某發電有限責任公司循環水冷卻水系統
水質穩定處理運行方案
天津沃川水處理工程技術有限公司
日 期： 2013.06.20
一、前言
某電廠一期工程為1×600MW超臨界燃煤機組，全廠循環水系統補水為地表水，凝汽器管材為304不銹鋼，日常投加二氧化氯控制微生物生長，運行濃縮倍率為4.5-5.0倍。
針對現場運行的條件，由于補水水源為地表水，循環水采用加水處理劑處理的工藝濃縮5倍，必須選擇對鈣、鎂、鐵等離子產生的垢具有高效阻垢分散作用，對懸浮物濁度產生的沉積物具有高效分散作用，對系統具有高效的防腐能力的水處理劑，同時要配合適宜的工藝控制條件，才能達到良好的水處理效果。目前貴公司循環水系統已出現輕微結垢現象，凝汽器管道有明顯灰白色硬垢，我公司根據貴公司的實際情況與運行要求，并考慮綜合經濟效益，制定了本方案，以確保濃縮倍率5.0倍條件下安全運行。
本技術方案在現場實施后，可達到下列水處理技術指標：
（1） 腐蝕率： 碳鋼腐蝕速率：≤0.075mm/a,無明顯孔蝕現象；
銅和不銹鋼腐蝕速率：≤0.005mm/a,無明顯孔蝕現象；
（2） 污垢熱阻： ≤3.44×10－4 m2·℃/w
（3） 異養菌總數： ≤5×105個/ml
二、系統情況
貴司一期工程為1×600MW超臨界燃煤機組，全廠循環冷卻水補水為地表水，凝汽器管材為304不銹鋼，日常投加二氧化氯控制微生物生長，運行濃縮倍率為5.0倍。
水質隨季節以及氣候環境有較大變化，目前補水水質見表2.1。
表2.1 補充水水質分析數據表
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分析項目
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單位
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補水
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pH
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8.0
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鈣離子
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mmol/l
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1.31
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鎂離子
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mmol/l
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0.32
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硬度(以碳酸鈣計)
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mg/l
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156
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氯離子
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mg/l
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6.50
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總堿度
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mmol/l
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1.32
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備注：以上數據取自招標文件2004.12數據
三、水處理簡介
3.1水處理簡介：
水在系統中不斷循環使用，由于溫度的升高、流速的變化、水的蒸發、各種無機離子和有機物的濃縮，冷卻塔和涼水池在室外受到陽光照射、風吹雨淋、灰塵雜質的進入，極易出現系統設備結垢、腐蝕、菌藻滋生（微生物黏泥）等問題，給企業的安全生產帶來隱患。
3.2水處理所要面臨的及其解決問題的方法：
循環水中主要解決三大問題：阻垢、緩蝕、防止微生物滋擾等。
污垢的控制方法
從原理上可歸納為三類：①消除結晶產生的條件，降低水中結垢離子的濃度，使其保持在允許的范圍內；②在循環水中加酸，降低PH值，穩定水中結垢離子的平衡關系；③使用阻垢劑破壞結垢離子的結晶長大（主要依靠阻垢劑的晶格畸變、分散作用、螯合作用、靜電斥力作用來實現）。
腐蝕的控制方法
冷卻水系統中金屬設備腐蝕的控制與防護常用方法：①正確選用金屬材料，合理設計設備結構；②采用新型耐蝕材料；③提高冷卻水的PH值；④添加緩蝕劑。我們在技術方案中所用緩蝕阻垢劑的緩蝕作用是通過陰極和陽極的抑制來完成的（類似于兩部分膜層）。水側的外層膜，其成分為磷酸和/或磷酸的鐵與鈣的化合物，該膜對氧的擴散和電子傳導起屏蔽作用；而緊靠碳鋼表面的內層膜，主要成分為水合氧化鐵（FeOOH），它可以改善磷酸鹽膜層對碳鋼表面的吸附性能，并抑制鐵的溶解，即起到陽極抑制作用，其中所含少量的FePO4可用于修補氧化鐵抑制膜的破裂處，以進一步抑制因此帶來的鐵的溶解作用。
微生物黏泥(軟垢)的控制方法
通過投加殺菌滅藻劑可有效地抑制或殺滅微生物，其機理是透過細胞壁，使菌藻的蛋白質變性而死亡。同時，殺菌滅藻劑還兼具抑制黏泥增長和剝離黏泥和軟垢的作用。
