简介
循环水系统的功能是将冷却水（海水）送至高低压凝气器去冷却汽轮机低压缸排汽，以维持高低压凝气器的真空，使汽水循环得以继续。另外，它还向开式水系统和冲灰系统提供用水。
例如某电厂机组配一套循环水系统，包括2台50%容量循环水泵、4台循泵动叶控制油泵、3台冲洗泵、4个拦污栅、4个旋转滤网、1个耙草机和两套胶球清洗装置。系统基本流程为：海水吸取井→循泵房前池→拦污栅→旋转滤网→循泵→出口电动蝶阀→供水管路→低压凝汽器→高压凝汽器→回水管路→虹吸井→排水工作井→排入大海/大江。
术语解释
2.1常用术语解释
2.1.1补充水:对于因冷却塔蒸发,排污,风吹(飞溅)而从循环冷却水系统中损失的水量,进行必要的补充的水叫补充水。
2.1.2蒸发损失:在敞开式循环冷却水系统中热的循环冷却水在冷却塔中因蒸发而被冷却,在此过程中损失的水量叫蒸发损失。
2.1.3风吹损失:通风时，气流从系统中带入大气中所损失的水量。
2.1.4排污或排放率:为维持系统中一定的浓缩倍数而排放的水量。
2.1.5冷却范围或温降度:冷却塔入口和集水池出口之间的温度差。
2.1.6循环量:系统中循环水的量,它是时间的函数。
2.1.7浓缩倍数(K):冷却水在循环过程中由于蒸发损失,水中所含的溶解盐类不断在循环冷却水系统中浓缩,使冷却水中的含盐量高于补充水含盐量,两者的比值称浓缩倍数。
2.1.8系统容积:敞开式冷却水系统中所有水容量的总和,包括冷却塔集水池的有效容积和系统管道.换热设备水侧容积等。
2.1.9总溶固:水中所有溶解物质的量之和。
2.1.10碱度:水中的重碳酸盐,碳酸盐及氢氧化物之和。
2.1.11Rs稳定指数:用于判断水的结垢.腐蚀趋势。
2.2术语缩写:
2.2.1补水率:M
2.2.2蒸发损失:E
2.2.3风吹损失:D
2.2.4排污或排放率:B
2.2.5冷却范围或温降度:△T
2.2.6循环量:R
2.2.7浓缩倍数:K
2.2.8系统容积:HC
2.2.9总溶固:TDS
2.2.10Ryznar稳定指数:I.S
2.3.计算:
2.3.1浓缩倍数:
K=（循环水中电导或K+或Na+）÷（补充水中电导或K+或Na+）
2.3.2补充量:
M=E×K/（K-1）
M=B+E+D
2.3.3排放量:
B=E÷K×△T
2.3.4每周期的时间=HC÷R
2.3.5蒸发量:
E=R×/r
r(蒸发潜热)=573(千卡/公斤)43℃
574(千卡/公斤)40℃
577(千卡/公斤)35℃
2.3.6风吹损失:
D=R×0.1%
大型工况
热电联产135MW的机组的循环冷却水主要是为凝汽器装置配套，补充水采用地下水和从蒸汽加热器末端出来的凝结水。循环冷却水使用的目的是能有效地节约水资源、减少热污染，但循环冷却水在不断蒸发浓缩过程中，水中的有害离子成倍增加，再加上天气风沙灰尘，冷却塔在室外长年受阳光照射，风吹雨淋，灰尘、杂物的飘落，会产生结垢、腐蚀和微生物的滋生，由此而产生的污垢将堵塞输水管线，引起腐蚀穿孔、换热效率下降等一系列水质危害，威胁装置的正常运行。
为防止设备产生结垢、腐蚀现象，确保系统安全、高效地运转，必须对循环冷却水进行水质稳定处理。
由于热电厂循环冷却水具有循环量大，热介质温度高，换热材质单一的特点。本方案是针对贵厂使用的水质特点、现场工艺参数以及热电厂以前所用药剂使凝汽器结垢，结合我们为国内诸多电力行业循环冷却水处理经验，经试验筛选出一个适合于贵厂循环冷却水水质的处理方案，以供选用。
本处理方案是针对电厂循环水为中硬度的水质及工况特点而制定的。本方案包括循环冷却水系统的正常运行的化学处理和微生物控制药剂的配方、药剂投加方法，控制指标及处理效果的技术标准等。
