上海純水設(shè)備解讀：循環(huán)冷卻系統(tǒng)淡水/海水在線切換技術(shù)
海水循環(huán)冷卻代替淡水循環(huán)冷卻，可節(jié)約大量淡水資源，有效緩解淡水資源危機(jī)，具有顯著節(jié)水優(yōu)勢(shì)，并能明顯降低運(yùn)行本錢(qián)。
結(jié)合華潤(rùn)電力（渤海新區(qū)）有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)華潤(rùn)渤海）2350MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組配套的循環(huán)冷卻系統(tǒng)，投產(chǎn)時(shí)采用大浪淀水庫(kù)水作為冷卻水，2016年8月海水管道建成后，將補(bǔ)水切換為距離廠址33km滄東電廠海水直流冷卻排水，運(yùn)行海水循環(huán)冷卻。海水含鹽量高且成分復(fù)雜，特別是不停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行補(bǔ)水切換，海水中的Ca2+Mg2+Cl-等的濃度遠(yuǎn)高于淡水循環(huán)水，而淡水循環(huán)水的堿度較高，兩者混合過(guò)程中結(jié)垢腐蝕傾向很大，補(bǔ)水切換時(shí)還需要更換緩蝕阻垢劑，上海純水設(shè)備開(kāi)展切換過(guò)程的方案設(shè)計(jì)與優(yōu)化尤為重要。
自然資源部天津海水淡化與綜合利用研究所聯(lián)合華潤(rùn)渤海技術(shù)人員開(kāi)展了相關(guān)研究工作，確定了海水體系中可生物降解的緩蝕阻垢劑SW203A 可以起到良好的結(jié)垢控制作用，其與系統(tǒng)中原有緩蝕阻垢劑FW240具有良好的兼容性，進(jìn)行了海水注入淡水循環(huán)水過(guò)程的靜態(tài)阻垢試驗(yàn)，制定了循環(huán)冷卻系統(tǒng)淡水/海水在線切換水處置技術(shù)方案。并于2016年第4季度對(duì)華潤(rùn)渤海循環(huán)冷卻系統(tǒng)補(bǔ)水切換期間的水質(zhì)進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測(cè)，比擬了補(bǔ)水切換前后機(jī)組溫差、端差數(shù)值變化，對(duì)補(bǔ)水切換后的凝汽器進(jìn)行了觀察。
一、試驗(yàn)局部
1試驗(yàn)用水
淡水循環(huán)水（華潤(rùn)渤海熱電機(jī)組循環(huán)水）淡水（大浪淀水庫(kù)水）和海水（國(guó)華滄東電廠海水直流冷卻排水）
2試驗(yàn)緩蝕阻垢劑
循環(huán)冷卻系統(tǒng)以淡水作為冷卻水時(shí)，采用緩蝕阻垢劑FW240以海水作為冷卻水時(shí)，采用緩蝕阻垢劑SW203A
FW240聚羧酸類(lèi)酸性阻垢劑，特別適合高pH高堿度、高硬度的水質(zhì)。SW203A 以馬來(lái)酸酐為原料生產(chǎn)的可生物降解的堿性緩蝕阻垢劑，海水體系中具有優(yōu)良的阻垢分散作用。FW240和SW203A 均為無(wú)磷、高效緩蝕阻垢劑，其物性指標(biāo)見(jiàn)表1
3試驗(yàn)方法
極限碳酸鹽阻垢性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)：10L實(shí)驗(yàn)用水中加入一定量的阻垢緩蝕劑，取2L實(shí)驗(yàn)用水于燒杯中，其余為補(bǔ)水。燒杯中根據(jù)液面設(shè)定傳感器報(bào)警點(diǎn)，50℃下開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，水樣濃縮蒸發(fā)，補(bǔ)水用計(jì)量泵加入，調(diào)節(jié)計(jì)量泵流速，使液面保持在原設(shè)定液面。定時(shí)取樣測(cè)定Cl-含量和堿度，并計(jì)算Cl-和堿度的濃縮倍數(shù)及其差ΔA當(dāng)ΔA=0.2時(shí)，標(biāo)明成垢已經(jīng)發(fā)生，此時(shí)所對(duì)應(yīng)的堿度稱(chēng)為極限碳酸鹽堿度。
靜態(tài)阻垢性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)：依據(jù)GB/T34550.22017進(jìn)行，將一定體積含有一定量阻垢緩蝕劑的試驗(yàn)用水倒入燒杯中，放入70℃水浴鍋中蒸發(fā)，濃縮至500mL時(shí)，蓋上外表皿恒溫，24h后轉(zhuǎn)移至500mL容量瓶中，定容、搖勻、過(guò)濾，測(cè)定水樣的堿度，計(jì)算Cl-濃縮倍數(shù)與堿度濃縮倍數(shù)之差ΔAΔA不宜大于0.2