四、系統整體處理方案
系統補充水為地表水，水中微生物營養豐富，現場配置二氧化氯進行日常殺菌滅藻處理，雖然補充水水質較好，但水中離子隨著水溫、pH值的上升以及濃縮倍數的提高（現場濃縮倍數5倍），結垢趨勢將很嚴重，同時存在一定腐蝕性，因此在確定水處理藥劑及配套控制條件上一定要嚴格控制結垢，同時兼顧緩蝕，另外也要控制菌藻粘泥的滋生及清除。
為解決目前電廠的實際生產需要，保證凝氣器的換熱及控制腐蝕，必要時建議進行循環水系統化學處理的預處理--不停車清洗預膜，該工作是非常有效的處理方法。正常運行采用投加優質緩蝕阻垢劑+阻垢分散劑+殺菌劑的技術方案，水處理工作全面考慮循環冷卻水系統的阻垢、防腐和菌藻控制。
我們采取有效處理措施主要目的，一方面將系統運行濃縮倍數控制在適度的范圍內；另一方面投加水處理藥劑的保護措施，使系統的運行控制在正常狀況。根據我們多年處理循環水的經驗，并參考循環水系統較佳運行濃縮倍數測試軟件的測試結果，我們建議廠方較好將循環水系統運行濃縮倍數控制在5.0左右。
目前貴公司循環水系統已出現輕微結垢現象，凝汽器管道有明顯灰白色硬垢。綜合考慮貴公司的實際情況與運行要求，我們提出以下處理方案：
4.1正常運行處理
4.1.1、緩蝕阻垢劑加藥方法
⑴加藥點
加到冷卻塔出口渠道（出口處攔污濾網后），即循環泵的吸入口處。
⑵藥劑的配制
配藥時須先加入大量水，再加入藥劑，攪拌均勻，具體配制濃度根據現場情況確定，配制的藥劑溶液在2天之內用完。
⑶加入方式
將W-504XC與水充分混合后，通過計量泵連續加入到循環水中。
⑷加藥量
a 基礎加藥量：沖擊式加入，按系統水容積計算加藥量
b 正常運行時，為充分發揮緩蝕阻垢劑的效果，建議采取連續性投加緩蝕阻垢劑W-504XC，控制運行指標在要求范圍內。
⑸使用注意事項
a 本品為低毒、弱酸性、非易燃易爆品，有腐蝕性。 操作時應戴上防護眼鏡、膠皮手套。 若濺到皮膚上，應立刻用水沖洗；若濺到眼睛中應立刻用大量水沖洗，用小蘇打稀溶液清洗，嚴重時需到醫院檢查；濺到地面上應用水沖洗。 嚴禁皮膚直接接觸，嚴禁入口，嚴禁讓小孩接觸。
b 藥管道推薦用塑料管道，加藥泵推薦用塑料泵。加藥前加藥箱和相關管道應預先沖洗干凈。,
c 使用緩蝕阻垢劑W-504XC時，不應與其它廠家的水穩劑混合使用。
d 儲存和運輸：10-40℃儲存，保質期1年。在運輸和儲存過程中避免曝曬和冷凍，避免嚴冬戶外存放。長期低溫時可能會有結晶析出，搖勻后加入到循環水中，不影響其性能。
4.1.2、殺菌
因此我們通過日常合理加低劑量的二氧化氯，阻止細菌快速生長所需的酶的形成；然后在通過不定期投加大劑量的殺菌劑W-701XC，使細菌處于衰亡期被大量殺死、剝離。以達到控制循環水中菌藻繁殖和粘泥滋生。
使用頻率如下：
夏季：約每月沖擊投加一次W-701XC
其它季節：約每兩月沖擊投加一次W-701XC
在此期間膠球清洗應正常投運，循環水水處理劑仍正常投加，但一定要注意，投加該藥劑的地點應遠離循環水水處理劑的投加地點。
效果監測
(1)、通過實驗測定水中菌數，控制循環水中異氧菌數<5×105個/ml。
(2)、菌后藻類由綠色轉為黃色至黑色；水塔立柱藻類、粘泥脫落。
(3)、剝離粘泥后，凝汽器端差降低，真空度升高。
4.2循環水控制指標
⑴監測項目
a 每天分析監測補充水和循環水的pH值、電導率、濁度、Cl-、總硬度、總堿度，及循環水的總磷、正磷、余氯各一次。
b 日常直觀檢查冷卻塔池及塔壁、水質穩定劑加藥、加氯裝置、循環水中異味、濁度、粘泥等。
C 對微生物的滋生情況進行觀察和檢測，采用方法：經常檢查耗氧量的變化。夏季：一次/周；其他季節：一次/兩周。如果耗氧量有增加的趨勢，表明微生物生長加快；直觀檢查塔池、塔壁藻類及粘泥的生長情況等。
⑵循環水控制指標
根據我司所取貴廠水樣進行化驗結果建議在日常運行中按照下列給出的參數控制運行水質指標參考，并及時分析，這樣可以達到充分發揮水處理劑的功效，減少費用的目的。
表4.1 循環水控制指標
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項目指標
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控制范圍
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分析頻率
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PH
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自然pH-8.8
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一次/天
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電導率
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≤2000
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一次/天
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濁度（mg/L）
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﹤20*
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一次/天
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鈣離子（mg/L）
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≤240
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一次/天