基本参数
系统名称系统参数
循环水量R：（m3/h）夏季38208、冬季29418
系统容量V：（m3）6800
蒸发量（m3）夏季666.81、冬季513.40
补充水量（m3）夏季889.08、冬季684.53
进出口温差⊿t：（℃）8-12
换热器材质不锈钢
浓缩倍数K3.5-4.7
加酸问题
常规循环冷却水系统加药加酸处理，虽然能够起到一定的作用，但是要达到理想的效果，距离系统常年无垢运行还有很大的差距，问题主要有三种，即腐蚀、结垢和微生物粘泥问题，通常这些问题是综合存在的。
4.1腐蚀
腐蚀即金属和它所存在的环境之间的化学或电化学反应而引起金属的破坏现象。在冷却水系统中，腐蚀主要以氧腐蚀为主，这种腐蚀反应在敞开式循环冷却水系统中引起的危害，除了使系统的输水管线、水冷设备的寿命减少及损坏等直接的损失之外，同时由于腐蚀产生的锈瘤，也会引起水冷器传热效率下降或管线阻塞等问题.
4.2结垢
结垢是指在水中溶解或悬浮的无机物，由于种种原因，而沉积在金属表面。敞开式循环冷却水系统的结垢主要成分有CaCO3和腐蚀产物二种，由于缓蚀剂的使用使腐蚀产物大大减少，而以CaCO3垢、
Ca3(PO4)2垢及锌垢为主要成份。垢的产生会引起水冷设备换热效率下降，管线的阻力增大，导致循环水量减少或列管的堵塞等。敞开式循环冷却水系统中影响结垢的主要因素是冷却水pH、Ca、总碱度、水温、流速及金属表面状况等。
4.3粘泥问题
粘泥问题主要指的是换热器等内壁附着的粘性的污物，主要由细菌及藻类等微生物分泌产物同时粘附了水中悬浮杂质而形成。生物粘泥产生的后果与结垢一样会影响传热，堵塞列管，引起局部的腐蚀等危害。影响粘泥生成主要因素与水温、pH、溶解氧、营养源及金属表面特性等有关，工艺物料泄漏对生物粘泥繁殖更为有利。
4.4其它离子的危害
系统的金属管线还会因其它的离子如氯离子和硫酸根离子的存在而引起危害，CL-和SO42-均属强腐蚀性离子，特别是氯离子由于其半径小，容易穿透钝化膜表面的细孔而产生点蚀现象。
以上提到的各种问题可能在冷却水系统运行中综合存在，而且随着浓缩倍数的增加而更加严重。针对不同的水质及设备型式，采取切合实际的水处理方案，确保装置及水冷设备安全经济运行。
水质趋向
5.1补充水水质分析报告（2004.02.10现场水样分析数据）
项目单位数据项目单位数据
PH值8.06钙硬度mg/L108.05
Cl-mg/L56.04总硬度mg/L170.11
总铁mg/L0.04总碱度mg/L97.23
颜色无色透明电导us/cm489
浊度NTU0.4
注：总硬度、钙硬度、总碱度的单位以CaCO3计。
5.2水质倾向判断依据
以系统补充水质数据为基础，采用雷诺兹稳定指数判断，判断依据：
3.7
Rs=6稳介
6〈Rs〈7.5腐蚀倾向Rs〉7.57严重腐蚀
5.3水质倾向判断
我们计算了原水及不同浓缩倍数时循环水的稳定指数，以指导水处理药剂配方的筛选和水处理运行方案的制定：
浓缩倍数温度K=1K=2K=3K=4K=5
PH循40℃8.0610.5710.6610.7610.85
PHs40℃7.546.986.606.406.20
稳定指数Rs40℃7.023.392.542.041.55
结垢腐蚀倾向腐蚀严重结垢严重结垢严重结垢严重结垢
注：PH=6.78+0.204PH补+0.094K+0.0022M补
PHS=9.3+A+B-C-D
RS=2PHS-PH
PH-水的实际PH值
PHS-水的饱和PH值
RS-稳定指数
