淺析我公司閉式冷卻水系統(tǒng)改造

霍宇龍

摘 要：我公司1、2號機(jī)組選用的閉式冷卻水換熱器是由煙臺荏原空調(diào)設(shè)備有限公司制造的CXW-U型密閉式冷卻塔單元，自08年投運(yùn)以來，逐漸出現(xiàn)塔體內(nèi)部構(gòu)件及冷卻銅管表層的嚴(yán)重腐蝕現(xiàn)象，為保證機(jī)組安全運(yùn)行，在經(jīng)過多次咨詢生產(chǎn)廠家及走訪同類設(shè)備使用單位后，對冷卻塔的噴淋系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改造，投運(yùn)效果良好。

關(guān)鍵詞：PH值；節(jié)約；改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.028

1 塔體部件嚴(yán)重腐蝕的原因

1.1 概述

陽泉市南煤龍川發(fā)電公司選用的閉式冷卻水換熱器是由煙臺荏原空調(diào)設(shè)備有限公司制造的CXW-U型密閉式冷卻塔單元，應(yīng)用于輔機(jī)閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

使用環(huán)境：

自然地面標(biāo)高 650.00m

多年月平均大氣壓： 931.4hPa

多年極端最高氣溫： 41.7℃

多年極端最低氣溫： -17.6℃

多年平均氣溫： 10.8℃

多年平均相對濕度： 55%

濕球溫度（計算采用）： 27℃

設(shè)計技術(shù)參數(shù)

（1）冷卻介質(zhì)參數(shù)：

介質(zhì) ： 除鹽水；總水量：3400 m3/h；

進(jìn)冷卻塔水溫 ：39 ℃ 出冷卻塔水溫：33 ℃

（2）閉式冷卻塔由28個單元（每個單元含1臺風(fēng)機(jī)組及1臺噴淋水泵）組成，每臺機(jī)組由14個單元組成兩組。每個單元冷卻水量不小于121 m3/h。

（3）噴淋冷卻、補(bǔ)水水質(zhì)：除鹽水

用氨調(diào)節(jié)PH：8.5～9.0

補(bǔ)水溫度≤30℃

每個單元噴淋水量不小于86.4 m3/h。

（4）工作壓力：0.35 MPa。

自08年投運(yùn)以來，塔體內(nèi)部各部件逐漸出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。2010年7月份補(bǔ)水管道及浮球閥組件腐爛（材質(zhì)：鍍鋅鋼管），我公司全部更換為不銹鋼件。11年4月份噴淋泵出入口管道（材質(zhì)：鍍鋅鋼管）及噴淋泵殼體（材質(zhì)：鑄鐵）、換熱管排支架（材質(zhì)：碳鋼）、百葉窗支架（材質(zhì)：碳鋼）腐蝕嚴(yán)重，逐步對噴淋泵出入口管道及百葉窗支架進(jìn)行了改造并更換為不銹鋼組件后仍存在噴淋泵泵體腐蝕、換熱器銅管（材質(zhì)：磷脫氧紫銅）及換熱管排支架、循環(huán)水管道腐蝕嚴(yán)重的問題。09年至11年度閉式冷卻塔維護(hù)消耗統(tǒng)計：

2009年發(fā)生缺陷155條，占全年缺陷比例19.5%，消耗費用27297元。

2010年發(fā)生缺陷300條，占全年缺陷比例25.2%，消耗費用129348元。

2011年發(fā)生缺陷180條，占全年缺陷比例26.8%，消耗費用169858元。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，閉冷塔的運(yùn)行缺陷呈逐年上升的趨勢，維護(hù)費用呈逐年遞增之勢。目前噴淋泵殼體、管排支架、循環(huán)水管道已嚴(yán)重腐蝕，5組換熱器銅管因泄漏原因已徹底退出運(yùn)行，其他換熱器銅管均存在電腐蝕嚴(yán)重的情況，現(xiàn)階段只能依靠打卡子的方法來處理漏點以維持運(yùn)行。

