定义

例子

循环水系统运行方案(术 语 解 释 大型循环水系统工况)

循环水系统的基本参数

加酸处理的问题分析

补充水水质趋向

正常运行方案

控制指标及分析频率

全年药剂用量估算

循环水系统优化预案

定义

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。

例子

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。

大型循环水系统正常运行方案

循环水系统运行方案

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:被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中含盐量,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。

2.1.11 Rs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

2.2.10 Ryznar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%

大型循环水系统工况

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整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，必需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，控制制指标及处理效果的技术标准等。

循环水系统的基本参数

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K 3.5 - 4.7

加酸处理的问题分析

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。

补充水水质趋向

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/L 108.05

Cl- mg/L 56.04 总硬度 mg/L 170.11

总 铁 mg/L 0.04 总碱度 mg/L 97.23

颜色 无色透明 电导 us/cm 489

浊度 NTU 0.4

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结垢倾向 Rs〈 3.7严重结垢

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=1 K=2 K=3 K=4 K=5

PH循 40 ℃ 8.06 10.57 10.66 10.76 10.85

PHs 40 ℃ 7.54 6.98 6.60 6.40 6.20

稳定指数Rs 40 ℃ 7.02 3.39 2.54 2.04 1.55

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=2 PHS-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。

正常运行方案

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—30 mg/L 1次/7天

非氧化性杀菌剂1 100—150mg/L 1次/30天

非氧化性杀菌剂2 100—150mg/L 1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—30 mg/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。

控制指标及分析频率

正常运行主要控制指标及分析频率

项目 控制值 分析频率

PH 7.0-9.0 1次/4小时

M-碱度 (以CaCO3计)mg/l < 450 1次/4小时

钙硬 (以CaCO3计)mg/l < 500 1次/4小时

氯离子 mg/l < 264 1次/4小时

浊度 NTU < 20 1次/4小时

总磷 PPM 4 - 6 1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

全年药剂用量估算

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29418 m3/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。

循环水系统优化预案

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。集合管的准备与覆盖都非常仔细。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。

二、中期预防之——电子除垢仪

应用目的及价值：

由于水系统中大量的钙镁离子难以在前期得到有效处理，因此后续水系统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，并不断地沉积于换热器等设备系统表面，对能耗及连续产生重大影响。电子除垢仪的应用可以有效控制90%以上垢质的生成，因此也就意味着减少90%以上的能耗损失，同时最大限度的保证了连续生产。

工作原理 ：

德科乐电子除垢仪的基本原理是改变导致管垢形成的物理分子结构，运用磁力复合波纹来改变周围环境的条件以粉碎电离子间的键，以及令他们合成稳定的非管垢物质。德科乐的作用原理不同于以往任何物理化学除垢方法，其核心是一个调制信号发生器。采用独特的集成电路和信号处理技术，产生一种复杂频率的调制信号，通过信号电缆将该调制信号加在管道上，在管道内部产生一个分子力动态干扰场（ ADDMF信号场），作用于管道中的流体和溶于其中的溶盐分子，产生一种核化效应。

原理分析:

1、阻垢及除垢原理：

它的原理是利用综合电波改变水里的钙、镁等离子的物理结构，变成不溶于水的新结晶体，它们会悬浮于水里，不会粘附于管壁上，防止水垢形成。由于钙镁等离子从水中析出，水便回复于高溶解状态，（水本身为高溶解度液体，但会因吸收其它物质而致饱和），当回复为高溶解状态的水流经有水垢的管道，便能把水垢溶解并吸收，并于排水时排走，因此，德科乐电子除垢仪除具有防止水垢形成外，还能有效清除老垢。处理器内的微控制器会自动监视水流速率、水质和浓度等变化，因应情况释放正确的讯号电波。自动干扰分子能量技术，专门控制 CaCO3 微晶基质的物理结构，造成 CaCO3 结晶体的霰石形式趋势。（如下图）

2、杀菌灭藻由于高频电磁波在水体中产生紊流，破坏了细胞膜的离子通道，改变了细胞适应的内控电流和生存所需的环境条件。使其丧失生存能力而死亡。同时激励后的水分子能将水中溶解氧包围封锁，切断了微生物进行生命活动所需氧的来源，从而达到了较好的杀菌灭藻效果，同时也防止了生物污泥的产生。

3、阻锈防腐

当水体接受高频电磁能量的作用后，单个水分子包容了溶解在水中的氧分子，使溶解氧成为了惰性氧，切断了金属锈蚀所需氧的来源。同时，高频电磁波激起的悬垂复合调制频率的电磁场所产生的“集肤效应”在管壁上聚集了过剩的负电荷，而水内部聚集了过剩的正电荷，水中过剩的正电荷强烈排斥带正电的同性Fe+,阻止Fe+从金属管壁分离进入水中，（系统中产生的黄色锈水就是Fe+在水中呈现的颜色）。同时壁管上过剩的负电子也不断吸引带正电的Fe+，阻碍Fe+溶入水中，从而能使原有管壁上的Fe203(红锈）还原成具有极强耐腐蚀力的黑锈外膜Fe304。

技术优势：

产生管垢的 CaCO3 会被粉碎及中和，形成一层稳定的非垢物质，清洗有效率达 90%以上。 处理器可以根据水中环境的改变而做出适合的调节，因而没有操作限制。

防止管垢形成。在不同的操作环境下，防止二氧化钙，二氧化镁及硅石管垢。 防锈。复合管垢和铁锈皆会被除去，预防细菌。

节省成本。减少电力开支，节省燃料。因能完全防止及去除管垢，所以能增加燃料效率高达 40%； 对环境没有任何污染，对水质不产生任何影响。

容易安装，无需特别维护。无需切割管道，环保不使用化学物质。

三、后期应对之—高效环保清洗剂

应用目的及价值：由于极少的钙镁离子没有在磁力除垢仪的范围内得到控制，因此在较长的周期后表面会集结极少的垢质；或者，部分设备系统因某种原因未能实现电子除垢仪的使用；此时福世泰克将发挥其重要的作用。福世泰克（1st-TECH）高效环保清洗剂是美国MICAVA国际公司（American MICAVA international corporation）研发的全合成、全兼容安全、高效、环保的清洗剂，其特有的创新技术是在配方中添加湿润剂、穿透剂、分散剂、剥离剂，可以把沉积物很好的溶解，就象糖溶于咖啡一样。福世泰克是全球首款以清除所有水垢，石灰，泥浆，锈渍和水处理设备系统中形成的其他污垢沉积物而专门设计全合成的高科技液体除垢剂。原液及稀释液可以直接使用在所有常规材质的设备上，包括铝制和部分有镀层的设备。由于主要成分采用先进的生物制剂，所以可生物降解，且无毒害，无腐蚀，以及不易燃，可以直接排放。