M-总碱度
5.4水质判断分析
根据水质倾向判断可以看出，系统补充水为腐蚀型水质，随着浓缩倍数的提高水质呈严重结垢趋势，浓缩倍数达5倍时，钙硬+碱度之和约为1000mg/L左右，已是水质控制的边界条件；腐蚀性氯离子随着浓缩倍数的提高，也随之升高，故应选择以分散阻垢为主，兼顾缓蚀双重功能的自动消垢净。
综合考虑系统实际运行参数，补充水性质，药剂承受极限、热负荷以及各种可能发生的变数，我们推荐浓缩倍数最高控制<4.7倍，正常运行时可控制在3.5-4.7倍,既可保证处理效果、控制直接处理成本，又节约用水、减少排污。
正常方案
6.1自动消垢、阻垢、钝化、缓蚀方案
6.1.1自动消垢净配方及投加浓度
药剂配方投加浓度
自动消垢净3000–3500ppm
6.1.2自动消垢净的投加方式
1、排除系统原有水处理药剂；当循环冷却水系统准备将系统中原有药剂更换为本品时，应停止一段加药时间。通常停药时间按系统中原药剂残余浓度≤0.1ppm计算即可。
计算方法如下：
停药时间≥（ln系统原药剂规定浓度－ln系统原药剂残余浓度）×系统总容积
系统总补水量
单位：停药时间:小时系统总容积:m3系统总补水量:m3药剂浓度:ppm
一般在停止加药后，系统内的残余药剂浓度≤0.1ppm，即可认为已完成系统中原药剂的清除。
2、首次投加药剂：本品正常使用浓度3000～3500ppm，我们规定药剂浓度为3500ppm，并投加和维持这一浓度。
首次投加药剂，是使系统中的药剂浓度，迅速达到水处理药剂的浓度规定值。
首次投加药剂量计算方法如下：
首次投加药剂量=系统总容积×规定药剂浓度（单位：公斤）
1000
按照6800立方保有水量的药剂量，每个立方按上级3.5公斤添加，药剂初次加药量为：6800*3.5=23.8吨。
3、日常加药：
采用间断排污间断加药的方式，目的是保持系统中的药剂量。传统的连续排污连续加药和连续排污间断加药的投加方式使药剂浓度不稳定，波动范围较大，易产生诸多问题，不建议采用。
加药量时按照排污量计算，一般按照补充水量的80—100PPm来计算，本系统
加药时，药剂直接加入冷却水池循环水泵进口处，远离排水口处，以免药剂被直接排走。
每年日常加药量：6800*365*0.8=19.8吨
每年日常加药量：24.8+19.8=44.6吨。
6.2杀菌灭藻方案
6.2.1杀菌灭藻配方及投加浓度
药剂配方投加浓度
氧化性杀菌剂25—30mg/L1次/7天
非氧化性杀菌剂1100—150mg/L1次/30天
非氧化性杀菌剂2100—150mg/L1次/30天
注:投加剂量由下式计算:
投加剂量=系统容积×投加浓度÷1000（kg/次）
6.2.2杀菌灭藻剂的投加方式
氧化性杀菌剂，冲击性投加，可直接加入集水池中，每周1次,每次25—30mg/L。
为防止细菌产生抗药性，每月各投加非氧化杀菌剂、非氧化杀菌剂一次，投加浓度为100—150mg/L。具体投加频率也可根据现场菌藻监测进行调节。投加时冲击式投加，系统密闭运行24-48小时后，视循环水浊度情况对循环水进行置换。
非氧化杀菌剂、在投加时，应与氧化性杀菌剂错开投加，以避免影响药效。
指标分析
正常运行主要控制指标及分析频率
项目控制值分析频率
PH7.0-9.01次/4小时
M-碱度(以CaCO3计)mg/l<4501次/4小时
钙硬(以CaCO3计)mg/l<5001次/4小时
氯离子mg/l<2641次/4小时
浊度NTU<201次/4小时
总磷PPM4-61次/4小时
浓缩倍数3.5-5
注:上表中PH、钙离子，氯离子，浊度超出控制值，加大排污。
