浅谈热电系统循环冷却水治理措施

发表时间:2021/8/9   来源:《探索科学》2021年7月上13期   作者:梁俊毅
[导读] 循环冷却系统是发电机组的重要组成部分,循环冷却水水质影响机组的安全、稳定运行。通过分析车间循环水系统现状,对热电系统循环冷却水水质进行监控和化验,并分析各项水质指标,提出了循环水系统水质综合治理措施。

广西柳州钢铁集团有限公司  梁俊毅   广西柳州 545006

【摘要】 循环冷却系统是发电机组的重要组成部分,循环冷却水水质影响机组的安全、稳定运行。通过分析车间循环水系统现状,对热电系统循环冷却水水质进行监控和化验,并分析各项水质指标,提出了循环水系统水质综合治理措施。
【关键词】循环冷却系统;水质;综合治理
Treatment Measures for Circulating Cooling Water in Thermal Power System
LIANG Junyi
 ( Guangxi Liuzhou Iron and Steel Group Corporation, Liuzhou, Guangxi 545006, China)
【Abstract】 The circulating cooling system is an important part of the generator set. The quality of circulating cooling water affects the safe and stable operation of the unit.The current situation of the circulating water system in the workshop was investigated. The circulating cooling water quality of the thermoelectric system was detected and analyzed. The comprehensive governance of the circulating water system was proposed furtherly.
【Keywords】 circulating cooling system; the quality of water; comprehensive governance
        循环冷却水中粉尘与碳酸钙等含量高,极易造成水质差,有粘泥,处理不当冷却塔系统较容易结垢,对冷却系统管路产生腐蚀。结垢腐蚀还会导致管路传热性能差,最终影响机组冷却系统的热交换效率下降,易造成机组端差高,直接影响到排汽温度升高。同时,对油系统与发电机空冷系统也有一定影响,严重时会使凝汽器真空下降,提高汽轮机汽耗,降低汽轮机的出力,提高发电成本[1]。
        1循环水系统现状
        某钢厂热电车间共有三个发电站点,共有4个循环水系统,其中一号热电站1#循环水系统保有水量约8800m3、一号热电站2#循环水系统保有水量约2500m3、二热电循环水系统保有水量约11000m3、三热电循环水系统保有水量约10000m3。与一般火电厂不同的是,热电车间所有站点位于钢厂的生产区域内,系统周边区域为烧结料场、耐材气烧窑、钢渣厂,粉尘、垃圾、铁屑、矿粉等杂质较容易进入循环水系统,通过凝汽器等设备检修开盖后发现,设备内部热交换频繁的部位结垢情况较为严重。为此,车间根据循环水系统制定化学加药方案,增加投加化学药剂的处理方式,见表1,其分别为:缓蚀阻垢剂RP—98、杀菌剂QY202、东方启林,同时车间安排了多次停机针对凝汽器等设备进行清洗,机组发电负荷有所提升,但清洗后真空能够保持维持的时间有限,问题仍然没有解决。

       


        2 热电系统循环水水质监控分析
        为了分析出循环水结垢原因,对热电循环水池以及补充水的水质的进行监控和分析化验,如表2所示,数据均为每个监测项目的月均值,可作为水质趋势情况的大致判断参考。