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總堿度（mmol/L）
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≤6.0
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一次/天
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氯離子（mg/L）
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≤100
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一次/天
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總磷（mg/L 以PO43-計）
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2~4
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一次/天
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濃縮倍率
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≤5.0
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一次/天
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游離氯
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0.2~0.8
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投加氧化殺菌劑后半小時
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*控制濁度大于20期間，建議提高緩蝕阻垢劑投加量，相應的總磷控制指標取上限4mg/L；控制指標中的總磷為：系統循環水總磷扣除補水帶入的磷
循環水處理日常監測
（1）腐蝕掛片監測腐蝕情況和粘泥附著情況；
（2）冷卻塔池及塔壁菌藻粘泥滋生情況；
（3）緩蝕阻垢劑加藥情況是否正常；
（4）殺菌滅藻劑使用情況；
（5）現場換熱器工作情況。運行過程中，應特別注意水中的異味，濁度，塔壁的粘泥及腐蝕附掛片表面狀況等。
記錄數據和日常報告
應將循環冷卻水系統日常運行操作及分析數據做好記錄，并保持原始記錄數據的完整性，實行專業歸檔、專人管理，這些都是現場水處理調節的主要依據。
五、可能存在的問題及建議
對運行中可能存在的問題及建議概述如下：
5.1加強對系統水質的監視
要保證補水水質能達到設計標準。如果補充水的部分指標已經超標，將使循環冷卻水系統中的阻垢、緩蝕和殺菌效果減弱。
加強對循環水水質的檢測，如循環水總磷反應現場加藥是否合理、濁度反應現場水質是否惡劣需要調整加藥控制、堿度超標時合理增加投加藥劑避免出現結垢問題等。
因此應加強對系統補充水質和循環水質的檢測。
5.2應用優質的緩蝕阻垢劑
由于濃縮倍率的提高，循環水基本滿足了細菌大量生長繁殖所需的條件，這將造成細菌滋生嚴重。因此提供的藥劑應盡量減少微生物所需的營養源；具備優良的分散污垢粘泥的性能和防腐的性能。
5.3做好異常情況下的應對方案
由于系統循環水濁度過大，將可能造成如下危害：
★水中的懸浮物吸附阻垢緩蝕劑，導致藥劑消耗增大；
★以泥沙為“核心”誘導結垢的發生，形成結垢，影響冷卻效果，并導致垢下腐蝕；
★泥沙沉積在凝汽器管內壁，形成粘泥，影響冷卻效果，并導致沉積物下腐蝕；
★造成凝汽器管入口處的沖刷腐蝕；
★菌藻繁殖加快，若形成粘泥，將造成微生物腐蝕。
★影響膠球的收球率，造成膠球等雜物堵塞凝汽器管，造成死水，導致腐蝕穿孔。
5.4抑制微生物的生長繁殖，控制循環水中微生物總量
一般來說，細菌的生長繁殖可分為：適應期、加速期、對數期、減速期、靜止期、衰亡期6個階段。循環水中細菌的時代時間一般為20～50min。如果某細菌時代時間為20min，那么10h內可繁殖30代，也就是一個細菌經過10h的繁殖后，總數達2億多個。如果平時不加以控制的話，循環水中的細菌生長繁殖將很快，有可能造成失控的局面。
由于補水水源為地表水，且系統濃縮倍率高，循環水的溫度、營養、光照等因素適合微生物生長（碳源、氮源、磷源、能量、環境條件等），系統的微生物滋生比較嚴重。而一旦細菌繁殖得不到有效控制，循環冷卻水中很容易產生粘泥，粘附在金屬表面，對不銹鋼、碳鋼等材質造成粘泥垢下的腐蝕。
鑒于電廠設計為防止循環水系統菌藻類物質大量繁殖，采取二氧化氯處理措施。為保證藥劑良好的緩蝕阻垢效果，同時交替使用多種非氧化型殺菌劑，避免菌藻產生抗藥性。為保證現場微生物的繁殖得到有效控制，提出如下建議及具體措施：
a定期對補水取樣追蹤氨氮（包括氨、硝酸根、亞硝酸根等）及COD，定期檢測循環水細菌總數和ATP含量，針對補水水質和現場微生物特點，提出有針對性的較佳加藥方式--如在循環水濃縮倍率較高，或循環水中氨、氮含量較高時，停止使用氧化性殺菌劑，改用非氧化性殺菌劑效果更佳。
b在現場配置恒溫微生物培養箱，用微生物試片法及時檢測菌藻含量，掌握循環水菌藻情況。
c一旦發現細菌對某藥劑適應之后，應及時調整使用的藥劑。
5.5減少系統中的生物粘泥
做好不停車生物粘泥剝離清洗預案：建立不同條件下的各種生物粘泥剝離清洗預案；根據循環水系統的具體情況，當生物粘泥增長明顯且達到某一數值后，也就是在水質惡化前，做好相應的生物粘泥剝離清洗工作，避免出現循環水水質惡化而難以處理的現象。
同時可通過定期進行循環水回水總管和塔底排放，及時清除沉積在管底和塔底的粘泥雜質；加強系統清洗剝離處理，合理投加非氧化型殺菌劑的藥劑及方案，一方面避免微生物產生抗藥性，另一方面徹底殺滅微生物、清除粘泥，清潔金屬表面；同時根據生物粘泥的生長特點，全方位控制生物粘泥的生長。
