循环冷却水的结垢控制

1、12-6循环冷却水处理字体【大【中【小冷却水的循环使用过程中，通过冷却设备的传热与传质，循环水中的Ca2+、mg 2+、Cl-、SO42-等离子、溶解性固体、悬浮物相应增加，空气中的污染物等可进入循环水中，使 微生物繁殖和循环冷却水系统的铜管产生结垢、腐蚀，造成凝汽器传热效果恶化和水流截面减少。其后果主要表现为：(1) 铜管水的阻力增加；(2) 在设备扬程相同的情况下，冷却水的流量减少；(3) 使凝汽器进出口的冷却水温差加大；(4) 以上均导致凝汽器凝结水温升高，凝汽器的真空恶化。当出现上述现象时，就应对循环冷却水予以判别。一、水质判断在热电厂凝汽器循环冷却系统中形成的水垢，通常只有碳酸盐类，

2、这是因为 Ca(HCO 3)2易受热分解生成难溶的 CaCO 3，反应式如下Ca(HCO 3)2tCaCO 3 J +CO 2+H 20(12-36)尤其在循环冷却系统中，它有蒸发和浓缩的作用，因此也容易生成水垢。循环水中是否有 CaCO 3析出，都会从水质表现出来，因此要用水质来判断。水质判断 的主要方法有：1. 饱和指数法又称朗格里尔(Langlier)指数法它是水的实测pH值减去同一种水的碳酸钙饱和平衡时的pH值之差数。即IL=pH 0-pH s(12-37)式中I L饱和指数；pHo水的实测pH值；pH s水在碳酸钙饱和平衡时的pH值。当lL0时，有结垢倾向，当Il= 0时，不腐蚀不结

3、垢，当lLO，此时产生 Ca3（PO4）2结垢。 循环水中加入聚磷酸盐阻垢剂后，可控制在lp1.5，以避免生成磷酸钙垢。如循环水水温为40 C,水中Ca2+及PO43-的浓度分别为 24mg/L 和6mg/L ,由图12-26 可知，Ca因 素9.7 , PO4因素8.3 , （Ca因素+PO 4因素）为18.0 ,可查出18与40 C线的交点为 pH p =6.9。此时循环水中的 pH值小于6.9，则不产生磷酸盐水垢。4. 极限碳酸盐硬度极限碳酸盐硬度是指循环冷却水所允许的最大碳酸盐硬度值，超过此值会生成碳酸盐 垢。此允许值应由相似条件的模拟试验后决定。无上述条件时，可按下列经验公式计算：H

4、 _ 17 一77 I 10 J(12-41)式中Hew循环水极限碳酸盐硬度，mmol/L;O补充水的耗氧量，mg/L;t循环水最高温度，C。当 t40 C时仍按t=40 C计；Hy补充水的非碳酸盐硬度，mmol/L 。上式适用于耗氧量 H cw , 结垢(12-42)XH z WH cw，不结垢(12-43)式中 浓缩倍率， =H cw , Cl/H ma , Cl;Hcw, ci循环水中Cl-的质量浓度，mg/L;Hma, ci补充水中Cl-的质量浓度，mg/L;Hz补充水碳酸盐硬度，mmol/L。二、循环冷却水处理1. 循环冷却水水质指标循环冷却水水质指标见表12-33。表12-33 循

5、环冷却水水质标准序号项目单位要求及使用条件允许值危害1悬浮物mg/L根据生产工艺要求确定W 20过量会导致污泥危害和腐蚀换热器为板式、翅片管式、螺旋板式W 102：pH值根据药剂配方确定7.0 9.23甲基橙碱度(以CaCO 3计)mg/L根据药剂配方及工况条件确定W 5004Ca2+mg/L根据药剂配方及工况条件确定30 200结垢5Fe2+mg/L0.56Cl-mg/L碳钢换热器 1000强烈促进腐蚀反应，加不锈钢换热器300速局部腐蚀，主要是缝隙腐蚀、点蚀和应力腐蚀开裂7SO42-mg/L(SO 42-与 Cl-)之和 1500是硫酸盐还原菌的营养对系统中混凝土材质的要求按液、浓度过高会

