火力发电厂循环水系统培训循环水运行控制及常见问题.doc

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1、循环冷却水处理培训教程火力发电厂循环水系统循环水运行控制及常见问题目录1循环水系统基本概念及简单工艺流程11.1基本概念11.2循环水系统简单工艺流程12 各水量之间的关系22.1 蒸发损失水量22.2 风吹损失水量Qw22.3 排污水量Qb32.4 补充水量Qm33 循环水中离子浓度变化34 循环水稳定剂日常加药量及补充加药量34.1 基础投加量34.2日常连续加药量44.3补充加药量44.4 杀菌灭藻剂的加入方法及加药量45 循环水日常监测、分析45.1 浓缩倍数N的监测45.2 总磷（有机膦）的监测55.3 Ca2+稳定程度55.4 水质悬浮物、浊度变化时的处理55.5循环水异常时结垢趋

2、势分析55.6 循环冷却水系统日常运行监测、控制指标55.7 循环水日常运行控制分析方法66 循环冷却水系统的三大(结垢、腐蚀、粘泥障碍)主要问题76.1 水系统中水垢产生的原因及对策76.2水系统中腐蚀产生的原因及对策86.3 水系统中细菌、藻类产生的原因及对策87 循环水系统加酸量的计算88 凝汽器的停用保护109 电厂循环水异常情况的处理方法109.1 循环水流速对凝汽器铜管腐蚀的影响109.2 循环水系统漏油异常情况处理119.3 胶球清洗的重要性1110 循环水系统的改进及节水措施1110.1 改进及节水措施1110.2 电厂污水处理及回用的基本方法12凝汽器铜管的腐蚀141 点蚀、

3、斑点腐蚀、缝隙腐蚀142 铜合金的脱锌腐蚀153 微生物腐蚀164 铜管腐蚀及其他形态175 凝汽器铜管的保护建议19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环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:指循环冷却水与大气直接接触冷却的循环冷却水系统。密闭式系统:指循环冷却水不与大气直接接触冷却的循环冷却水系统。1.1基本概念循环水量(Q)m3/h：指循环水系统上冷却塔的循环水量总和；蒸发水量(Qe)m3/h：循环冷却水系统在运行过程中蒸发损失的水量；排污水量(Qb)m3/h：在确定的浓缩倍数条件下，需要从循环冷却水系统中排放的水量；风吹泄露损失水量(Qw)

4、m3/h：循环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(Qm)m3/h：循环冷却水系统在运行过程中补充所损失的水量；浓缩倍数：循环冷却水的含盐浓度与补充水的含盐浓度之比值。1.2循环水系统简单工艺流程1.2.1 循环水系统基本工艺流程循环水系统水量1.循环水量Q，m3/h；2.蒸发损失水量Qe, m3/h；3.风吹泄露损失水量Qw, m3/h；4.排污水量Qb, m3/h；5.补充水量Qm, m3/h；6.系统容积V循环冷却水系统内所有水容积的总和。 蒸发损失水量Qe 风吹损失水量Qw 补充水量Qm 循环水量Q 水 池 (相当补水) 辅机设备凝汽器 工业设备冷却水 排污水Qb 图

5、1 循环水基本工艺流程简图1.2.2 包含循环水排污水回用的简单工艺流程 蒸发损失水量Qe 风吹损失水量Qw 基本工艺1.此工艺的基本特点是将部分循环水排污水用于电厂的脱硫使用。2.部分排污水经过滤器弱酸树脂软化处理或石灰软化处理，然后回用到冷却塔中。3.软化后的水可以部分用于超滤RO除盐系统，然后用于锅炉的补充水系统。此工艺的最大特点是利用循环水排污水，减少污水排放，节约新鲜补充水。 补充水量Qm 循环水量Q 水 池 (相当补水) 工业设备冷却水辅机设备凝汽器排污水Qb工业废水处理后回水脱硫用水 AGF 过滤器 超滤、RO、除盐系统弱酸处理系统 图 2 包含污水回用工艺流程简图1.2.3 背

6、压空冷循环水基本工艺流程空冷机组蒸汽疏水在空冷塔中冷却。只有辅机和工业设备需要循环水进行冷却，一般选择玻璃钢冷却塔。背压抽气机组部分抽气机组，将蒸汽抽出供工业热源使用，完全抽气时也没有凝汽器。只有辅机和工业设备需要循环水进行冷却，一般选择玻璃钢冷却塔。此系统特点：当蒸汽不能回收时，除盐系统设计处理量很大。蒸发水量Qe冷却塔 风吹损失水量Qw冷却塔水池 循环冷却水Q 工业设备辅机设备 补充水Qm 排污水Qb 图 3 背压空冷循环冷却水基本工艺流程简图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