分析測(cè)試方法：Cl-測(cè)定采用AgNO3沉淀滴定法；Ca2+Mg2+測(cè)定采用EDTA 絡(luò)合滴定法；堿度測(cè)定采用電位滴定法。
二、結(jié)果與討論
1SW203A 海水體系中的阻垢效果
試驗(yàn)用水為含一定濃度SW203A 海水，極限碳酸鹽阻垢性能評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖1
由圖1可知，當(dāng)ΔA=0.2時(shí)，對(duì)應(yīng)的極限濃縮倍數(shù)為4.1極限碳酸鹽堿度為514.4mg/L標(biāo)明在系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下，緩蝕阻垢劑SW203A 隨補(bǔ)水投加，可以起到良好的結(jié)垢控制作用，能夠滿足電廠海水循環(huán)冷卻系統(tǒng)的需求上海純水設(shè)備。
2FW240與SW203A 兼容性試驗(yàn)
將含有FW240和SW203A 海水進(jìn)行靜態(tài)阻垢性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)，濃縮倍數(shù)為2.2FW240和SW203A 總質(zhì)量濃度為12mg/LSW203A 緩蝕阻垢劑中所占比例分別為011.1%25%50%75%88.9%100%試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2
由圖2可知，試驗(yàn)后水樣的ΔA均小于0.2FW240和SW203A 具有良好的兼容性。
3海水注入淡水循環(huán)水的靜態(tài)阻垢試驗(yàn)
鑒于FW240和SW203A 海水體系中具有良好的兼容性以及考慮到工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)先進(jìn)行補(bǔ)水切換，再進(jìn)行海水體系中的緩蝕阻垢劑的更換。切換過(guò)程中淡水循環(huán)水與海水中緩蝕阻垢劑均為FW240補(bǔ)充海水中FW240質(zhì)量濃度為12mg/L切換過(guò)程是系統(tǒng)中海水逐漸增加而淡水循環(huán)水逐漸減少的過(guò)程，為此將海水與淡水循環(huán)水按比例混合模擬切換過(guò)程的水質(zhì)變化。將混合水樣進(jìn)行靜態(tài)阻垢試驗(yàn)，蒸發(fā)濃縮至500mL時(shí)海水濃縮至2.5倍。混合水樣中海水所占比例分別為21.8%38.5%62.5%78.9%90.9%靜態(tài)阻垢試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3
由圖3可知，各種比例混合的水樣試驗(yàn)后的ΔA0.02~0.04之間，均小于0.2標(biāo)明在海水注入淡水循環(huán)水過(guò)程中，海水中投加12mg/L緩蝕阻垢劑FW240可以起到良好的結(jié)垢控制作用。
三、淡水/海水在線切換技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
1循環(huán)冷卻系統(tǒng)概況
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)為關(guān)閉循環(huán)式冷卻水系統(tǒng)，單臺(tái)系統(tǒng)容積為20000m3循環(huán)量為38108m3/h循環(huán)水補(bǔ)水為大浪淀水庫(kù)水時(shí)，補(bǔ)水量為735m3/h蒸發(fā)量為490m3/h排污量為200~300m3/h濃縮倍數(shù)控制在3.0~4.0之間；切換為海水后補(bǔ)水量為1100m3/h排污量為600m3/h濃縮倍數(shù)控制在1.6~1.8之間。
2淡水/海水在線切換技術(shù)方案
循環(huán)冷卻系統(tǒng)淡水循環(huán)水堿度在300~490mg/L之間，試驗(yàn)所用淡水循環(huán)水的堿度為355mg/L堿度<355mg/L時(shí)即可進(jìn)行補(bǔ)水切換，但為保證切換過(guò)程系統(tǒng)的平安，應(yīng)盡量降低淡水循環(huán)水的堿度�？紤]到海水堿度在140mg/L左右，確定控制切換過(guò)程循環(huán)水堿度<300mg/L
