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电厂循环冷却水系统运行方案

 

某发电有限责任公司循环水冷却水系统

水质稳定处理运行方案 

 

 

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日 期: 2013.06.20

一、前言

    某电厂一期工程为1×600MW超临界燃煤机组,全厂循环水系统补水为地表水,凝汽器管材为304不锈钢,日常投加二氧化氯控制微生物生长,运行浓缩倍率为4.5-5.0倍。

    针对现场运行的条件,由于补水水源为地表水,循环水采用加水处理剂处理的工艺浓缩5倍,必须选择对钙、镁、铁等离子产生的垢具有高效阻垢分散作用,对悬浮物浊度产生的沉积物具有高效分散作用,对系统具有高效的防腐能力的水处理剂,同时要配合适宜的工艺控制条件,才能达到良好的水处理效果。目前贵公司循环水系统已出现轻微结垢现象,凝汽器管道有明显灰白色硬垢,我公司根据贵公司的实际情况与运行要求,并考虑综合经济效益,制定了本方案,以确保浓缩倍率5.0倍条件下安全运行。

本技术方案在现场实施后,可达到下列水处理技术指标:

(1)  腐蚀率:     碳钢腐蚀速率:≤0.075mm/a,无明显孔蚀现象;

                  铜和不锈钢腐蚀速率:≤0.005mm/a,无明显孔蚀现象;

(2)  污垢热阻:   ≤3.44×104 m2·℃/w

(3)  异养菌总数: ≤5×105个/ml 

二、系统情况

贵司一期工程为1×600MW超临界燃煤机组,全厂循环冷却水补水为地表水,凝汽器管材为304不锈钢,日常投加二氧化氯控制微生物生长,运行浓缩倍率为5.0倍。

水质随季节以及气候环境有较大变化,目前补水水质见表2.1。

                             2.1 补充水水质分析数据表

分析项目

单位

补水

pH

 

8.0

钙离子

mmol/l

1.31

镁离子

mmol/l

0.32

硬度(以碳酸钙计)

mg/l

156

氯离子

mg/l

6.50

总碱度

mmol/l

1.32

备注:以上数据取自招标文件2004.12数据

三、水处理简介

3.1水处理简介:

水在系统中不断循环使用,由于温度的升高、流速的变化、水的蒸发、各种无机离子和有机物的浓缩,冷却塔和凉水池在室外受到阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂质的进入,极易出现系统设备结垢、腐蚀、菌藻滋生(微生物黏泥)等问题,给企业的安全生产带来隐患。

3.2水处理所要面临的及其解决问题的方法:

循环水中主要解决三大问题:阻垢、缓蚀、防止微生物滋扰等。

污垢的控制方法

从原理上可归纳为三类:①消除结晶产生的条件,降低水中结垢离子的浓度,使其保持在允许的范围内;②在循环水中加酸,降低PH值,稳定水中结垢离子的平衡关系;③使用阻垢剂破坏结垢离子的结晶长大(主要依靠阻垢剂的晶格畸变、分散作用、螯合作用、静电斥力作用来实现)。

腐蚀的控制方法

冷却水系统中金属设备腐蚀的控制与防护常用方法:①正确选用金属材料,合理设计设备结构;②采用新型耐蚀材料;③提高冷却水的PH值;④添加缓蚀剂。我们在技术方案中所用缓蚀阻垢剂的缓蚀作用是通过阴极和阳极的抑制来完成的(类似于两部分膜层)。水侧的外层膜,其成分为磷酸和/或磷酸的铁与钙的化合物,该膜对氧的扩散和电子传导起屏蔽作用;而紧靠碳钢表面的内层膜,主要成分为水合氧化铁(FeOOH),它可以改善磷酸盐膜层对碳钢表面的吸附性能,并抑制铁的溶解,即起到阳极抑制作用,其中所含少量的FePO4可用于修补氧化铁抑制膜的破裂处,以进一步抑制因此带来的铁的溶解作用。

微生物黏泥(软垢)的控制方法

通过投加杀菌灭藻剂可有效地抑制或杀灭微生物,其机理是透过细胞壁,使菌藻的蛋白质变性而死亡。同时,杀菌灭藻剂还兼具抑制黏泥增长和剥离黏泥和软垢的作用。

 

