1、12-6 循環冷卻水處理 字體 大 中 小冷卻水的循環使用過程中，通過冷卻設備的傳熱與傳質，循環水中的Ca2+、mg2+ 、 Cl-、SO42-等離子、溶解性固體、懸浮物相應增加，空氣中的污染物等可進入循環水中，使微生物繁殖和循環冷卻水系統的銅管產生結垢、腐蝕，造成凝汽器傳熱效果惡化和水流截面減少。其后果主要表現為： (1) 銅管內水的阻力增加; (2) 在設備揚程相同的情況下，冷卻水的流量減少; (3) 使凝汽器進出口的冷卻水溫差加大; (4) 以上均導致凝汽器凝結水溫升高，凝汽器內的真空惡化。 當出現上述現象時，就應對循環冷卻水予以判別。 一、水質判斷 在熱電廠凝汽器循環冷卻系統中形成的水

2、垢，通常只有碳酸鹽類，這是因為 Ca(HCO3)2易受熱分解生成難溶的CaCO3，反應式如下 Ca(HCO3)2CaCO3+CO2+H2O(12-36)尤其在循環冷卻系統中，它有蒸發和濃縮的作用，因此也容易生成水垢。 循環水中是否有CaCO3析出，都會從水質表現出來，因此要用水質來判斷。水質判斷的主要方法有： 1.飽和指數法又稱朗格里爾(Langlier)指數法 它是水的實測pH值減去同一種水的碳酸鈣飽和平衡時的pH值之差數。即 IL=pH0-pHs(12-37)式中 IL飽和指數; pH0水的實測pH值; pHs水在碳酸鈣飽和平衡時的pH值。 當IL0時，有結垢傾向，當IL0時，不腐蝕不結垢

3、，當IL0，此時產生Ca3(PO4)2結垢。循環水中加入聚磷酸鹽阻垢劑后，可控制在Ip1.5，以避免生成磷酸鈣垢。如循環水水溫為40，水中Ca2+及PO43-的濃度分別為24mg/L和6mg/L，由圖12-26可知，Ca 因素9.7，PO4因素8.3，(Ca因素+PO4因素) 為18.0，可查出18與40線的交點為pHP =6.9。此時循環水中的pH值小于6.9，則不產生磷酸鹽水垢。 4.極限碳酸鹽硬度 極限碳酸鹽硬度是指循環冷卻水所允許的最大碳酸鹽硬度值，超過此值會生成碳酸鹽垢。此允許值應由相似條件的模擬試驗后決定。無上述條件時，可按下列經驗公式計算： 推薦精選(12-41)式中 Hcw循環

4、水極限碳酸鹽硬度，mmol/L; O補充水的耗氧量，mg/L; t循環水最高溫度，。當tHcw，結垢(12-42)HzHcw，不結垢(12-43)式中 濃縮倍率，=Hcw，Cl/Hma，Cl; Hcw，Cl循環水中Cl-的質量濃度，mg/L; Hma，Cl補充水中Cl-的質量濃度，mg/L; Hz補充水碳酸鹽硬度，mmol/L。 二、循環冷卻水處理 1.循環冷卻水水質指標 循環冷卻水水質指標見表12-33。 表12-33 循環冷卻水水質標準序號項 目單位要求及使用條件允許值危 害1懸浮物mg/L根據生產工藝要求確定20過量會導致污泥危害和 腐蝕換熱器為板式、翅片管式、螺 旋板式102pH值根據

5、藥劑配方確定7.09.23甲基橙堿度 (以CaCO3計)mg/L根據藥劑配方及工況條件確定500推薦精選4Ca2+mg/L根據藥劑配方及工況條件確定30200結垢5Fe2+mg/L0.56Cl-mg/L碳鋼換熱器1000強烈促進腐蝕反應，加 速局部腐蝕，主要是縫隙 腐蝕、點蝕和應力腐蝕開 裂不銹鋼換熱器3007SO42-mg/L(SO42-與Cl-)之和1500是硫酸鹽還原菌的營養 液、濃度過高會出現硫酸 鈣的沉淀對系統中混凝土材質的要求按 現行的巖土工程勘察規范GB 5002194規定執行8硅酸mg/L175出現污泥沉積及硅垢(Mg2+)與(SiO2)乘積150009游離氯mg/L在回水總管