      
        从表2中可以看到pH控制满足6.8~9.0的指标范围,未见异常。车间使用的缓蚀阻垢剂属有机膦系复合阻垢剂,为避免在高浓缩倍数下其在系统中水解从而形成磷酸钙Ca3(PO4)2、磷酸镁等硬垢,对结垢控制引起反作用,通常根据其有效成分的含量以及药剂使用的经济性规定其使用浓度,从水质监测数据来看,药剂投加量满足要求,达到4~10mg/L的指标范围。阻垢剂的作用原理:一是不论有机或无机阻垢剂溶于水后,可和溶液中的钙、镁离子发生化学反应,生成新的稳定物质,提高水中钙、镁离子的允许浓度;二是通过吸附作用将污垢晶粒包裹起来,阻止晶粒增长,使污垢晶粒处于分散状态悬浮于水中;三是具有一定的絮凝作用,将悬浮的粘泥颗粒吸附形成低密度的絮状物,通过适当的排污排出[2]。
        总硬直接反应水中钙、镁离子的总量,从检测数据可以看出,我厂各热电循环水系统总硬部分月份偏高,特别是具有明显的波动大不稳定现象,从月监测均值就可见一热电总硬波动幅度达180mg/L,如此大而且频繁的变化率可见我们的循环水处于极其不稳定的状态,造成不稳定的原因主要有几方面:
        (1)补水水源的水质不稳定,由于使用工业中水作为主要补水水源,而中水是由各废水站截流各生产厂的废水进行处理后所得来,其水中的物质时时多变,进入循环水系统后必定造成水质变化。
        (2)系统补、排水量的不稳定,造成循环水系统浓缩倍数的不稳定,浓缩倍数的变化将直接影响循环水质的稳定性,循环水的硬度无论高、低,其在系统中经过一定周期的循环往复后,逐渐会通过自然选择形成性质稳定的水体,配以化学药剂的作用,可控制其结垢趋势;但如果补、排水量不稳定,势必会打破循环水质平衡,试想,假设盲目的加大补水量必定会携带更多的重碳酸盐(HCO3-)进入循环水系统,让系统中已通过反应而逐渐稳定或减少的重碳酸盐(HCO3-)得到补充,而重碳酸盐恰恰是导致结垢形成CaCO3、MgCO3的主要盐类,没有适量的排污或补水量也会造成循环水盐分的浓缩,过高的浓缩倍数下循环水的硬度急剧升高,也会导致水的特性向结垢趋势偏移,且浓度过高还会导致滋生细菌造成大量粘泥、污垢的形成,因此,维持循环水的稳定性,补、排水量和浓缩倍数的控制极为重要。
        总铁(mg/L)含量均小于1.0 mg/L,可见系统腐蚀不太严重。 浊度指标从1-7月份均超过了20NTU的标准,受环境的影响,热电循环水周边区域石灰窑、皮带廊等设施较多,厂区内货车经过掀起的扬尘都有可能导致循环水浊度偏高,尤其石灰窑的生石灰(CaO)更是对循环水质影响严重。对于间冷开式循环水系统,且不锈钢换热设备传热面水侧壁温不大于70℃,冷却水出水温度小于45℃的循环水系统,氯离子(Cl-)含量要求控制在700 mg/L以内,我厂汽轮机组运行时排汽温度一般控制在60℃以内,循环水出水温度小于45℃,循环水氯离子(Cl-)含量基本处于200 mg/L的范围内,满足工业循环水设计规范要求。
        3 循环水系统水质综合治理措施
        通过化验分析循环水水质情况得出,影响循环水结垢的主要因素是硬度和浊度,对此制定了动力厂循环水综合治理方案如下:
        (1)增加热电循环水系统补水系统,并且改用原水作为补水水源。原水性质稳定,其总硬基本处于60~80mg/L,拥有稳定的补水水源后,将循环水总硬控制在250~300mg/L,浓缩倍数稳定在3~3.5,系统补水管加装流量计,便于补排水量的精准调节。通过现有原水管道从公司原水管网接入,将原水连通管道扩大。
        (2)在冷却塔至循环泵水池的回水渠上安装间隔偏密的一组格栅,车间制定管理制度,进行定期轮流清理格珊上的杂物,如图1所示。

            

        图1 新安装格栅清理图
        (3)定期开展淤泥治理。通过现场查看,冷却塔中的淤泥深度超过40cm,按照生产和检修计划,利用系统全停的机会,对热电系统循环水池、冷却塔水池池底进行清淤,以改善浊度情况。
        (4)增加旁流过滤系统。为了控制循环水的浊度,通过采用旁流处理的方式,即在循环水系统中增加旁滤器,不间断对循环水中的杂质进行过滤从而达到降低浊度的目的。
        (5)冷却管清洁度的保持,除了上述通过治理水质以外,很大程度上还要通过系统增加在线清洁装置或设备,以达到在线清洁的效果,所以必须要改造胶球系统,增加循环水二次滤网。
        4结论
        热力系统所需的水质要求非常严格,循环冷却水系统时是保证锅炉、汽轮机等发电设备安全、稳定生产的关键。在运行过程中,需要加强循环冷却水结垢控制,定期开展水质监控分析,根据检测结果相对于采取综合治理措施,保证循环冷却水水质。
【参考文献】
[1]田保臣. 凝汽器真空度低的原因分析及处理分析[J]. 城市地理, 2014, (16): 204.
[2]张巧玲, 赖川. 阻垢剂作用机理研究进展[J]. 四川文理学院学报, 2020, 30(02): 18-23.
作者简介:梁俊毅(1986-),男,硕士研究生学历,中级工程师,现从事热能技术管理工作。

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