溫曉紅，崔紹波

(華電國際鄒縣發(fā)電廠，山東 鄒城 273522)

0 引言

華電國際鄒縣發(fā)電廠#7，#8 1 000 MW機組的循環(huán)冷卻水補水為地表水(微山湖)和城市中水，凝汽器管材為不銹鋼管。2臺機組循環(huán)冷卻水處理全部為敞開式循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，試驗前水質指標主要控制標準為：pH值，8.2～8.7；全堿度，≤4.8 mmol/L；濃縮倍率，≤4.0；不結垢系數(shù)，ΔA≤0.2。另外，還對濁度、Cl-的質量濃度、總磷、硬度以及鈣硬度等項目指標進行監(jiān)測。

水質處理主要以加入硫酸和阻垢緩蝕劑的方法來達到水質穩(wěn)定處理的目的，以保證循環(huán)水系統(tǒng)不發(fā)生腐蝕、結垢等傾向。

原三期2臺600 MW機組循環(huán)冷卻水均采用山東某公司生產(chǎn)的阻垢緩蝕劑進行水質穩(wěn)定處理，取得了良好的效果。但四期工程2臺機組循環(huán)水補水水源發(fā)生改變，由單一水源方式改為2種水源相結合的方式，因此補水水質變得復雜，給現(xiàn)場監(jiān)督、調整帶來一定困難。為了解2種水源作為補充水時加藥量的變化及水質指標對凝汽器管材的影響，利用動態(tài)模擬試驗裝置，對現(xiàn)場補水水樣進行了試驗分析。

1 試驗準備

1.1 補水概況

根據(jù)正常情況下每臺機組涼水塔2種水源補水量的比例，選取2種代表性的水樣配比作為動態(tài)模擬試驗的試驗用水。2種水樣各元素對比見表1。

表1 2種水樣各元素對比

1.2 水質穩(wěn)定劑理化性能檢測

水質穩(wěn)定劑理化性能指標是檢驗水質優(yōu)劣的最基本標準。依照DL/T 806—2013《火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水用緩蝕阻垢劑》的規(guī)定，該試驗首先對水質穩(wěn)定劑的外觀，磷酸鹽(以PO43-計)、亞磷酸鹽(以PO33-計)、正磷酸鹽(以PO43-計)以及固體質量分數(shù)，pH值(1%水溶液)，密度(20 ℃)等項目進行檢測，結果見表2。

表2 水質穩(wěn)定劑檢測結果

從表2可以看出：藥品的所有理化性能指標均符合DL/T 806—2013《火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水用緩蝕阻垢劑》標準的規(guī)定，屬合格產(chǎn)品。

2 阻垢試驗過程

2.1 試驗裝置

試驗采用WKMZ-II型智能動態(tài)模擬試驗裝置。儀器主要參數(shù)為：蒸汽溫度，(100±0.5) ℃；試驗管長度，680 mm；有效傳熱長度，500 mm；進口溫度控制范圍，(30±0.5)～(35±0.5)℃；流量可調范圍，100～1 000 L/h；污垢熱阻測量范圍，0～3.44×10-4(m2·K)/W；進出口溫差，8～12 ℃；循環(huán)水流速，0.6～1.5 m/s；冷卻塔最大冷卻幅度，10～12 ℃。

2.2 試驗過程

依據(jù)HG/T 2160—2008《冷卻水動態(tài)模擬實驗方法》進行試驗。

(1)向#1水箱注入150 kg地表水，加900 mg藥劑；向#1補水箱注入130 kg地表水，加780 mg藥劑。

(2)向#2水箱注入150 kg地表水和中水的混合水，加900 mg藥劑；向#2補水箱注入130 kg地表水和中水的混合水，加780 mg藥劑。

(3)按照試驗操作程序啟動裝置，在試驗過程中不排污，邊濃縮邊自動補水，補水箱中的水用完后重新添加水和藥劑。運行過程中定時檢測循環(huán)水中Cl-的濃度、Ca2+的質量濃度以及堿度和pH值，并通過加硫酸的方法將堿度控制在3.5～4.8 mmol/L。求出換熱管熱阻值后清零(此時換熱管為零熱阻)，再次出現(xiàn)的熱阻為污垢熱阻，這時可停止補加試驗用水，對循環(huán)水進行全面分析(包括硬度、堿度、電導率、pH值、Ca2+的質量濃度以及Cl-的濃度)。試驗結束后，取出#1，#2不銹鋼試驗管觀察內(nèi)部結垢情況。

2.3 試驗評定標準

參照GB/T 50050—2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》，在試驗過程中計算不結垢系數(shù)ΔA和ΔB，并保證ΔA≤0.2，ΔB≤0.5。當試驗結束時取出試管或試片，觀察換熱管內(nèi)部表面的沉積和腐蝕情況，對阻垢腐蝕試驗做出直觀評價。

ΔA=KCl--KCa2+≤0.2 ，

(1)

(2)