5.6、水處理開車步驟及需要采取的措施
1、開車前主要準備工作
⑴冷卻塔下的蓄水池安裝排污管，排水口設在水池底部，污水由池底排出。
⑵凝汽器停車時，需對凝汽器冷卻水通過的管路進行機械清理，以除去管道中的大部分粘泥和軟垢。最好使用尼龍軟刷之類的物品，以免損傷金屬管道。
2、向蓄水池和循環水系統補充水，在冷狀態下開動水泵進行循環水沖洗2h，以排除機械清理后留在系統內易被水沖走的污垢，然后打開排污閥進行排污，以降低濁度。同時向系統內補充水至塔池正常運行的水位，再停止排污和補水。
3、進一步清洗后預膜。
5.7、膠球清洗裝置的合理使用
膠球清洗對防止和消除管內的微生物附著是非常重要的。為了保持管內的清潔度，一般推薦表所列得膠球清洗和反沖洗。
作為提高發電廠運行效率的重要手段之一，在線式凝汽器膠球清洗系統已經成為電廠的標準配置，膠球質量好壞是該系統的關鍵要素之一。應選耐磨、質地柔軟富于彈性，材質均勻，硬度適中，氣空均勻貫通，濕態比重1.00-1.15，在5-45℃水溫下，使用期內球內徑不大超標，不老化。使用時濕態球直徑一般比冷卻管內徑大1.0-2.0mm，冷卻管有兩種規格時，以小規格的一種為準，冷卻管口加裝套管口以套管為準選擇膠球。
表5.1 膠球清洗裝置、反沖洗裝置的合理使用方法
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春、秋、夏季
（4月~10月）
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膠球清洗裝置
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（循環60min+回收30min）×2次/日，或（循環120min+回收30min）×1次/日。至少為（循環30min+回收30min）×2次/日以上。
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反沖洗裝置
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1次/日（在膠球清洗裝置運行前使用）
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冬季
（11月~3月）
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膠球清洗裝置
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（循環60min+回收30min）×1次/日，或（循環30min+回收30min）×2次/日。
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反沖洗裝置
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1次/日（在膠球清洗裝置運行前使用）
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（1）正常投球量
為凝汽器單側單流程冷卻管根數7%-13%，依膠球循環一次所需時間的長短，取下限或上限或其接近值，膠球循環一次的時間一般以30秒作為界限。
（2）膠球補充周期或更換周期
膠球補充周期為膠球清洗系統累計運行7次，也可根據本單位具體情況不同調整補充周期。膠球更換周期，根據國產球使用統計，其更換周期為膠球清洗系統累計運行60次。
另外，在水中浸泡一段時間后，個別膠球可能脹大過多，致使直徑超標，在補充和更換膠球時，均應及時換掉，以防冷卻管被堵。
六、全年藥劑用量
6.1 藥劑使用濃度
表8.1 各藥劑使用濃度
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藥劑名稱
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使用濃度
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加藥點
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加藥頻率
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緩蝕阻垢劑W-504XC
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冷卻塔水池
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根據補水量每天投加
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殺菌劑W-701XC
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冷卻塔水池
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根據保有水量，冬季兩月一次，夏季一月一次
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七、異常情況處理
7.1異常情況處理
當系統有異常時根據需要適當增加監測次數，并參考以下故障排除方法解決問題,并及時通知我公司相關人員。
9.1 故障排除方法
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問 題
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現象或原因
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排除方法