6、處0.51.0續表序號項 目單位要求及使用條件允許值危 害10石油類mg/L5附于管壁，妨礙傳熱， 阻止緩蝕劑與金屬表面接 觸，是污垢黏結劑，營養 源煉油企業1011含鹽量 S/cm3000腐蝕、結垢隨含鹽量增 推薦精選(以電導率計)加而遞增12Mg2+mg/L(Mg2+)與(SiO2)乘積15000產生類似蛇紋石組成污 垢，黏性很強13鐵和錳 (總鐵量)mg/L補充水中 (特別是預膜時)0.20.5催化結晶過程，本身可 成為黏性很強的污垢，導 致局部腐蝕14Cu2+mg/L補充水中 (碳鋼設備)0.1產生點蝕導致局部腐蝕mg/L補充水中 (鋁材)4015Al3+mg/L補充水中13起黏結作用

7、，促進污泥 沉積16PO43-mg/L根據磷酸鈣飽和 指數進行控制引起磷酸鈣沉淀17異養菌個/mL5105產生污泥和沉積物，帶 來腐蝕18黏泥量mL/m34循環冷卻水處理可以概括為去除懸浮物、控制泥垢及結垢、控制腐蝕及微生物等四個方面。其處理內容見表12-34。 表12-34 循環冷卻水處理方法處 理 問 題說 明處 理 方 法1.水中懸浮物： (1)粗大的懸浮雜質 (2)灰塵、泥土 懸浮物的主要來源： 1.從空氣及補充水中進入 2.補充水處理后的生成物殘余部分 1.對粗大懸浮物采用格網過濾 2.混凝沉淀 3.對細小懸浮物采用過濾設備推薦精選(3)藻類、微生物 (4)礬花 (5)其他無機及有機

8、的雜質3.生產過程中對循環水的污染 4.在循環系統中，由于化學反應及其 他作用產生的懸浮物，如腐蝕產物及粘 垢脫落等 4.采用殺菌滅藻劑2.管道及設備上的沉積物： (1)泥垢 (2)鹽垢 1) CaCO3 2) CaSO4 3)Ca3(PO4)2 4)MgSiO3 (3)污垢1.泥垢是以懸浮雜質泥土等為主要成 分的沉積物 2.鹽垢是以鹽類為主要成分的沉積物， 由于循環水中鹽類的濃縮、投加磷酸鹽 以及工藝物料滲漏引起鹽類成分沉淀產 生的 3.污垢是以微生物繁殖為根本原因所 產生的沉積物1.泥垢的控制： (1)加分散劑 (2)加混凝劑、沉淀、過濾 2.鹽垢的控制 (1)加酸 (2)加二氧化碳 (3

9、) 軟化或除鹽 (4)加阻垢分散劑 (5)采用電子式水處理器 3.污垢控制用殺菌劑3.金屬腐蝕 金屬腐蝕由電化學、微生物、 酸引起金屬酸腐蝕是由于從空氣中進入水的 H2S、SO2等腐蝕性氣體以及酸的污染所 引起金屬腐蝕的控制： (1)加緩蝕劑 (2)加殺菌劑中小型熱電廠的循環冷卻水處理，對于懸浮物處理常用的方法是澄清過濾; 對于鹽垢和金屬腐蝕的控制常用的是加阻垢劑和緩蝕劑; 對于藻類的處理常用的是加殺菌劑。 2.結垢控制 推薦精選循環水中產生的鹽垢以碳酸鈣垢為最常見，危害最大。為防止碳酸鈣垢可采用下列水處理方法： (1)用石灰軟化去除致垢鹽分。 (2)限制循環水中致垢鹽分，主要是碳酸鈣的濃度。

