火電廠循環(huán)冷卻水阻垢劑效果評價及應(yīng)用

李艷萍 ，李 勇 ，許立國

（1.國網(wǎng)技術(shù)學(xué)院，山東 濟南 250002；2.山東電力集團公司，山東 濟南 250001；3.山東電力集團公司電力科學(xué)研究院，山東 濟南 250002）

0 引言

山東某電廠擴建設(shè)計裝機容量為2×1000MW，采用當?shù)匚鬯幚韽S出水（中水）為循環(huán)冷卻水補充水。 中水應(yīng)用于循環(huán)冷卻水補充水時，除了常規(guī)生產(chǎn)中的結(jié)垢、腐蝕、菌藻等問題外，還要考慮中水中特有的氨、磷等帶來的問題［1］?；痣姀S循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在達到一定的濃縮倍率時會發(fā)生結(jié)垢和金屬材料腐蝕，影響機組安全穩(wěn)定運行，添加阻垢劑是控制循環(huán)冷卻水系統(tǒng)結(jié)垢的主要手段，不同的水質(zhì)和處理工藝需要的阻垢劑不同，因此，阻垢劑的效果評價工作尤為重要［2］。

試驗?zāi)康氖强疾烨捌诔醪胶Y選出來的兩種阻垢劑用于目前中水水質(zhì)的阻垢效果，確定最優(yōu)阻垢劑、添加濃度等條件，并用中型模擬試驗驗證運行效果，為該機組循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計、工藝流程的確定、設(shè)備選型、投產(chǎn)后的運行控制提供依據(jù)和指導(dǎo)［3］。

前期中水深度處理工藝：污水處理廠出水→石灰軟化處理→深度生化處理（BAF）→循環(huán)冷卻水補充水。

1 阻垢劑篩選試驗

1.1 阻垢劑

前期初選出效果較好的SD2316和SD519復(fù)合阻垢緩蝕劑特性見表1。

表1 阻垢緩蝕劑產(chǎn)品特性

1.2 靜態(tài)阻垢效果對比試驗

1.2.1 試驗儀器

DRDT型水垢測試儀，儀器測試原理如圖1。

1.2.2 試驗方法

試驗參考HG/T2024-2009《水處理劑阻垢性能測定方法》進行。在水垢測試儀中加入補充水，分別加入試驗藥量的A、B阻垢緩蝕劑，在（45±1）℃、進出口溫差為3～6℃條件下進行循環(huán)水濃縮，保持水箱容積，定時分析水質(zhì)并繪制循環(huán)水濃縮曲線，計算 ΔB（ΔB=KCl-KCa），并控制 ΔB≤0.2。 當ΔB≥0.2時，即認為循環(huán)水開始出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，得到極限碳酸鹽硬度和極限濃縮倍率［4］。

圖1 DRDT型水垢測定儀系統(tǒng)圖

1.2.3 試驗水樣

試驗用補充水水質(zhì)如表2。

1.2.4 試驗結(jié)果及分析

阻垢緩蝕劑各加藥量時中水靜態(tài)試驗結(jié)果如圖2。

圖2 阻垢緩蝕劑不同加藥量時達到的極限濃縮倍率

試驗結(jié)果表明：

（1）在試驗中水水質(zhì)條件下，阻垢緩蝕劑A、B產(chǎn)品加藥量在達到或超過6 mg/L后，阻垢效果（即達到的極限濃縮倍率）基本一致。因此，補充水中阻垢緩蝕劑產(chǎn)品加藥量應(yīng)達到≥6 mg/L。

（2）同條件下A阻垢緩蝕劑效果好于B阻垢緩蝕劑。

表2 試驗水樣主要水質(zhì)

（3）因中水水質(zhì)較差且水質(zhì)波動性大，實際工業(yè)運行控制值應(yīng)不高于極限濃縮倍率KCa×0.8，才能安全穩(wěn)定運行。即選擇阻垢緩蝕劑A加藥量為6mg/L、8mg/L時，實際運行濃縮倍率控制在5.28、5.46之內(nèi)；選擇阻垢緩蝕劑加藥量為6 mg/L、8 mg/L時，實際運行濃縮倍率控制在4.44、4.76之內(nèi)。

2 濃縮倍率試驗

根椐上述試驗結(jié)果，確定試驗用阻垢緩蝕劑產(chǎn)品A、B，加藥量6～8 mg/L，采用深度處理后未加酸和加酸調(diào)pH值的兩種水質(zhì)中水作循環(huán)水補充水，用半動態(tài)法對其進行濃縮倍率試驗，考察在一定加藥量下可以達到的較高濃縮倍率和能夠穩(wěn)定運行的循環(huán)水水質(zhì)，為循環(huán)水動態(tài)模擬試驗提供阻垢緩蝕劑加藥量和控制指標等依據(jù)。

試驗中補充水阻垢緩蝕劑加藥量為8 mg/L時，循環(huán)水極限穩(wěn)定水質(zhì)如表3所示。

表3 各阻垢緩蝕劑穩(wěn)定的循環(huán)水水質(zhì)