1.2 原因分析

針對我公司閉式冷卻塔的腐蝕問題，于2011年12月22日在山西電力設(shè)計院召集項目總設(shè)、水工專工、化學(xué)專工進(jìn)行了方案討論。下午又與太原鋼鐵集團(tuán)的化學(xué)專工等專業(yè)人員就同類問題進(jìn)行了溝通咨詢，分析原因總結(jié)如下：

（1）我們所能了解到的設(shè)備，在現(xiàn)有運(yùn)行方式下基本都存在著不同程度的腐蝕，但以我公司最為嚴(yán)重。腐蝕的主要原因是水質(zhì)PH值指標(biāo)控制不力所致。除鹽水本身PH偏低，大致在6.5左右，循環(huán)濃縮后在北方地區(qū)由于塵土偏堿性和二氧化碳融入相抵消也應(yīng)該在7以上，但是由于冷卻塔與渣倉和灰?guī)斓木嚯x較，多年的污染致使冷卻塔周圍的土壤及空氣呈酸性（PH值為4-5）系統(tǒng)長期處于弱酸性環(huán)境中。即使通過化學(xué)加藥（氫氧化鈉）的方式進(jìn)行處理但因塔體自身水槽蓄水量小，加入的藥劑幾乎沒有緩釋綜合的時間，根本無法有效提高水質(zhì)的PH值到正常范圍是造成閉冷塔各部件腐蝕嚴(yán)重的根本原因。

（2）噴淋水為開式循環(huán)，不斷吸附空氣中雜質(zhì)，水中顆粒度含量較高。換熱器管排支架被腐蝕后，造成換熱器銅管下沉、變形，同時外部沖刷造成銅管壁厚減薄。原設(shè)計銅管單排重量為17.46kg，現(xiàn)實際重量為10kg左右。銅管所處環(huán)境造成電腐蝕加劇，現(xiàn)有超出30%的銅管均存在電腐蝕泄漏情況，只能采用打卡子臨時處理，維持運(yùn)行。

（3）閉冷塔管道大部分材質(zhì)為鍍鋅鋼管，在表層鍍鋅脫落后更易加速腐蝕。

（4）水質(zhì)惡化造成噴淋泵泵殼、葉輪等部件腐蝕，機(jī)封更換頻率增加，同時因泵體泄漏后造成的電機(jī)進(jìn)水損壞數(shù)量劇增。

（5）噴淋水因蒸發(fā)而濃縮，濃縮的噴淋水能使循環(huán)水的配管和接觸噴淋水的金屬部分被腐蝕，成為產(chǎn)生水藻和污垢的原因，為了防止發(fā)生此類問題，需要排放掉已經(jīng)濃縮的噴淋水的一部分，但實際運(yùn)行中排放量及時間無法科學(xué)把握。

2 改造方案

鑒于上述原因，討論制定了以下方案：

（1）取消現(xiàn)有噴淋塔的噴淋水泵；

（2）每臺機(jī)組增設(shè)1個100m3的噴淋水池；

（3）每臺機(jī)組配套3臺自吸式水泵（2臺變頻1臺工頻，2用1備）代替原有系統(tǒng)的28臺噴淋水泵；

（4）完善相應(yīng)熱工、電氣的控制和自動保護(hù)邏輯；

（5）將供回水管線改為母管制，鋪設(shè)供回水母管及至各個單元塔的支管；

（6）完善加藥系統(tǒng)；

（7）廠方配套的噴淋水泵總流量為1210m3/h，考慮其所選水量偏大，經(jīng)計算后降低至860 m3/h。

在方案的設(shè)計中還需考慮以下因素：

（1）冷卻塔的蒸發(fā)量。

（2）飄水量（C）：從量上講是極少的，本體構(gòu)造會產(chǎn)生一點影響，通常是噴淋水量的0.05%以下。endprint

（3）排放量（B）：由于噴淋水的一部分定期或者連續(xù)更換，運(yùn)行中一直將放水口開放少許，一般需為0.4%。

（4）補(bǔ)充水量（M）：可用M=E+C+B的關(guān)系式計算：蒸發(fā)量（E）=0.83% 飄水量（C）=0.05% 排放量（B）=0.4% 則補(bǔ)充水量（M）=0.83+0.05+0.40=1.28%，所以，最好將補(bǔ)充水量預(yù)計在循環(huán)水量的1.5%左右。