10、一般用限制循環水濃縮倍率的方法，也可用碳酸鹽硬度較小的水作為補充水。 (3)將難溶的碳酸鈣加酸后轉變為溶解度高的鹽類。 (4)加入阻垢劑，提高循環水的極限碳酸鹽硬度，使碳酸鈣晶體畸變，并起分散螯合作用，從而達到阻垢目的。 (5)控制產生結垢的各種物理化學因素，如適當降低水溫差，降低熱負荷，避免過高的pH值和提高水流流速等。 (6)采用物理水處理法，使循環水通過磁場、高壓靜電場或低壓電場的作用，將水中的雜質變成松散的泥渣或軟垢隨排污排出。 常用的阻垢劑有聚磷酸鹽、有機磷酸(鹽)、聚丙烯酸等。 聚磷酸鹽不僅是阻垢劑，而且還是緩蝕劑，它的阻垢緩蝕作用隨分子結構中P2O5含量的不同會有所差異。采用六偏

11、磷酸鈉作阻垢劑時，循環水的極限碳酸鹽硬度，可按下式計算： Hcw6-0.15Hz(12-44)其加藥量，一般控制在15mg/L范圍，碳酸鹽硬度較高的水可采用上限。聚磷酸鹽在水中會分解生成正磷酸鹽，它與水中的Ca2+漸漸反應形成沉積物，使水中磷酸鹽含量降低，增大加藥量。此外，正磷酸根是微生物的營養物質，會促進冷卻水中微生物的生長，這是應用聚磷酸鹽時必須注意的問題。 有機磷酸 (鹽) 具有阻垢和緩蝕雙重作用。國內主要使用有羥基乙叉二膦酸 (HEDP)、乙二胺甲叉膦酸(EDTMP)、氨基三甲叉膦酸 (ATMP)。作為阻垢劑與磷系藥劑配合使用時，有機磷酸(鹽) 可與聚磷酸鹽同時使用，獲得增效作用。一般

12、在采用有機磷酸(鹽)作為阻垢劑使用時，投加量為15mg/L，當有機磷酸 (鹽)投加量接近5mg/L 左右時，其所能維持的極限碳酸鹽硬度增加值有限，因而過分加大劑量的意義不大。其極限碳酸鹽硬度的參考值分別為： 氨基三甲叉膦酸 (ATMP)極限碳酸鹽硬度9mmol/L。 乙二胺甲叉膦酸(EDTMP)極限碳酸鹽硬度8mmol/L。 羥基乙叉二膦酸(HEDP)極限碳酸鹽硬度8mmol/L。 聚丙烯酸不僅有良好的阻垢性能，還能對非晶狀的泥土、粉塵和腐蝕產物以及生物碎屑等起分散作用。在與磷系藥劑配合使用時，聚丙烯酸鈉的一般用量為15mg/L，用量不宜過高，如超過5mg/L時，會在換熱器表面生成聚丙烯酸鈣的

13、沉淀，結成硬垢，且不易清除。 推薦精選3.腐蝕控制 這里著重介紹對凝汽器銅管的防蝕問題。凝汽器銅管的防蝕有多種方法，除投加緩蝕劑外，常用的方法還有造膜法，造膜常用的溶液為硫酸亞鐵，將硫酸亞鐵水溶液通過凝汽器銅管，使銅管內壁生成一層含有鐵化合物的保護膜，從而防止冷卻水對銅管道腐蝕。 硫酸亞鐵造膜有一次造膜法和運行中造膜法。 (1)一次造膜法。一次造膜法就是在凝汽器停運的條件下，將硫酸亞鐵溶液通過凝汽器銅管，進行專門的造膜運行。此法適用于新通過投入運行以前和通過檢修后的啟動前。要形成良好的膜，造膜前銅管的表面狀態是一個很重要的因素。銅管表面有附著物是不利于造膜的，必須清洗干凈。新銅管表面可用1%NaOH溶液沖洗2h，后用水沖洗至出水用酚酞指示劑試驗時不顯紅色，或經清洗后再用NaCl溶液沖洗。這樣的銅管表面在用硫酸亞鐵造膜時，可以得到性能較好的膜。常用的造膜條件如下： 1)FeSO4濃度： 含FeSO47H2O250500mg/L或Fe2+50100mg/L; 2)溶液pH值： 56.5(用Na3PO4或Na2CO3來調整); 3)溶液溫度： 室溫或3040; 4)溶液循環流速： 0.10.3m/s; 5)循環時間： 96h左右。 (2)運行中造膜法。造膜時應每隔24h