四、系统整体处理方案

系统补充水为地表水,水中微生物营养丰富,现场配置二氧化氯进行日常杀菌灭藻处理,虽然补充水水质较好,但水中离子随着水温、pH值的上升以及浓缩倍数的提高(现场浓缩倍数5倍),结垢趋势将很严重,同时存在一定腐蚀性,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,另外也要控制菌藻粘泥的滋生及清除。

为解决目前电厂的实际生产需要,保证凝气器的换热及控制腐蚀,必要时建议进行循环水系统化学处理的预处理--不停车清洗预膜,该工作是非常有效的处理方法。正常运行采用投加优质缓蚀阻垢剂+阻垢分散剂+杀菌剂的技术方案,水处理工作全面考虑循环冷却水系统的阻垢、防腐和菌藻控制。

我们采取有效处理措施主要目的,一方面将系统运行浓缩倍数控制在适度的范围内;另一方面投加水处理药剂的保护措施,使系统的运行控制在正常状况。根据我们多年处理循环水的经验,并参考循环水系统最佳运行浓缩倍数测试软件的测试结果,我们建议厂方最好将循环水系统运行浓缩倍数控制在5.0左右。

目前贵公司循环水系统已出现轻微结垢现象,凝汽器管道有明显灰白色硬垢综合考虑贵公司的实际情况与运行要求,我们提出以下处理方案:

4.1正常运行处理

4.1.1、缓蚀阻垢剂加药方法

加药点

加到冷却塔出口渠道(出口处拦污滤网后),即循环泵的吸入口处。

药剂的配制

配药时须先加入大量水,再加入药剂,搅拌均匀,具体配制浓度根据现场情况确定,配制的药剂溶液最好在2天之内用完。

加入方式

W-504XC与水充分混合后,通过计量泵连续加入到循环水中。

加药量

a  基础加药量:冲击式加入,按系统水容积计算加药量

b  正常运行时,为充分发挥缓蚀阻垢剂的效果,建议采取连续性投加缓蚀阻垢剂W-504XC,控制运行指标在要求范围内。

使用注意事项

a  本品为低毒、弱酸性、非易燃易爆品,有腐蚀性。 操作时应戴上防护眼镜、胶皮手套。 若溅到皮肤上,应立刻用水冲洗;若溅到眼睛中应立刻用大量水冲洗,用小苏打稀溶液清洗,严重时需到医院检查;溅到地面上应用水冲洗。 严禁皮肤直接接触,严禁入口,严禁让小孩接触。

b  药管道推荐用塑料管道,加药泵推荐用塑料泵。加药前加药箱和相关管道应预先冲洗干净。,

c  使用缓蚀阻垢剂W-504XC时,不应与其它厂家的水稳剂混合使用。

d  储存和运输:10-40储存,保质期1年。在运输和储存过程中避免曝晒和冷冻,避免严冬户外存放。长期低温时可能会有结晶析出,摇匀后加入到循环水中,不影响其性能。

4.1.2、杀菌

因此我们通过日常合理加低剂量的二氧化氯,阻止细菌快速生长所需的酶的形成;然后在通过不定期投加大剂量的杀菌剂W-701XC,使细菌处于衰亡期被大量杀死、剥离。以达到控制循环水中菌藻繁殖和粘泥滋生。

使用频率如下:

夏季:约每月冲击投加一次W-701XC

其它季节:约每两月冲击投加一次W-701XC

在此期间胶球清洗应正常投运,循环水水处理剂仍正常投加,但一定要注意,投加该药剂的地点应远离循环水水处理剂的投加地点。

效果监测

(1)、通过实验测定水中菌数,控制循环水中异氧菌数<5×105个/ml。

(2)、菌后藻类由绿色转为黄色至黑色;水塔立柱藻类、粘泥脱落。

(3)、剥离粘泥后,凝汽器端差降低,真空度升高。

4.2循环水控制指标

监测项目

a  每天分析监测补充水和循环水的pH值、电导率、浊度、Cl-、总硬度、总碱度,及循环水的总磷、正磷、余氯各一次。

b  日常直观检查冷却塔池及塔壁、水质稳定剂加药、加氯装置、循环水中异味、浊度、粘泥等。

C  对微生物的滋生情况进行观察和检测,采用方法:经常检查耗氧量的变化。夏季:一次/周;其他季节:一次/两周。如果耗氧量有增加的趋势,表明微生物生长加快;直观检查塔池、塔壁藻类及粘泥的生长情况等。