（5）濃縮倍數(shù)（N）與補(bǔ)充水量（M）的關(guān)系。

3 改造后投運(yùn)的實際效果及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比

3.1 安全可靠運(yùn)行方面

（1）改造之后的噴淋水質(zhì)經(jīng)加氫氧化鈉調(diào)節(jié)之后的PH值可維持在7.5～8.5之間，基本消除噴淋系統(tǒng)的酸腐蝕，延長了設(shè)備的使用壽命。

（2）之前因為腐蝕的原因，使閉冷水銅管管壁日趨變薄，曾數(shù)次出現(xiàn)破裂，致使大量外泄、系統(tǒng)壓力急劇降低，多次危急到主、輔機(jī)系統(tǒng)的安全運(yùn)行?，F(xiàn)腐蝕已消除，降低了此安全隱患的危險系數(shù)，下一步準(zhǔn)備將對現(xiàn)有的管排統(tǒng)一更換為材質(zhì)為316L的管排，進(jìn)一步徹底消除此隱患。

3.2 節(jié)能降耗方面

（1）因為噴淋水量的降低，系統(tǒng)飄水量也進(jìn)一步降低，由之前的0.61 m3/h降低至0.43 m3/h，單臺機(jī)組按平均運(yùn)行小時數(shù)5200h計算，可節(jié)約除鹽水936 m3。

（2）由于增加了噴淋水池，可以在投運(yùn)前一次性對噴淋水進(jìn)行加藥處理且充分混合，噴淋水池的儲量較大，可滿足濃縮后的回水進(jìn)入水箱后得到緩沖，加藥量和水質(zhì)較好控制，可不必對系統(tǒng)水進(jìn)行濃縮排放。經(jīng)計算，若濃縮倍數(shù)為定值3時，未改造之前的濃縮排放量為12.38 m3/h，單臺機(jī)組按平均運(yùn)行小時數(shù)5200h計算，可節(jié)約除鹽水64376 m3。

我公司除鹽水經(jīng)測算后成本約為15元/噸，僅以上兩項，單臺機(jī)組運(yùn)行每年可為公司節(jié)約979680元，雙機(jī)運(yùn)行可節(jié)約1959360元。

3.3 維護(hù)成本支出方面

僅2010～2011年因腐蝕發(fā)生泵體泄漏造成的電機(jī)進(jìn)水損壞就達(dá)13臺次，單臺采購價為7500元；由于水質(zhì)顆粒物超標(biāo)，噴淋泵機(jī)械密封的使用周期大大縮短，約為30天，甚至達(dá)不到30天，單套采購價為222元（因更換頻繁，此詳細(xì)數(shù)量未做統(tǒng)計）；28臺水泵葉輪也因腐蝕原因已全部重新更換，單個采購價為3334元。

本次改造，停運(yùn)并取消了原先共計28臺噴淋水泵，使用立式無密封自吸泵替代，此類型水泵基本屬于免維護(hù)設(shè)備，無機(jī)械密封，葉輪選用316不銹鋼材質(zhì)后，大大降低了維護(hù)成本的支出，在維護(hù)人力方面的投入也大大減少。

4 結(jié)論

改造后，系統(tǒng)的設(shè)備缺陷幾乎為零，降低了維護(hù)人員的勞動強(qiáng)度；除鹽水用量大幅降低，減輕了化學(xué)制水系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷；單臺機(jī)組運(yùn)行每年為公司節(jié)約979680元，雙機(jī)運(yùn)行可節(jié)約1959360元，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。endprint