簡介
循環水系統的功能是将冷卻水（海水）送至高低壓凝氣器去冷卻汽輪機低壓缸排汽，以維持高低壓凝氣器的真空，使汽水循環得以繼續。另外，它還向開式水系統和沖灰系統提供用水。
例如某電廠機組配一套循環水系統，包括2台50%容量循環水泵、4台循泵動葉控制油泵、3台沖洗泵、4個攔污栅、4個旋轉濾網、1個耙草機和兩套膠球清洗裝置。系統基本流程為：海水吸取井→循泵房前池→攔污栅→旋轉濾網→循泵→出口電動蝶閥→供水管路→低壓凝汽器→高壓凝汽器→回水管路→虹吸井→排水工作井→排入大海/大江。
術語解釋
2.1常用術語解釋
2.1.1補充水:對于因冷卻塔蒸發,排污,風吹(飛濺)而從循環冷卻水系統中損失的水量,進行必要的補充的水叫補充水。
2.1.2蒸發損失:在敞開式循環冷卻水系統中熱的循環冷卻水在冷卻塔中因蒸發而被冷卻,在此過程中損失的水量叫蒸發損失。
2.1.3風吹損失:通風時，氣流從系統中帶入大氣中所損失的水量。
2.1.4排污或排放率:為維持系統中一定的濃縮倍數而排放的水量。
2.1.5冷卻範圍或溫降度:冷卻塔入口和集水池出口之間的溫度差。
2.1.6循環量:系統中循環水的量,它是時間的函數。
2.1.7濃縮倍數(K):冷卻水在循環過程中由于蒸發損失,水中所含的溶解鹽類不斷在循環冷卻水系統中濃縮,使冷卻水中的含鹽量高于補充水含鹽量,兩者的比值稱濃縮倍數。
2.1.8系統容積:敞開式冷卻水系統中所有水容量的總和,包括冷卻塔集水池的有效容積和系統管道.換熱設備水側容積等。
2.1.9總溶固:水中所有溶解物質的量之和。
2.1.10堿度:水中的重碳酸鹽,碳酸鹽及氫氧化物之和。
2.1.11Rs穩定指數:用于判斷水的結垢.腐蝕趨勢。
2.2術語縮寫:
2.2.1補水率:M
2.2.2蒸發損失:E
2.2.3風吹損失:D
2.2.4排污或排放率:B
2.2.5冷卻範圍或溫降度:△T
2.2.6循環量:R
2.2.7濃縮倍數:K
2.2.8系統容積:HC
2.2.9總溶固:TDS
2.2.10Ryznar穩定指數:I.S
2.3.計算:
2.3.1濃縮倍數:
K=（循環水中電導或K+或Na+）÷（補充水中電導或K+或Na+）
2.3.2補充量:
M=E×K/（K-1）
M=B+E+D
2.3.3排放量:
B=E÷K×△T
2.3.4每周期的時間=HC÷R
2.3.5蒸發量:
E=R×/r
r(蒸發潛熱)=573(千卡/公斤)43℃
574(千卡/公斤)40℃
577(千卡/公斤)35℃
2.3.6風吹損失:
D=R×0.1%
大型工況
熱電聯産135MW的機組的循環冷卻水主要是為凝汽器裝置配套，補充水采用地下水和從蒸汽加熱器末端出來的凝結水。循環冷卻水使用的目的是能有效地節約水資源、減少熱污染，但循環冷卻水在不斷蒸發濃縮過程中，水中的有害離子成倍增加，再加上天氣風沙灰塵，冷卻塔在室外長年受陽光照射，風吹雨淋，灰塵、雜物的飄落，會産生結垢、腐蝕和微生物的滋生，由此而産生的污垢将堵塞輸水管線，引起腐蝕穿孔、換熱效率下降等一系列水質危害，威脅裝置的正常運行。
為防止設備産生結垢、腐蝕現象，确保系統安全、高效地運轉，必須對循環冷卻水進行水質穩定處理。
由于熱電廠循環冷卻水具有循環量大，熱介質溫度高，換熱材質單一的特點。本方案是針對貴廠使用的水質特點、現場工藝參數以及熱電廠以前所用藥劑使凝汽器結垢，結合我們為國内諸多電力行業循環冷卻水處理經驗，經試驗篩選出一個适合于貴廠循環冷卻水水質的處理方案，以供選用。
本處理方案是針對電廠循環水為中硬度的水質及工況特點而制定的。本方案包括循環冷卻水系統的正常運行的化學處理和微生物控制藥劑的配方、藥劑投加方法，控制指标及處理效果的技術标準等。