循环水控制指标

根据我司所取贵厂水样进行化验结果建议在日常运行中按照下列给出的参数控制运行水质指标参考,并及时分析,这样可以达到充分发挥水处理剂的功效,减少费用的目的。

                           表4.1 循环水控制指标

项目指标

控制范围

分析频率

PH

自然pH-8.8

一次/天

电导率

≤2000

一次/天

浊度(mg/L) 

﹤20*

一次/天

钙离子(mg/L)

≤240

 一次/天

总碱度(mmol/L)

≤6.0

 一次/天

氯离子(mg/L) 

≤100

一次/天

总磷(mg/L PO43-

 2~4

 一次/天

浓缩倍率

5.0

一次/天

游离氯

0.2~0.8

投加氧化杀菌剂后半小时

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*控制浊度大于20期间,建议提高缓蚀阻垢剂投加量,相应的总磷控制指标取上限4mg/L;控制指标中的总磷为:系统循环水总磷扣除补水带入的磷

循环水处理日常监测

(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)现场换热器工作情况。运行过程中,应特别注意水中的异味,浊度,塔壁的粘泥及腐蚀附挂片表面状况等。

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。

五、可能存在的问题及建议

对运行中可能存在的问题及建议概述如下:

5.1加强对系统水质的监视

要保证补水水质能达到设计标准。如果补充水的部分指标已经超标,将使循环冷却水系统中的阻垢、缓蚀和杀菌效果减弱。

加强对循环水水质的检测,如循环水总磷反应现场加药是否合理、浊度反应现场水质是否恶劣需要调整加药控制、碱度超标时合理增加投加药剂避免出现结垢问题等。

因此应加强对系统补充水质和循环水质的检测。

5.2应用优质的缓蚀阻垢剂

由于浓缩倍率的提高,循环水基本满足了细菌大量生长繁殖所需的条件,这将造成细菌滋生严重。因此提供的药剂应尽量减少微生物所需的营养源;具备优良的分散污垢粘泥的性能和防腐的性能。

5.3做好异常情况下的应对方案

由于系统循环水浊度过大,将可能造成如下危害:

水中的悬浮物吸附阻垢缓蚀剂,导致药剂消耗增大;

以泥沙为“核心”诱导结垢的发生,形成结垢,影响冷却效果,并导致垢下腐蚀;

泥沙沉积在凝汽器管内壁,形成粘泥,影响冷却效果,并导致沉积物下腐蚀;

造成凝汽器管入口处的冲刷腐蚀;

菌藻繁殖加快,若形成粘泥,将造成微生物腐蚀。

影响胶球的收球率,造成胶球等杂物堵塞凝汽器管,造成死水,导致腐蚀穿孔。

5.4抑制微生物的生长繁殖,控制循环水中微生物总量

一般来说,细菌的生长繁殖可分为:适应期、加速期、对数期、减速期、静止期、衰亡期6个阶段。循环水中细菌的时代时间一般为2050min。如果某细菌时代时间为20min,那么10h内可繁殖30代,也就是一个细菌经过10h的繁殖后,总数达2亿多个。如果平时不加以控制的话,循环水中的细菌生长繁殖将很快,有可能造成失控的局面。

由于补水水源为地表水,且系统浓缩倍率高,循环水的温度、营养、光照等因素最适合微生物生长(碳源、氮源、磷源、能量、环境条件等),系统的微生物滋生比较严重。而一旦细菌繁殖得不到有效控制,循环冷却水中很容易产生粘泥,粘附在金属表面,对不锈钢、碳钢等材质造成粘泥垢下的腐蚀。