7、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，基本相同条件下，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环水量的百分数（又称蒸发损失水率）宜按下列公式计算确定：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 =KZFt100式中：Pe 蒸发损失水率；t 冷却水温差，； KZF 系数（1/）,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。表 1 系数KZF进塔气温 10010203040KZF（1/）0.00080.00100.00120.00140.00150.00162.1.2 蒸发

8、损失水量Qe自然通风冷却塔蒸发水量Qe（m3/h）： Qe= KZF tQQ 循环冷却水量，m3/h；t 循环水上下塔的温度差，；KZF 与环境有关参数，宁夏地区环境气温/空气干燥：一般夏季0.155%、春秋0.13%、冬季0.105%。山东地区环境气温/空气湿润：一般夏季0.145%、春秋0.125%、冬季0.1%。2.2 风吹损失水量Qw冷却塔的风吹损失水量占进入冷却塔循环水量的百分数（又称风吹损失水率），应按冷却塔的塔型和设计选用的除水器的逸出水率以及从塔的进风口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，一般按循环水量的0.05计算。风吹损

9、失量Qw （m3/h）： Qw= 0.05%Q 2.3 排污水量Qb假设风吹损失水量较小，忽略不计时，则： 排污水量Qb （m3/h）： Qb = Qe / (N1)公式中：N 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，浓缩倍数N = Qm/ Qb 。N = Cl-循环水/ Cl-补充水K+循环水/ K+补充水电导率循环水/ 电导率补充水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GB50050-95、工业循环水冷却设计规范GB/T 50102-2003标准中定义

10、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量和补充水量，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量，也可以理论计算循环水系统的蒸发水量、风吹损失水量、排污水量、补充水量等。同理我们也可以根据理论计算的补充水量，并根据加药浓度（以补充水量计）来计算循环水系统不同季节、不同浓缩倍数下的加药量。3 循环水中离子浓度变化循环冷却水在运行时，不断的加入补充水和排出浓缩水，循环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 。不论循环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

11、水中离子浓度的乘积，即（Qm/Qb）Cm =NCm （Cm初始浓度值）。说明：如果我们控制好循环水系统的补充水量和排污水量，就可以使循环冷却水系统的浓缩倍数稳定在一个相对恒定的范围内。同时也使循环水中某些离子浓度稳定在一个相对固定的值上。如：循环水中Cl-、K、Na、SO42-等离子浓度符合NCm，但是循环水中的碱度、Ca2+在浓缩倍数较低时符合NCm，当循环水浓缩倍数较高时，循环水中碱度、Ca2+将 NCm。说明1.循环水中Cl-、K、Na、SO42-等离子含量一般符合C = NCm只有当循环水中SO42-含量特别高时，有可能不符合斜率关系。2.循环水中的碱度，在较低浓缩倍率下(N1.51.

12、7)符合斜率关系。较高倍率时不符合斜率关系。3.Ca2+在阻垢剂性能较好或较低倍率下一般符合斜率关系。但与补充水水质及阻垢剂性能有关。我们希望规定倍率内符合斜率关系。C = NCm浓缩倍数NC 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。当循环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，

13、悬浮物、浊度相对较大时，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，降低药剂的应用效果，使循环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，以保证循环水系统的安全正常运行。5.5 循环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Cl-相对稳定，应先观察循环水的Ca2+稳定程度是否90%，如果Ca2+稳定程度85%时，说明系统中有可能发生碳酸钙的沉积，此时应分析过滤和不过滤水样中的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

14、水中的碱度和pH值变化判断系统的结垢趋势。循环水的碱度和pH值上升后开始下降，说明系统的结垢趋势增大。5.6 循环冷却水系统日常运行监测、控制指标根据各电厂实际的具体情况制定，一般循环冷却水日常运行监测、控制指标见表2。表 2 循环冷却水日常运行监测、控制指标指 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，但加酸时循环水中不宜小于6.0每天一次pH值自然运行时一般不做要求，但加酸

15、时循环水中不宜低于8.6每天一次浊度 ,mg/L 20每天一次Cl- ,mg/L每天一次浓缩倍率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 ,S/cm每天一次异氧菌, 个/ml 5105每月一次Ca2+稳定度Ca2+ (循)/(NCa2+ (补)0.91.0每天一次说明：在相应的浓缩倍率控制范围内循环水中应有适宜的药剂浓度，控制好循环冷却水的浓缩倍率，控制好循环水中的药剂浓度，对循环水系统管理是非常重要的。只有保证循环水系统在规定要求的浓缩倍率下运行，并保证循环水中具有稳定适宜的药剂浓度，才能确保循环水有良好的应用处理效果。循环水水质控制应按工业循环冷却水处理