6、岀现现行的岩土工程勘察规硫酸GB钙的沉淀50021 94规定执行8硅酸mg/L 175出现污泥沉积及硅垢(Mg 2+)与(SiO 2)乘积150009游离氯mg/L在回水总管处0.5 1.0续表序号项目单位要求及使用条件允许值危害10石油类mg/L5附于管壁，妨碍传热，阻止缓蚀剂与金属表面接触，是污垢黏结剂，营养源炼油企业1011含盐量（以电导率计）卩 S/cm 3000腐蚀、结垢随含盐量增加而递增12Mg2+mg/L(Mg 2+)与(SiO 2)乘积15000产生类似蛇纹石组成污垢，黏性很强13铁和锰mg/L补充水中（特别是预膜时） 0.2 0.5催化结晶过程，本身可（总铁成为黏性很强的污量

7、）垢，导致局部腐蚀14Cu2+mg/L补充水中（碳钢设备） 0.1产生点蚀导致局部腐蚀mg/L补充水中（铝材） 4015ai3+mg/L补充水中W1 3起黏结作用，促进污泥沉积16PO43-mg/L根据磷酸钙饱和引起磷酸钙沉淀指数进行控制17异养菌个/mL5 X 10 5产生污泥和沉积物，带来腐蚀18黏泥量mL/m 34循环冷却水处理可以概括为去除悬浮物、控制泥垢及结垢、控制腐蚀及微生物等四个方 面。其处理容见表 12-34表12-34循环冷却水处理方法处理问题说明处理方法1.水中悬浮物：悬浮物的主要来源：1.对粗大悬浮物采用格网过滤(1)粗大的悬浮杂质1.从空气及补充水中进入2.混凝沉淀(2

8、)灰尘、泥土2.补充水处理后的生成物残余部分3.对细小悬浮物采用过(3)藻类、微生物3.生产过程中对循环水的污染滤设备矶花4.在循环系统中，由于化学反应及其4.采用杀菌灭藻剂(5)其他无机及有机的杂他作用产生的悬浮物，如腐蚀产物及质粘垢脱落等2.管道及设备上的沉积物：1.泥垢是以悬浮杂质泥土等为主要成1.泥垢的控制：(1)泥垢分的沉积物(1)加分散剂盐垢2.盐垢是以盐类为主要成分的沉积(2)加混凝剂、沉淀、过1) CaCO 3物，滤2) CaSO 4由于循环水中盐类的浓缩、 投加磷酸2.盐垢的控制3)Ca 3(PO 4)2盐(1)加酸4)MgSiO 3淀产以及工艺物料渗漏引起盐类成分沉(2)加

9、二氧化碳污垢生的(3)软化或除盐(4)加阻垢分散剂3.污垢是以微生物繁殖为根本原因所(5)采用电子式水处理器产生的沉积物3.污垢控制用杀菌剂3.金属腐蚀金属酸腐蚀是由于从空气中进入水的金属腐蚀的控制：金属腐蚀由电化学、微生H2S、SO2等腐蚀性气体以及酸的污(1)加缓蚀剂物、酸引起染所引起(2)加杀菌剂中小型热电厂的循环冷却水处理，对于悬浮物处理常用的方法是澄清过滤；对于盐垢和金属腐蚀的控制常用的是加阻垢剂和缓蚀剂；对于藻类的处理常用的是加杀菌剂。2. 结垢控制循环水中产生的盐垢以碳酸钙垢为最常见，危害最大。为防止碳酸钙垢可采用下列水处理方法：(1) 用石灰软化去除致垢盐分。(2) 限制循环水