由于海水與淡水中Cl-含量相差懸殊，切換過(guò)程中Cl-濃縮倍數(shù)不能真實(shí)反映系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)，濃縮倍數(shù)只能依據(jù)補(bǔ)水量和排污量進(jìn)行估算并控制。據(jù)此，制定淡水/海水在線切換方法如下：
1調(diào)整補(bǔ)水中FW240質(zhì)量濃度為12mg/L加大補(bǔ)水和排污，降低濃縮倍數(shù)和堿度，并調(diào)低液位。堿度<300mg/L時(shí)，循環(huán)水池中加入一定量FW240關(guān)閉淡水補(bǔ)水，開(kāi)始補(bǔ)充海水，根據(jù)補(bǔ)水量調(diào)節(jié)加藥量和排污量。
2當(dāng)分別以堿度、Cl-Ca2+計(jì)算的濃縮倍數(shù)接近（最大值與最小值之差小于0.1時(shí)，將緩蝕阻垢劑更換為SW203A 并進(jìn)行基礎(chǔ)投加，上海純水設(shè)備轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。
3切換過(guò)程的水質(zhì)監(jiān)測(cè)
華潤(rùn)渤海熱電2350MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組配套循環(huán)冷卻系統(tǒng)于2016年10月份完成了2#機(jī)組循環(huán)冷卻系統(tǒng)淡水/海水切換，切換前淡水循環(huán)水與海水水質(zhì)情況見(jiàn)表2切換過(guò)程中循環(huán)水水質(zhì)變化情況見(jiàn)圖4
由表2可知，切換前已將淡水循環(huán)水堿度調(diào)節(jié)至288mg/L由圖4可知，補(bǔ)水切換為海水過(guò)程中，開(kāi)始時(shí)系統(tǒng)中Cl-Ca2+濃度急速上升，堿度緩慢下降，之后各離子濃度變化變緩，并趨于穩(wěn)定，以不同離子濃度計(jì)算的濃縮倍數(shù)逐漸接近，穩(wěn)定在1.5左右。
4切換過(guò)程的機(jī)組溫差及端差對(duì)比
為監(jiān)測(cè)淡/海水在線切換過(guò)程中系統(tǒng)運(yùn)行狀況，比擬了2#系統(tǒng)9~11月份的每天10點(diǎn)系統(tǒng)循環(huán)水進(jìn)出口溫差及凝汽器端差，結(jié)果見(jiàn)圖5
由圖5可知，系統(tǒng)循環(huán)水進(jìn)出口溫差穩(wěn)定在8~12℃，凝汽器端差穩(wěn)定在2℃以下，線切換未對(duì)機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)帶來(lái)影響。
5切換后凝汽器管板及管壁檢驗(yàn)
2#機(jī)組于2017年熱季停機(jī)檢修，打開(kāi)凝汽器室發(fā)現(xiàn)，凝汽器管板及凝汽器內(nèi)壁無(wú)垢質(zhì)附著，管板及內(nèi)壁光滑，潔凈如新。
四、結(jié)論
1通過(guò)極限碳酸鹽阻垢性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)確定了可生物降解的緩蝕阻垢劑SW203A 海水體系中可以起到良好的結(jié)垢控制作用，能夠滿足電廠海水循環(huán)冷卻系統(tǒng)的需求。
2通過(guò)靜態(tài)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，緩蝕阻垢劑FW240和SW203A 具有良好的兼容性。
3海水注入淡水循環(huán)水過(guò)程中，海水中投加12mg/L緩蝕阻垢劑FW240可以起到控制結(jié)垢的作用。
4切換過(guò)程中濃縮倍數(shù)依據(jù)補(bǔ)水量和排污量進(jìn)行估算并控制，控制堿度<300mg/L當(dāng)分別以堿度、Cl-Ca2+計(jì)算的濃縮倍數(shù)接近（最大值與最小值之差小于0.1時(shí)，進(jìn)行緩蝕阻垢劑更換。
5循環(huán)冷卻系統(tǒng)淡/海水在線切換技術(shù)方案經(jīng)電廠實(shí)際應(yīng)用，機(jī)組溫差、端差未出現(xiàn)明顯變化，機(jī)組凝汽器管壁光潔如新，無(wú)垢質(zhì)出現(xiàn)。
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