16、设计规范GB500502007标准规定，及火力发电厂化学设计技术规程DL/T 5068-2006标准规定，敞开式循环冷却系统水质的控制标准要求执行。循环水中微生物控制及监测频率异氧菌 5105个/mL(平皿计数法) 1次/月真 菌 10个/mL 1次/月硫酸盐还原菌 50个/mL 1次/月铁细菌 100个/mL 1次/月当循环水中微生物超过上述指标时，特别是异氧菌超过上述指标时，必须进行杀菌处理。5.7 循环水日常运行控制分析方法循环水日常运行管理的主要任务，就是通过日常循环水分析数据判断循环冷却水系统的结垢及腐蚀趋势，判断设备表面上的结垢及腐蚀趋势。由于冷却水的浓缩及补充水水质变化必然增加循

17、环冷却水的结垢及腐蚀倾向性；所以，必须依据日常的分析数据对循环水水质变化做出比较准确的判断，为循环冷却水的管理提供准确的依据。循环水日常运行控制分析方法见表3。 表 3 循环水日常运行控制分析方法表格内容说明： 浓缩倍率N：N=（Cl-循环水）/（Cl-补充水），依据具体运行方案N应控制在要求的指标范围内； Ca2+稳定度：Ca2+稳定度=（Ca2+循环水）/（NCa2+补充水）0.90；Ca2+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。当循环水浓缩倍数较高，Ca2+稳定度0.8，且过滤后的水样中Ca2+较小时，应再取不过滤的水样测定

18、循环水中的Ca2+浓度；如果Ca2+过滤Ca2+不过滤说明循环水中的Ca2+已经丢失，冷却水系统有结垢趋势；如果Ca2+过滤 Ca2+不过滤且以Ca2+不过滤计算Ca2+稳定度0.9，说明循环水已经开始有CaCO3微小结晶体析出，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，循环冷却水系统的结垢趋势相对较弱。 Ca2+M碱度（以CaCO3计）：Ca2+M碱度（以CaCO3计）1100或1200mg/L；依据Ca2+/M碱度的比例，确定实际循环水中药剂能控制的极限。 温差t：温差t=循环水出口温度t2-循环水进口温度t1；如果设备结垢或粘泥障碍温差必然发生变化，一般情况下是温差相对减

19、小。 A、端差。A：A=（Cl-循环水/Cl-补充水）-（M碱度循环水/M碱度补充水） 0.2；A是电力系统常使用的判定循环水结垢趋势的指标。由于实际运行的循环水在浓缩倍数较小时符合M碱度循环水= NM碱度补充水，但是当循环水的浓缩倍数变化提高时，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t：汽轮机排汽温度与冷却水出口温度之差。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，凝汽器结垢是影响端差的一个因素之一。一般循环水系统出现问题后，应进行综合判断看引起问题的原因，最后提出解决问题方法。6 循环冷却水系统的三大(结

20、垢、腐蚀、粘泥障碍)主要问题循环冷却水系统为间接冷却水，冷却水进入凝汽器、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。循环冷却水系统运行过程中般都存在腐蚀、结垢、微生物滋生的问题，影响水系统的正常运行。循环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、腐蚀和粘泥障碍制定相应的处理方案。图 5 确定冷却水系统处理方案的实例节水的需要调查现状存在的问题确定粘泥处理方案确定缓蚀、阻垢的处理方案循环水的水质预测pH值、电导率、M碱度、钙硬度、氯离子、二氧化硅、总铁，总磷、CO

21、D循环水量、系统水量、排污水量、浓缩倍数、温差型式、材质、传热量污垢系数、冷却水进出口温度、流速粘泥分析设备形式、运行状况的调查冷却水系统的水平衡调查冷却水、补充水水质分析粘 泥结 垢腐 蚀预测提高浓缩倍数时的故障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(HC03)2最不稳定，受热容易分解生成碳酸钙；循环水系统般在偏碱性的条件下运行，Ca(HC03)2也易生成CaC03，其反应机理如下：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，它们的溶解度很小，

22、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阻垢对策在循环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环水系统或通过旁滤器过滤掉。考虑企业可持续性发展和节约用水的要求，也可以采取加酸(H2SO4)运行控制，补充水软化(石灰软化)运行控制，补充水或循环水弱酸树脂处理运行控制等方法。6

23、.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防腐蚀对策循环冷却水处理般采用磷(膦)酸盐和锌盐复配作为缓蚀剂，在碳钢表面形成层沉积膜，减缓碳钢在水中的腐蚀。唑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；并能螯合水中的铜离子，防止铜离子在碳钢材质上析出，造成点蚀，唑类缓蚀剂对其他金属也有缓蚀作用。有时也可以通过成膜或改变补充水水质中的侵蚀性因素来控制腐蚀。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环冷却水系统中，冷