10、中致垢盐分，主要是碳酸钙的浓度。一般用限制循环水浓缩倍率的方法， 也可用碳酸盐硬度较小的水作为补充水。(3) 将难溶的碳酸钙加酸后转变为溶解度高的盐类。(4) 加入阻垢剂，提高循环水的极限碳酸盐硬度，使碳酸钙晶体畸变，并起分散螯合作 用，从而达到阻垢目的。(5) 控制产生结垢的各种物理化学因素，如适当降低水温差，降低热负荷，避免过高的 pH值和提高水流流速等。(6) 采用物理水处理法，使循环水通过磁场、高压静电场或低压电场的作用，将水中的 杂质变成松散的泥渣或软垢随排污排出。常用的阻垢剂有聚磷酸盐、有机磷酸(盐)、聚丙烯酸等。聚磷酸盐不仅是阻垢剂，而且还是缓蚀剂，它的阻垢缓蚀作用随分子结构中P

11、2O5含量的不同会有所差异。采用六偏磷酸钠作阻垢剂时，循环水的极限碳酸盐硬度，可按下式计算：Hew = 6-0.15H z(12-44)其加药量，一般控制在 15mg/L围，碳酸盐硬度较高的水可采用上限。聚磷酸盐在 水中会分解生成正磷酸盐，它与水中的Ca2+渐渐反应形成沉积物，使水中磷酸盐含量降低，增大加药量。此外，正磷酸根是微生物的营养物质，会促进冷却水中微生物的生长，这是应 用聚磷酸盐时必须注意的问题。有机磷酸(盐)具有阻垢和缓蚀双重作用。国主要使用有羟基乙叉二膦酸(HEDP)、乙二胺甲叉膦酸(EDTMP)、氨基三甲叉膦酸 (ATMP)。作为阻垢剂与磷系药剂配合使用时， 有机磷酸(盐)可与

12、聚磷酸盐同时使用，获得增效作用。一般在采用有机磷酸(盐)作为阻垢剂使用时，投加量为 15mg/L，当有机磷酸 (盐)投加量接近5mg/L 左右时，其所能维 持的极限碳酸盐硬度增加值有限，因而过分加大剂量的意义不大。其极限碳酸盐硬度的参考值分别为：氨基三甲叉膦酸 (ATMP)极限碳酸盐硬度9mmol/L 。乙二胺甲叉膦酸(EDTMP)极限碳酸盐硬度 8mmol/L 。羟基乙叉二膦酸(HEDP)极限碳酸盐硬度8mmol/L 。聚丙烯酸不仅有良好的阻垢性能，还能对非晶状的泥土、 粉尘和腐蚀产物以及生物碎屑等起分散作用。在与磷系药剂配合使用时，聚丙烯酸钠的一般用量为15mg/L，用量不宜过高，如超过5

13、mg/L时，会在换热器表面生成聚丙烯酸钙的沉淀，结成硬垢，且不易清 除。3. 腐蚀控制这里着重介绍对凝汽器铜管的防蚀问题。凝汽器铜管的防蚀有多种方法，除投加缓蚀剂外，常用的方法还有造膜法，造膜常用的溶液为硫酸亚铁，将硫酸亚铁水溶液通过凝汽器铜管，使铜管壁生成一层含有铁化合物的保护膜，从而防止冷却水对铜管道腐蚀。硫酸亚铁造膜有一次造膜法和运行中造膜法。（1）一次造膜法。一次造膜法就是在凝汽器停运的条件下，将硫酸亚铁溶液通过凝汽器铜管，进行专门的造膜运行。 此法适用于新通过投入运行以前和通过检修后的启动前。要形成良好的膜，造膜前铜管的表面状态是一个很重要的因素。铜管表面有附着物是不利于造膜的，必须清洗干净。新铜管表面可用1%NaOH 溶液冲洗2h，后用水冲洗至出水用酚酞指示剂试验时不显红色，或经清洗后再用NaCI溶液冲洗。这样的铜管表面在用硫酸亚铁造膜 时，可以得到性能较好的膜。常用的造膜条件如下：1）FeSO 4 浓度： 含 FeSO 4 7H 20250 500mg/L 或 Fe2+ 50 100mg/L;2）溶液pH值：56.5（用Na3PO4或Na2CO3来调整）;3）溶液温度：室温或3040 C ;4）溶液循环流速：0.10.