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分析結果表明水質參數不在控制范圍內
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1.試驗結果可能不正確
2.采樣有誤
3.確實不在范圍之內
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1.采用行動前重復試驗，檢查分析方法、試劑等
2.重新取樣分析
3.查找原因，并處理解決
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總磷太低
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1.系統可能有大排大補情況
2.加藥泵未正常工作
3.加藥管路開裂泄漏
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1.檢查管路及加藥泵，調整加藥劑量
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總磷太高
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1.藥劑投加量過多
2.系統pH值過低。
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1. 暫停加藥待總磷下降至控制范圍
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電導/鈣硬度偏高
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1.濃縮倍數過高，排污不足
2.補充水水質波動
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1.適當增加排污
2.檢查補充水水質，如偏高，適當降低系統濃縮倍數運行
3.根據情況，增加緩蝕阻垢劑濃度
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電導/鈣硬度偏低
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1.冷卻塔池溢流、排污過量
2.非正常循環水泄漏損失
3.旁路反沖洗水量過大
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1.檢查系統排污情況
2.檢查系統是否有泄漏或非正常用水
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氯根過高
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1.補充水氯根過高
2.排污不足
3.系統泄露嚴重,氯氣加藥量大.
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1.增加排污
2.控制泄露,適當排污
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細菌超標
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1.殺菌劑加入劑量不足
2.耗氧性介質進入系統消耗氧化性殺菌劑
3.營養源進入
4.系統內有滯留區域
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1.檢查加藥設備，確認加藥劑量
2.分析系統泄漏，并及時杜絕
3.適當增加殺菌劑劑量或調整加入方式
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懸浮物含量超標
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1.補充水濁度偏高
2.微生物生長較快
3.系統存在物料泄漏
4.旁路過濾不足
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1.檢查原水處理，并提高處理效果
2.加強殺菌效果
3.分析系統泄漏，并及時杜絕
4.檢查旁路過濾器，及時改善旁路過濾器的處理效果
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其它異常
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注意安全，迅速聯系，雙方協商
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7.2緊急處理預案
1. 系統容易出現的緊急狀況主要有系統的跑水。
系統跑水而言，如果是由于設計時所存在的缺陷，系統非正常水損失不可避免，但是在日常的運行過程中，常常會因為系統必須的置換操作或者因為操作不穩定等發生瞬間(短時間) 跑水，具體表現是系統補充水量突然增加，吸水池液位突然降低或發生溢流，水質數據發生急劇變化而不能達到控制參數等。
2. 跑水損失的影響
瞬時跑水的影響是：作為日常控制的緩蝕阻垢劑瞬時濃度不能達到要求的控制指標范圍，造成控制的波動，水質惡化，由于不能及時補充所需要的藥劑而在短時間里對系統熱交換設備造成腐蝕、結垢等危害。同時由于此波動而造成藥劑的浪費，系統恢復需要投入更多的財力和人力等。
3. 系統跑水損失發生時的處理方案
如果系統存在長時間的系統水跑損，會造成濃縮倍數偏低，藥劑加入量大，處理成本高，所采取的措施是進行必要的水平衡測試，查找跑水點并堅決予以切除。對于瞬時的水跑損，要組織人力盡快分析原因所在，及時采取沖擊性補充加藥的措施，恢復系統控制所需要達到的水質關鍵指標的控制要求，防止由于波動而引起的腐蝕結垢、微生物大量繁殖等的沖擊危害。