药剂浓度超标时调节加药量。
八、处理技术标准
GB50050-2007国家标准
项目GB50050-2007标准值
具体指标分为开式系统和闭式系统，建议查阅标准
不锈钢mm/a≤0.005
污垢热阻m2·K/W≤3.44×10-4
污垢沉积速率mcm≤25
异养菌总数个/ml≤1×105
粘泥量ml/m3≤4
药剂估算
9.1估算依据：
正常用药剂数量以每年生产运行360天计算。
系统循环水量按冬季29418m3/h，系统容量按6800m3计算。
浓缩倍数为4倍时计算。
阻垢缓蚀剂投加浓度按为30mg/L计算；氧化性杀菌剂按投加浓度为25mg/L计算；非氧化性杀菌剂按投加浓度为100mg/L计算。
优化预案
随着现代化工业的快速发展，冷却水的使用不仅用量越来越大，同时大量循环交换设备中存在的水垢由于得不到科学的清洗，导致了能源的消耗和环境的破坏，在设备遭到损害的同时降低了运行效率。冷却水在热交换过程中，由于冷媒流体（冷冻水）吸收了工作流体（冷却水）的热量，使其温度上升，此时原来溶于水中的Ca（HCO3）2和Mg（HCO3）2在温度的作用下析出CO2生成微溶于水的CaCO3和MgCO3。
由于CaCO3和MgCO3的溶解度随温度的上升而下降，从水中结晶析出，当这些结晶物不断地沉积于换热器表面，便形成了很硬的水垢，不但影响了换热效率，同时增加了能耗，甚至还会因冷却水的流量不足和压力降低导致停机、停产。但长期以来传统的清洗工艺及处理方法：如机械方法（刮、刷）、高压水、化学清洗(酸洗)、阻垢等等，在不能有效解决问题的同时对设备本身以及人体、环境造成严重损害。
一、前期控制之——自动自清洗水过滤器
应用目的及价值：从源头上实施控制，可最大限度的保证系统的良好运行，减少损失。
水系统中的灰尘有三个来源，第一个就是补给水中包含的如沙石、藻类、淤泥、树叶及微生物。另一个来源包括所产生的副产品，如垢及氧化铁。第三个来源是在开敞表面聚积的空气中的微粒。因此如何通过有效的手段从源头加以控制，以保证系统的良好运行并减少后续的损失其意义尤为重要。
应用目的及价值：奥瑞沃水过滤器从源头上实施控制，可最大限度的保证系统的良好运行，减少损失。
在以下行业得到全面认可：空调、化学、塑料、食品、煤矿、钢铁、汽车、造纸、制药、热电厂、污水处理等；
在任何比重下去除固体：沙粒、藻类、淤泥、花粉、微生物、昆虫、垢、绣、贝类等等；
几乎从任何来源：冷却水、过程水、再利用水、冲洗水、灌溉水、雨水等等；
用于保护：换热器、空压机、喷嘴、仪器、泵密封等等。
案例介绍：
钢铁、冶金行业熔炼车间的连铸机喷嘴及轧钢机的轧辊冷却喷嘴堵塞是最常遇见的问题。由于微细喷雾要求，这些地方的喷嘴堵塞最普遍。经过讨论。最初的想法是为主工艺供水母管加装大型系统过滤包。对所有水进行过滤以达到微细喷雾应用的微米级要求的成本是非常高昂的。
经过认真的考虑和对整个系统的综评后决定使用替代方案，即在特定位置安装根据应用要求设计的过滤器，此方法比较经济有效。但是，有一个担心，那就是关于系统的一体性和不同过滤位置部件的交替性。考虑到这一点，奥瑞沃提供了一完整系统：过滤器、集合管及所有必需阀门、硬件及垫圈都预先组装和预制好，只需要连接入口、出口、回流（反冲洗）及电源。集合管的准备与复盖都非常仔细。
每一系统都包括奥瑞沃，1320加仑/分钟，OR-08-PS组合件和奥瑞沃，660加仑/分钟，OR-06-PE组合件，这样在不同系统间几乎可完全交换，从而减少备件存货。
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