鉴于电厂设计为防止循环水系统菌藻类物质大量繁殖,采取二氧化氯处理措施。为保证药剂良好的缓蚀阻垢效果,同时交替使用多种非氧化型杀菌剂,避免菌藻产生抗药性。为保证现场微生物的繁殖得到有效控制,提出如下建议及具体措施:

a定期对补水取样追踪氨氮(包括氨、硝酸根、亚硝酸根等)及COD,定期检测循环水细菌总数和ATP含量,针对补水水质和现场微生物特点,提出有针对性的最佳加药方式--如在循环水浓缩倍率较高,或循环水中氨、氮含量较高时,停止使用氧化性杀菌剂,改用非氧化性杀菌剂效果更佳。

b在现场配置恒温微生物培养箱,用微生物试片法及时检测菌藻含量,掌握循环水菌藻情况。

c一旦发现细菌对某药剂适应之后,应及时调整使用的药剂。

5.5减少系统中的生物粘泥

做好不停车生物粘泥剥离清洗预案:建立不同条件下的各种生物粘泥剥离清洗预案;根据循环水系统的具体情况,当生物粘泥增长明显且达到某一数值后,也就是在水质恶化前,做好相应的生物粘泥剥离清洗工作,避免出现循环水水质恶化而难以处理的现象。

同时可通过定期进行循环水回水总管和塔底排放,及时清除沉积在管底和塔底的粘泥杂质;加强系统清洗剥离处理,合理投加非氧化型杀菌剂的药剂及方案,一方面避免微生物产生抗药性,另一方面彻底杀灭微生物、清除粘泥,清洁金属表面;同时根据生物粘泥的生长特点,全方位控制生物粘泥的生长。

5.6、水处理开车步骤及需要采取的措施

1、开车前主要准备工作

冷却塔下的蓄水池安装排污管,排水口设在水池底部,污水由池底排出。

凝汽器停车时,需对凝汽器冷却水通过的管路进行机械清理,以除去管道中的大部分粘泥和软垢。最好使用尼龙软刷之类的物品,以免损伤金属管道。

2、向蓄水池和循环水系统补充水,在冷状态下开动水泵进行循环水冲洗2h,以排除机械清理后留在系统内易被水冲走的污垢,然后打开排污阀进行排污,以降低浊度。同时向系统内补充水至塔池正常运行的水位,再停止排污和补水。

3、进一步清洗后预膜。

5.7、胶球清洗装置的合理使用

胶球清洗对防止和消除管内的微生物附着是非常重要的。为了保持管内的清洁度,一般推荐表所列得胶球清洗和反冲洗。

作为提高发电厂运行效率的重要手段之一,在线式凝汽器胶球清洗系统已经成为电厂的标准配置,胶球质量好坏是该系统的关键要素之一。应选耐磨、质地柔软富于弹性,材质均匀,硬度适中,气空均匀贯通,湿态比重1.00-1.15,在5-45℃水温下,使用期内球内径不大超标,不老化。使用时湿态球直径一般比冷却管内径大1.0-2.0mm,冷却管有两种规格时,以小规格的一种为准,冷却管口加装套管口以套管为准选择胶球。   

5.1  胶球清洗装置、反冲洗装置的合理使用方法

春、秋、夏季

4~10月)

胶球清洗装置

(循环60min+回收30min×2/日,或(循环120min+回收30min×1/日。至少为(循环30min+回收30min×2/日以上。

反冲洗装置

1/日(在胶球清洗装置运行前使用)

冬季

11~3月)

胶球清洗装置

(循环60min+回收30min×1/日,或(循环30min+回收30min×2/日。

反冲洗装置

1/日(在胶球清洗装置运行前使用)