24、却水的水温通常被设计在3242之间，这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大量的氧气，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，又为厌氧菌提供生存条件；冷却塔则暴露在阳光下，藻类进行光合作用需要阳光，因此藻类会大量繁殖。冷却水中微生物的大量存在，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，日常以氧化性杀菌剂为主，非氧化性杀菌剂定期使用；非氧化性杀菌剂般都是表面活性剂，除具有

25、杀菌作用，还可剥离在设备表面已形成的少量微生物粘泥。但是有些情况不宜使用含氯氧化性杀菌剂，如不锈钢系统或腐蚀已经比较严重的循环水系统。旁流过滤在一定程度上也可以控制循环水中微生物的含量。7 循环水系统加酸量的计算对于循环冷却水系统，如果循环水浓缩倍率长期较高，超过水处理药剂的控制范围时，应采取加酸进行循环水结垢趋势的稳定控制。因为浓缩倍率较高时，循环水中的Ca2+M碱度(以CaCO3计)1100mg/L,超出了目前水处理药剂能够稳定循环水中Ca2+离子的极限，循环水的结垢趋势将增加，所以必须采取适当加酸控制。 比较科学的加酸控制方法，是向循环水中加入适量的硫酸以中和循环水中的碱度，使循环水中C

26、a2+M碱度(以CaCO3计)值保证在药剂有效控制范围内，以达到有效控制、经济、稳定运行目的。循环水加酸处理，一般是以阻垢缓蚀剂能够稳定的极限碳酸盐为极限。所以一般也常以极限碳酸盐碱度为计算。根据循环水系统各水量的计算，计算出循环水系统的排污水量、补充水量，然后用极限碳酸盐碱度计算循环水加酸量的方法如下。7.1 首次加酸量的计算初次处理时，第一次加酸量计算：, kg 式中 m1 加酸量，kg；V 循环水系统保有水量，m3； 工业硫酸纯度，一般98；MT,B 补充水碳酸盐碱度，mmol/L；MTJ 循环水极限碳酸盐碱度（药剂能够控制的最大值，一般试验确定），mmol/L；N 浓缩倍率；49 H2

27、SO4的摩尔质量，g/mol。7.2 正常处理时的加酸量的计算正常处理时，在补充水中加入硫酸的量，按下式计算：, kg/h 式中 m2 补充水中硫酸加入量，kg/h；Qm 循环水系统补充水量，m3/h；7.3 循环水加酸时的计算方法加酸量的计算有两种方法：按循环水补充水量计算或按排污水量进行计算。由于实际操作过程中循环水的排污水量是一个动态变化过程，准确计算比较困难；所以按补充水量计算加酸量比较常用，并且也比较科学。根据目前电厂的补充水情况，考虑循环水系统控制浓缩倍率的要求，以及阻垢缓蚀剂能够稳定循环水中碱度的最大值（药剂控制碱度的极限），按下式计算补充水中和掉碱度(理论计算)：mmol/L根

28、据前面的循环水系统各水量的计算，知道循环水系统的循环水量就可以计算出循环水系统的每天补充水量。根据补充水量、以及补充水中应中和的碱度再依据加酸量计算公式计算出每天需要的加酸量。7.4 加酸时的注意事项用酸调节循环冷却水的pH值，实际上是用酸中和了水中部分碱度。即加酸摩尔量等于水中降低的碱度摩尔量。加酸时应以水处理药剂控制循环水中的极限碳酸盐碱度为控制上限，当循环水的碱度超过极限值后，循环水系统必须采取加酸处理，才能保证对循环水结垢趋势的有效控制。循环水加酸时应注意加酸点的选择，加酸点应远离循环水泵的吸入口，加酸点应当在循环水前池的远点处。循环水加酸时应当避免加酸过量。如果瞬间加酸过量时必然会发

29、生铜管表面保护膜溶解，近而形成铜管腐蚀。如果发生加酸过量时应当增加缓蚀剂的加入量或增加阻垢缓蚀剂的控制上限值，达到减缓金属设备腐蚀的目的。说明：循环水加酸时，由于酸的加入改变了循环水中的碱度，所以此时A失去指导意义，此时应重点考察循环水中Ca2+离子稳定程度，并注意不要使循环水中的碱度过低，以免增加循环水对凝汽器铜管的腐蚀。当循环水的浓缩倍率过高，循环水中的碱度上升接近极限，或循环水中钙离子稳定程度降低时，循环水系统必须采取加酸处理。循环水采取加酸时，必然会增加循环水中的硫酸根含量，此时应注意对硫酸盐还原菌的杀菌控制，如果铜管内有粘泥附着硫酸盐还原菌寄生时，会增加对铜管的点蚀趋势，特别是在没有进行硫酸亚铁成膜的铜管表面上，硫酸盐还原菌引起的腐蚀发展速度很快。8 凝汽器的停用保护根据火力发电厂停（备）用热力设备防锈蚀导则DL/T 956-2005标准规定要求，对于机组停运期