磷酸钙。生成的碳酸钙和磷酸钙均属微溶盐，他们的溶解度很小，这些微溶盐在水中很容易达到过饱和状态而结晶 析出，形成水垢沉积于换热器的传热面，由于这些水垢晶型致密、质地坚硬、导热差，影响换热器的传热 效率。6.1.2阻垢对策在循坏冷却水系统中投加阻垢分散剂，利用阻垢分散剂的晶格畸变作用、增加成垢化合物的溶解 度和静电斥力作用，使成垢离子稳定在水中，少量微生物粘泥等杂质可分散成微粒悬浮于水中，随着水流 流动而不沉积在换热器表面上，从而减少污垢对传热的影响，同时部分悬浮物还可随排污水排出循坏水系 统或通过旁滤器过滤掉。6.2水系统中腐蚀产生的原因及对策6.2.1腐蚀产生的原因循环水系统在运行过程中，由于溶解氧、促进腐蚀性粒子的存在，以及微生物的繁殖，均会对系 统金属产生腐蚀。6.2.2防腐蚀对策循坏冷却水处理一般采用磷酸盐和锌盐复配作为缓蚀剂，在碳钢表面形成一层沉积脸，减缓碳钢 在水中的腐蚀。哇类是一种有效的铜和铜合金的缓蚀剂，它吸附在金属表面，抑制金属的腐蚀：并能整合 水中的铜离子，防止铜离子在碳钢材质上析出，造成点蚀，哇类缓蚀剂对其他金属也有缓蚀作用。6.3水系统中细菌、藻类产生的原因及对策6.3.1细菌、藻类产生的原因在敞开式循坏冷却水系统中，冷却水的水温通常被设计在3242#C之间，这一温度范围特别有利 于某些微生物的生长，冷却水在冷却塔内的喷淋曝气过程中溶入了人量的氧气，为好氧性微生物生长提供 了必要条件，悬浮物的沉积和粘泥的形成，尤为厌氧菌提供生存条件；冷却塔则暴露在阳光卞，涣类进行 光合作用需要阳光，因此涣类会人量繁殖。冷却水中微生物的人量存在，会引起金属的腐蚀、微生物粘泥 的增多，影响换热效率，严重时使系统出现故障。6.3.2控制微生物的对策在循环冷却水系统中一般将氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂交替使用，防止微生物产生抗药性。 氧化性杀菌剂用量低，杀菌快，口常以氧化性杀菌剂为主，非氧化性杀菌剂定期使用，非氧化性杀菌剂一 般都是表面活性剂，除具有杀菌作用，还可剥离在设备表面以形成的少量微生物粘泥。7. 循坏水流速对凝汽器铜管腐蚀的影响一般来说，溶液的流动对抑制点蚀起一定的有益作用。虽然不少数据说明流速对点蚀点位Eb无影响， 或影响很小，但流速却町能影响腐蚀孔的数目或深度。主要是流速对沉积物的影响所致。因为点蚀在铜管 表面上有杂质附着时更容易发生，在沉积物卞面，由于供氧不足，形成浓差电池，金属的钝化状态容易破 坏。流速提高时，减少了附着物的停滞，减轻了溶解氧的局部差异而使点蚀减少。循坏水流速还影响缓蚀 成分在清洁铜管表面上的沉积吸附，影响缓蚀效果。所以在不同季节，应根据循坏水运行的实际情况，增加铜管内循坏水的流速，并增加胶球清洗的次数, 同时做好微生物的杀菌的控制，方能够有效控制微生物腐蚀。