基本參數
系統名稱系統參數
循環水量R：（m3/h）夏季38208、冬季29418
系統容量V：（m3）6800
蒸發量（m3）夏季666.81、冬季513.40
補充水量（m3）夏季889.08、冬季684.53
進出口溫差⊿t：（℃）8-12
換熱器材質不鏽鋼
濃縮倍數K3.5-4.7
加酸問題
常規循環冷卻水系統加藥加酸處理，雖然能夠起到一定的作用，但是要達到理想的效果，距離系統常年無垢運行還有很大的差距，問題主要有三種，即腐蝕、結垢和微生物粘泥問題，通常這些問題是綜合存在的。
4.1腐蝕
腐蝕即金屬和它所存在的環境之間的化學或電化學反應而引起金屬的破壞現象。在冷卻水系統中，腐蝕主要以氧腐蝕為主，這種腐蝕反應在敞開式循環冷卻水系統中引起的危害，除了使系統的輸水管線、水冷設備的壽命減少及損壞等直接的損失之外，同時由于腐蝕産生的鏽瘤，也會引起水冷器傳熱效率下降或管線阻塞等問題.
4.2結垢
結垢是指在水中溶解或懸浮的無機物，由于種種原因，而沉積在金屬表面。敞開式循環冷卻水系統的結垢主要成分有CaCO3和腐蝕産物二種，由于緩蝕劑的使用使腐蝕産物大大減少，而以CaCO3垢、
Ca3(PO4)2垢及鋅垢為主要成份。垢的産生會引起水冷設備換熱效率下降，管線的阻力增大，導緻循環水量減少或列管的堵塞等。敞開式循環冷卻水系統中影響結垢的主要因素是冷卻水pH、Ca、總堿度、水溫、流速及金屬表面狀況等。
4.3粘泥問題
粘泥問題主要指的是換熱器等内壁附着的粘性的污物，主要由細菌及藻類等微生物分泌産物同時粘附了水中懸浮雜質而形成。生物粘泥産生的後果與結垢一樣會影響傳熱，堵塞列管，引起局部的腐蝕等危害。影響粘泥生成主要因素與水溫、pH、溶解氧、營養源及金屬表面特性等有關，工藝物料洩漏對生物粘泥繁殖更為有利。
4.4其它離子的危害
系統的金屬管線還會因其它的離子如氯離子和硫酸根離子的存在而引起危害，CL-和SO42-均屬強腐蝕性離子，特别是氯離子由于其半徑小，容易穿透鈍化膜表面的細孔而産生點蝕現象。
以上提到的各種問題可能在冷卻水系統運行中綜合存在，而且随着濃縮倍數的增加而更加嚴重。針對不同的水質及設備型式，采取切合實際的水處理方案，确保裝置及水冷設備安全經濟運行。
水質趨向
5.1補充水水質分析報告（2004.02.10現場水樣分析數據）
項目單位數據項目單位數據
PH值8.06鈣硬度mg/L108.05
Cl-mg/L56.04總硬度mg/L170.11
總鐵mg/L0.04總堿度mg/L97.23
顔色無色透明電導us/cm489
濁度NTU0.4
注：總硬度、鈣硬度、總堿度的單位以CaCO3計。
5.2水質傾向判斷依據
以系統補充水質數據為基礎，采用雷諾茲穩定指數判斷，判斷依據：
3.7
Rs=6穩介
6〈Rs〈7.5腐蝕傾向Rs〉7.57嚴重腐蝕
5.3水質傾向判斷
我們計算了原水及不同濃縮倍數時循環水的穩定指數，以指導水處理藥劑配方的篩選和水處理運行方案的制定：
濃縮倍數溫度K=1K=2K=3K=4K=5
PH循40℃8.0610.5710.6610.7610.85
PHs40℃7.546.986.606.406.20
穩定指數Rs40℃7.023.392.542.041.55
結垢腐蝕傾向腐蝕嚴重結垢嚴重結垢嚴重結垢嚴重結垢
注：PH=6.78+0.204PH補+0.094K+0.0022M補
PHS=9.3+A+B-C-D
RS=2PHS-PH
PH-水的實際PH值
PHS-水的飽和PH值
RS-穩定指數