2.4 試驗結果

Ca2+的質量濃度、Cl-的濃度、硬度、堿度、電導率以及pH值等試驗數(shù)據(jù)見表3。

表3 阻垢試驗結果分析

從表3可以看出：#1地表水試驗后，Ca2+的極限質量濃度為302.62 mg/L(15.10 mmol/L)，極限硬度為28 mmol/L，堿度控制在4.6 mmol/L以下，pH值為8.80。

#2混合水(地表水∶中水=1∶2)試驗后，Ca2+的極限質量濃度為460.6 mg/L(22.98 mmol/L)，極限硬度為41.20 mmol/L，堿度為4.0 mmol/L，pH值為8.60。

3 旋轉掛片腐蝕試驗

3.1 試驗裝置

采用RCC-1型腐蝕試驗儀。試驗溫度(45±1)℃，試片線速度(0.35±0.02) m/s，試液體積與試片面積比30 mL/cm2，試片(管)端與液面距離應大于2 cm，對每個試驗條件應進行平行試驗，試驗時間120 h。

3.2 試驗過程

(1)首先在試杯中加入適量試驗用水，在試杯外壁與液面同一水平處劃上刻度線。將試杯置于恒溫水浴試驗裝置中，待試液達到指定溫度時，掛入試片。注意使每個掛片(管)均不能與其他試樣及試杯壁發(fā)生碰撞。啟動電動機，使試片(管)按一定速度轉動并開始計時。

(2)試驗過程中令試液自然蒸發(fā)，每隔4 h補加一次除鹽水，使其液面保持在刻度線處，使試液濃度維持恒定。當運轉時間達到指定值時，停止試片轉動，取出試片并進行外觀觀察。對試片進行清洗處理，置于干燥器中4 h后稱重，計算試片(管)的腐蝕速率。

(3)腐蝕速率B的測定，以年腐蝕率計(mm/a)，計算公式為

B=Km/(Atρ)，

(3)

式中：K為腐蝕常數(shù)，K=8.76×104；m為試樣質量變化，g；A為試樣面積，cm2；t為試驗時間，120 h；ρ為金屬密度，g/cm3。

3.3 腐蝕試驗結果

腐蝕試驗結果見表4。

表4 #1， #2試驗水樣腐蝕試驗結果對比

試驗結束后對掛片的表面情況進行觀察。在試液中，TP304不銹鋼管表面均未發(fā)生明顯變化，試管表面光潔如初，試液清澈透明，其平均腐蝕速率為0.000 45 mm/a，符合GB/T 50050 — 2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》中對銅和不銹鋼設備平均腐蝕速率宜小于0.005 mm/a的要求。

4 結論

(1)在試驗水質條件下(地表水)，對于#7，#8機組循環(huán)冷卻水的補水加入6 mg/L的試驗用水質穩(wěn)定劑，極限濃縮倍率可控制在5.45，極限硬度28.03 mmol/L，極限堿度4.5 mmol/L。工業(yè)運行實際控制濃縮倍率在4.60以下(5.45×85%)，硬度和堿度分別控制在25.00 mmol/L和4.50 mmol/L以下，可以達到理想的阻垢效果。

(2)在試驗水質條件(地表水∶城市中水=1∶2)下，其極限濃縮倍率為5.0，極限硬度41.00 mmol/L，極限堿度4.0 mmol/L。運行中實際濃縮倍率應控制在4.30以下，硬度和堿度分別控制在35.00 mmol/L和4.00 mmol/L以下。

(3)當循環(huán)冷卻水(地表水、地表水+城市中水)濃縮倍率為4.0～5.0時，其對TP304不銹鋼管的旋轉掛片腐蝕速率為0.000 45 mm/a，符合GB/T 50050—2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》中規(guī)定的不銹鋼及銅合金平均腐蝕速率應該小于0.005 mm/a的標準。

(4)實際運行中可適當提高循環(huán)水中阻垢緩蝕劑加藥量，使循環(huán)水中總磷的質量濃度控制在4 mg/L左右，堿度控制在3.5～4.0 mmol/L之間，效果會更好。

(5)運行中應注意保持循環(huán)水系統(tǒng)的清潔和凝汽器管材的暢通、無污堵，防止一切雜物進入循環(huán)水系統(tǒng)；保證膠球系統(tǒng)的良好運行，防止粘泥等發(fā)生沉積。

(6)分別取試驗前后5個月Fe3+的平均質量濃度進行對比分析，其中#7塔由194.15 μg/L下降至105.68 μg/L，降低45.57%；#8塔由216.26 μg/L下降至117.72 μg/L，降低45.56%，說明循環(huán)冷卻水的緩蝕能力增強明顯。

參考文獻：

[1]肖作善.熱力發(fā)電廠水處理[M].北京：中國電力出版社，1996.

[2]高秀山.火電廠循環(huán)冷卻水處理[M].北京：中國電力出版社，2001.

[3]HG/T 2160—2008冷卻水動態(tài)模擬試驗方法[S].

[4]GB 18175—2000水處理劑緩蝕性能的測定旋轉掛片法[S].