試驗結(jié)果表明：以深度處理后的中水作循環(huán)水補充水時，復(fù)合阻垢緩蝕劑SD2316的阻垢效果較好，其在補充水中的加藥量以6～8 mg/L為宜，并作為后續(xù)循環(huán)水動態(tài)模擬試驗以復(fù)合阻垢緩蝕劑試驗用藥品。

3 動態(tài)模擬實驗

3.1 試驗方法及裝置

采用WDM-D循環(huán)水動態(tài)模擬裝置，系統(tǒng)工藝流程見圖3。 試驗參考HG/T 2160-2008《冷卻水動態(tài)模擬試驗方法》進行。 采用測定動態(tài)模擬試驗裝置進出口水溫、蒸汽溫度和系統(tǒng)流量等參數(shù)的方法，通過調(diào)節(jié)排污穩(wěn)定所要求的濃縮倍率、控制入口水溫，利用微機計算在一定濃縮倍率時換熱管污垢熱阻。 試驗期間連續(xù)分析循環(huán)水水質(zhì)，同步完成凝汽器管材腐蝕試驗。通過循環(huán)水水質(zhì)分析和污垢熱阻的變化趨勢兩方面來判斷水處理工藝的防垢效果，考察和評估整個工藝和循環(huán)水控制的合理性，并確定最終的加藥量、能夠穩(wěn)定的循環(huán)水水質(zhì)和運行控制濃縮倍率［1］。

圖3 動態(tài)模擬流程示意圖

3.2 動態(tài)模擬試驗及結(jié)果

3.2.1 動態(tài)模擬試驗中水水質(zhì)

動態(tài)模擬試驗中水水質(zhì)如表4。

3.2.2 試驗參數(shù)

電廠凝汽器管材：317L不銹鋼，Φ25mm×0.5mm，長度650 mm（有效傳熱長度570 mm）；

系統(tǒng)水容積240 L，循環(huán)水流量600 L/h，流速0.4 m/s；

阻垢緩蝕劑SD2316，補充水中加藥量為8mg/L（未加酸調(diào)整pH）和6 mg/L（加酸調(diào)整pH）。

表4 中水深度處理后水質(zhì)分析表

3.2.3 中水深度處理不加酸循環(huán)水動態(tài)試驗

此階段考察以未加酸的中水為循環(huán)水補充水，阻垢緩蝕劑SD2316加藥量為8 mg/L的動態(tài)模擬試驗運行效果。循環(huán)水動態(tài)模擬試驗實際運行曲線如圖4，日平均污垢熱阻曲線如圖5。試驗后期濃縮倍率控制在4.0左右，循環(huán)水水質(zhì)及冷凝管內(nèi)情況見表5。

圖4 循環(huán)水運行曲線

圖5 污垢熱阻日平均值

由運行試驗結(jié)果可以看出：

（1）濃縮倍率低于 4.0 時，ΔB 小于 0.2，模擬凝汽器傳熱面上無垢物附著，污垢熱阻很低且無增長，循環(huán)水水質(zhì)穩(wěn)定；濃縮倍率達到4.4時，模擬凝汽器管開始出現(xiàn)結(jié)垢；

表5 循環(huán)水試驗后凝汽器管附著物情況及穩(wěn)定水質(zhì)

表6 循環(huán)水試驗后凝汽器管附著物情況及穩(wěn)定水質(zhì)

（2）維持濃縮倍率在4.0左右時，ΔB接近0.2，說明此補充水質(zhì)和循環(huán)水處理工藝下，濃縮倍率最大只能維持在4倍運行。

3.2.4 中水深度處理并加酸調(diào)整pH后循環(huán)水動態(tài)試驗

此階段試驗是考察中水加酸調(diào)節(jié)后，循環(huán)水運行時可達到穩(wěn)定的最大濃縮倍率。由于加酸降低了堿度和pH，因此調(diào)整SD2316加藥量為6mg/L。其他控制條件和僅經(jīng)過深度處理的中水試驗相同。試驗后期濃縮倍率控制在4.8～5.1左右，循環(huán)水水質(zhì)及冷凝管內(nèi)情況見表6。

由運行試驗結(jié)果可以看出：

（1）濃縮倍率低于 5.0時，ΔB 小于 0.2，模擬凝汽器傳熱面上無垢物附著，污垢熱阻很低且無增長，循環(huán)水水質(zhì)穩(wěn)定；濃縮倍率達到5.5時，模擬凝汽器管開始出現(xiàn)結(jié)垢；

（2）維持濃縮倍率在5.0左右時，ΔB接近0.2，說明此補充水質(zhì)和循環(huán)水處理工藝下，濃縮倍率最大只能維持在5倍運行。

4 結(jié)語

該機組目前已經(jīng)投運近兩年，循環(huán)冷卻水補充水以中水為主，視水量情況添加不高于50%的地表水，定期投膠球清洗系統(tǒng)，阻垢緩蝕劑采用SD2316，加藥量 8 mg/L，濃縮倍率 3.5～4.0，ΔB＜0.2。在常規(guī)新機組檢查性大修中，凝汽器不銹鋼管內(nèi)表面光亮、無結(jié)垢、無腐蝕。機組的實際運行效果表明，試驗所給出的阻垢緩蝕劑藥品、加藥濃度、濃縮倍率等控制參數(shù)符合機組實際運行情況，本評價方法可靠、可行。