M-總堿度
5.4水質判斷分析
根據水質傾向判斷可以看出，系統補充水為腐蝕型水質，随着濃縮倍數的提高水質呈嚴重結垢趨勢，濃縮倍數達5倍時，鈣硬+堿度之和約為1000mg/L左右，已是水質控制的邊界條件；腐蝕性氯離子随着濃縮倍數的提高，也随之升高，故應選擇以分散阻垢為主，兼顧緩蝕雙重功能的自動消垢淨。
綜合考慮系統實際運行參數，補充水性質，藥劑承受極限、熱負荷以及各種可能發生的變數，我們推薦濃縮倍數最高控制<4.7倍，正常運行時可控制在3.5-4.7倍,既可保證處理效果、控制直接處理成本，又節約用水、減少排污。
正常方案
6.1自動消垢、阻垢、鈍化、緩蝕方案
6.1.1自動消垢淨配方及投加濃度
藥劑配方投加濃度
自動消垢淨3000–3500ppm
6.1.2自動消垢淨的投加方式
1、排除系統原有水處理藥劑；當循環冷卻水系統準備将系統中原有藥劑更換為本品時，應停止一段加藥時間。通常停藥時間按系統中原藥劑殘餘濃度≤0.1ppm計算即可。
計算方法如下：
停藥時間≥（ln系統原藥劑規定濃度－ln系統原藥劑殘餘濃度）×系統總容積
系統總補水量
單位：停藥時間:小時系統總容積:m3系統總補水量:m3藥劑濃度:ppm
一般在停止加藥後，系統内的殘餘藥劑濃度≤0.1ppm，即可認為已完成系統中原藥劑的清除。
2、首次投加藥劑：本品正常使用濃度3000～3500ppm，我們規定藥劑濃度為3500ppm，并投加和維持這一濃度。
首次投加藥劑，是使系統中的藥劑濃度，迅速達到水處理藥劑的濃度規定值。
首次投加藥劑量計算方法如下：
首次投加藥劑量=系統總容積×規定藥劑濃度（單位：公斤）
1000
按照6800立方保有水量的藥劑量，每個立方按上級3.5公斤添加，藥劑初次加藥量為：6800*3.5=23.8噸。
3、日常加藥：
采用間斷排污間斷加藥的方式，目的是保持系統中的藥劑量。傳統的連續排污連續加藥和連續排污間斷加藥的投加方式使藥劑濃度不穩定，波動範圍較大，易産生諸多問題，不建議采用。
加藥量時按照排污量計算，一般按照補充水量的80—100PPm來計算，本系統
加藥時，藥劑直接加入冷卻水池循環水泵進口處，遠離排水口處，以免藥劑被直接排走。
每年日常加藥量：6800*365*0.8=19.8噸
每年日常加藥量：24.8+19.8=44.6噸。
6.2殺菌滅藻方案
6.2.1殺菌滅藻配方及投加濃度
藥劑配方投加濃度
氧化性殺菌劑25—30mg/L1次/7天
非氧化性殺菌劑1100—150mg/L1次/30天
非氧化性殺菌劑2100—150mg/L1次/30天
注:投加劑量由下式計算:
投加劑量=系統容積×投加濃度÷1000（kg/次）
6.2.2殺菌滅藻劑的投加方式
氧化性殺菌劑，沖擊性投加，可直接加入集水池中，每周1次,每次25—30mg/L。
為防止細菌産生抗藥性，每月各投加非氧化殺菌劑、非氧化殺菌劑一次，投加濃度為100—150mg/L。具體投加頻率也可根據現場菌藻監測進行調節。投加時沖擊式投加，系統密閉運行24-48小時後，視循環水濁度情況對循環水進行置換。
非氧化殺菌劑、在投加時，應與氧化性殺菌劑錯開投加，以避免影響藥效。
指标分析
正常運行主要控制指标及分析頻率
項目控制值分析頻率
PH7.0-9.01次/4小時
M-堿度(以CaCO3計)mg/l<4501次/4小時
鈣硬(以CaCO3計)mg/l<5001次/4小時
氯離子mg/l<2641次/4小時
濁度NTU<201次/4小時
總磷PPM4-61次/4小時
濃縮倍數3.5-5
注:上表中PH、鈣離子，氯離子，濁度超出控制值，加大排污。