(1)正常投球量   

为凝汽器单侧单流程冷却管根数7%-13%,依胶球循环一次所需时间的长短,取下限或上限或其接近值,胶球循环一次的时间一般以30秒作为界限。

(2)胶球补充周期或更换周期

胶球补充周期为胶球清洗系统累计运行7次,也可根据本单位具体情况不同调整补充周期。胶球更换周期,根据国产球使用统计,其更换周期为胶球清洗系统累计运行60次。

 另外,在水中浸泡一段时间后,个别胶球可能胀大过多,致使直径超标,在补充和更换胶球时,均应及时换掉,以防冷却管被堵。

六、全年药剂用量

6.1 药剂使用浓度

8.1 各药剂使用浓度

药剂名称

使用浓度

加药点

加药频率

缓蚀阻垢剂W-504XC

 

冷却塔水池

根据补水量每天投加

杀菌剂W-701XC

 

冷却塔水池

根据保有水量,冬季两月一次,夏季一月一次

 


 

七、异常情况处理

7.1异常情况处理

    当系统有异常时根据需要适当增加监测次数,并参考以下故障排除方法解决问题,并及时通知我公司相关人员。

9.1 故障排除方法

 问 题

现象或原因

排除方法

分析结果表明水质参数不在控制范围内

1.试验结果可能不正确

2.采样有误

3.确实不在范围之内

1.采用行动前重复试验,检查分析方法、试剂等

2.重新取样分析

3.查找原因,并处理解决

总磷太低

1.系统可能有大排大补情况

2.加药泵未正常工作

3.加药管路开裂泄漏

1.检查管路及加药泵,调整加药剂量

 

总磷太高

1.药剂投加量过多

2.系统pH值过低。

 

1.  暂停加药待总磷下降至控制范围

 

电导/钙硬度偏高

1.浓缩倍数过高,排污不足

2.补充水水质波动

1.适当增加排污

2.检查补充水水质,如偏高,适当降低系统浓缩倍数运行

3.根据情况,增加缓蚀阻垢剂浓度

电导/钙硬度偏低

1.冷却塔池溢流、排污过量

2.非正常循环水泄漏损失

3.旁路反冲洗水量过大

1.检查系统排污情况

2.检查系统是否有泄漏或非正常用水

氯根过高

1.补充水氯根过高

2.排污不足

3.系统泄露严重,氯气加药量大.

1.增加排污

2.控制泄露,适当排污

细菌超标

1.杀菌剂加入剂量不足

2.耗氧性介质进入系统消耗氧化性杀菌剂

3.营养源进入

4.系统内有滞留区域

1.检查加药设备,确认加药剂量

2.分析系统泄漏,并及时杜绝

3.适当增加杀菌剂剂量或调整加入方式

悬浮物含量超标

1.补充水浊度偏高

2.微生物生长较快

3.系统存在物料泄漏

4.旁路过滤不足

1.检查原水处理,并提高处理效果

2.加强杀菌效果

3.分析系统泄漏,并及时杜绝

4.检查旁路过滤器,及时改善旁路过滤器的处理效果

其它异常

注意安全,迅速联系,双方协商

7.2紧急处理预案 

1.   系统容易出现的紧急状况主要有系统的跑水。

系统跑水而言,如果是由于设计时所存在的缺陷,系统非正常水损失不可避免,但是在日常的运行过程中,常常会因为系统必须的置换操作或者因为操作不稳定等发生瞬间(短时间) 跑水,具体表现是系统补充水量突然增加,吸水池液位突然降低或发生溢流,水质数据发生急剧变化而不能达到控制参数等。

2.   跑水损失的影响

瞬时跑水的影响是:作为日常控制的缓蚀阻垢剂瞬时浓度不能达到要求的控制指标范围,造成控制的波动,水质恶化,由于不能及时补充所需要的药剂而在短时间里对系统热交换设备造成腐蚀、结垢等危害。同时由于此波动而造成药剂的浪费,系统恢复需要投入更多的财力和人力等。

3.   系统跑水损失发生时的处理方案

 如果系统存在长时间的系统水跑损,会造成浓缩倍数偏低,药剂加入量大,处理成本高,所采取的措施是进行必要的水平衡测试,查找跑水点并坚决予以切除。对于瞬时的水跑损,要组织人力尽快分析原因所在,及时采取冲击性补充加药的措施,恢复系统控制所需要达到的水质关键指标的控制要求,防止由于波动而引起的腐蚀结垢、微生物大量繁殖等的冲击危害。

 

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