藥劑濃度超标時調節加藥量。
八、處理技術标準
GB50050-2007國家标準
項目GB50050-2007标準值
具體指标分為開式系統和閉式系統，建議查閱标準
不鏽鋼mm/a≤0.005
污垢熱阻m2·K/W≤3.44×10-4
污垢沉積速率mcm≤25
異養菌總數個/ml≤1×105
粘泥量ml/m3≤4
藥劑估算
9.1估算依據：
正常用藥劑數量以每年生産運行360天計算。
系統循環水量按冬季29418m3/h，系統容量按6800m3計算。
濃縮倍數為4倍時計算。
阻垢緩蝕劑投加濃度按為30mg/L計算；氧化性殺菌劑按投加濃度為25mg/L計算；非氧化性殺菌劑按投加濃度為100mg/L計算。
優化預案
随着現代化工業的快速發展，冷卻水的使用不僅用量越來越大，同時大量循環交換設備中存在的水垢由于得不到科學的清洗，導緻了能源的消耗和環境的破壞，在設備遭到損害的同時降低了運行效率。冷卻水在熱交換過程中，由于冷媒流體（冷凍水）吸收了工作流體（冷卻水）的熱量，使其溫度上升，此時原來溶于水中的Ca（HCO3）2和Mg（HCO3）2在溫度的作用下析出CO2生成微溶于水的CaCO3和MgCO3。
由于CaCO3和MgCO3的溶解度随溫度的上升而下降，從水中結晶析出，當這些結晶物不斷地沉積于換熱器表面，便形成了很硬的水垢，不但影響了換熱效率，同時增加了能耗，甚至還會因冷卻水的流量不足和壓力降低導緻停機、停産。但長期以來傳統的清洗工藝及處理方法：如機械方法（刮、刷）、高壓水、化學清洗(酸洗)、阻垢等等，在不能有效解決問題的同時對設備本身以及人體、環境造成嚴重損害。
一、前期控制之——自動自清洗水過濾器
應用目的及價值：從源頭上實施控制，可最大限度的保證系統的良好運行，減少損失。
水系統中的灰塵有三個來源，第一個就是補給水中包含的如沙石、藻類、淤泥、樹葉及微生物。另一個來源包括所産生的副産品，如垢及氧化鐵。第三個來源是在開敞表面聚積的空氣中的微粒。因此如何通過有效的手段從源頭加以控制，以保證系統的良好運行并減少後續的損失其意義尤為重要。
應用目的及價值：奧瑞沃水過濾器從源頭上實施控制，可最大限度的保證系統的良好運行，減少損失。
在以下行業得到全面認可：空調、化學、塑料、食品、煤礦、鋼鐵、汽車、造紙、制藥、熱電廠、污水處理等；
在任何比重下去除固體：沙粒、藻類、淤泥、花粉、微生物、昆蟲、垢、繡、貝類等等；
幾乎從任何來源：冷卻水、過程水、再利用水、沖洗水、灌溉水、雨水等等；
用于保護：換熱器、空壓機、噴嘴、儀器、泵密封等等。
案例介紹：
鋼鐵、冶金行業熔煉車間的連鑄機噴嘴及軋鋼機的軋輥冷卻噴嘴堵塞是最常遇見的問題。由于微細噴霧要求，這些地方的噴嘴堵塞最普遍。經過讨論。最初的想法是為主工藝供水母管加裝大型系統過濾包。對所有水進行過濾以達到微細噴霧應用的微米級要求的成本是非常高昂的。
經過認真的考慮和對整個系統的綜評後決定使用替代方案，即在特定位置安裝根據應用要求設計的過濾器，此方法比較經濟有效。但是，有一個擔心，那就是關于系統的一體性和不同過濾位置部件的交替性。考慮到這一點，奧瑞沃提供了一完整系統：過濾器、集合管及所有必需閥門、硬件及墊圈都預先組裝和預制好，隻需要連接入口、出口、回流（反沖洗）及電源。集合管的準備與複蓋都非常仔細。
每一系統都包括奧瑞沃，1320加侖/分鐘，OR-08-PS組合件和奧瑞沃，660加侖/分鐘，OR-06-PE組合件，這樣在不同系統間幾乎可完全交換，從而減少備件存貨。
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