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冷却塔循环水系统浓缩倍率的影响因素与处理措施研究

2024-12-18 50 上传者：管理员

摘要：火力发电厂中，冷却塔循环水系统主要功能是维持发电效率和保障设备安全。其浓缩倍率是评价循环水质量的重要指标，而指标的高低直接影响冷却效果和水资源的利用效率。在此情况下，详细探讨影响火力发电厂冷却塔循环水系统浓缩倍率的因素，提出有效的控制措施，阐述在措施应用过程的注意事项，分析循环水水质异常处理方法，以此为火电厂的进一步发展做出帮助。

关键词：
冷却塔
循环水系统
浓缩倍率
火力发电厂
环境保护
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目前，工业发展和环境保护要求逐渐提高，火力发电厂在追求经济效益的同时，也面临着巨大的节能减排的压力。冷却塔循环水系统的优化运行，直接关系到火力发电厂能源消耗和生产成本，同时还涉及水资源的合理利用和环境的保护。因此，科学分析影响浓缩倍率的因素及控制措施，可促进火力发电厂的可持续发展。

1、浓缩倍率的影响因素

在某发电厂的循环水系统中，浓缩倍率是一个重要的参数，在运行中，浓缩倍数N的控制非常重要，其一般表现形式为N=循环冷却水氯离子/补充水氯离子。这是由于氯化物的溶解度很大，在循环冷却水中不会产生沉淀，氯离子的变化也不会很大，因此采用氯离子的浓度比值来控制循环冷却水的浓缩倍数，是一种非常简便的方法。浓缩倍率的变化受到多种因素的影响，以下是对这些影响因素的详细分析：①系统泄漏。冷却塔循环水系统出现泄漏现象，会导致循环水量的减少。当系统泄漏发生时，由于水量减少，浓缩倍率会相应上升。②环境温度与湿度。环境温度与湿度对水的蒸发速率具有显著影响。在高温环境下，水的蒸发速度加快，会导致浓缩倍率升高；而在高湿度环境中，水的蒸发受到抑制，浓缩倍率的增加则较为缓慢。③蒸发损失。在高温环境下，随着水温的升高，水的蒸发量增加，致使循环水中的矿物质浓度相对升高，浓缩倍率随之上升。④排污量。为了控制水质，冷却塔循环水系统需要定期排放部分循环水。这种排放会导致循环水量减少，从而引起浓缩倍率的变化。排污量的多少取决于循环水系统的水质要求和运行情况，合理的排污量可以将浓缩倍率控制在一个合适的范围内。⑤补充水质量。补充水的矿物质含量直接影响循环水的初始浓缩倍率。补充水中的矿物质含量较高，在相同的蒸发量下，浓缩倍率的增加会更快。⑥循环水量。循环水量的大小也会影响浓缩倍率的变化。当循环水量较大时，相同蒸发量下，浓缩倍率的增加越缓慢。主要原因是大量的循环水可以稀释矿物质浓度，减缓浓缩倍率的上升速度[1]。某厂循环水量的各项数据值如表1所示。

表1 某厂循环水量的各项数据值

2、控制浓缩倍率的措施

2.1 投加缓蚀阻垢剂

缓蚀阻垢剂是一种用于解决水垢和腐蚀问题的化学药剂，主要包含缓蚀剂、有机螯合剂、分散剂、酸碱调节剂等化合物。缓蚀剂能够与水中的金属离子（如铁、铜、锌等）发生络合反应，形成稳定的络合物，降低金属离子的活性，抑制其对金属的腐蚀。有机螯合剂可以与硬水盐类（如钙、镁等）中的阳离子结合，生成不溶性的络合物。这些络合物能够阻止硬水盐类结晶和沉积，减少水垢的生成和附着。分散剂能够削弱水中悬浮颗粒和固体颗粒的凝聚作用，使其均匀分布在水中，减少颗粒的聚集和沉积，阻止水垢的形成。酸碱调节剂能够调节水的酸碱度，合适的p H可改变水中金属离子的溶解度和络合反应的速率，减缓腐蚀作用。通过上述多种机制的综合作用，缓蚀阻垢剂可以有效减少水垢产生和缓解腐蚀作用，减少设备损耗，降低维修成本，延长设备的使用寿命。

2.2 投加次氯酸钠

该火电厂周边环境温度常年较高，循环水补水中有较多的藻类、微生物，因此需要加入杀菌剂来减少藻类、微生物，防止其附着在循环水系统管道上。次氯酸钠属于一种强氧化剂，杀菌能力强于氯气，使用范围十分广泛，杀菌效果较好。但次氯酸钠中的氯离子会影响循环水浓缩倍率，因此需要控制好次氯酸钠的投加量，并在添加次氯酸钠2 d后进行排污，当测定循环水余氯小于10 mg/L时停止排污[2]。

2.3 投加浓硫酸

循环水中碳酸盐硬度较大会增加结垢的概率，因此需向循环水中加酸，将水中碳酸盐硬度转变为非碳酸盐硬度。非碳酸盐硬度一般难以在循环水系统中转化为沉淀物，可减小循环冷却水的结垢倾向。一般加酸处理主要是向循环水中加入浓硫酸，将循环水中的pH控制在一定范围内，提高循环水的浓缩倍率，打破碳酸盐形成的化学平衡，使碳酸盐处于解析反应状态，防止水垢生成。

3、处理过程注意事项

3.1 缓蚀阻垢剂、次氯酸钠、浓硫酸的投加控制标准

缓蚀阻垢剂的投加量应根据季节来确定，夏季每天的投加量为800 kg，冬季每天的投加量为600 kg。加药时采用专门的加药装置，保证药剂连续且均匀地投加到循环水泵入口滤网处。投加时将一整天所需的药剂倒入溶药箱中，随后开启搅拌器，使药剂与水充分融合。继续注入工业水至液位计的90%液位处，关闭工业水阀门，随后继续搅拌5～10 min，关闭搅拌器开关，使药剂完全溶解。检查加药计量泵是否运行正常，确定正常后调整其投放行程，启动加药泵，确保药剂在24 h内缓慢加完。在投加药剂时要注意日常的巡检，检查计量泵的行程是否正确，加药泵是否与循环水泵连接，加药泵的压力是否正常（正常情况下应小于0.3 MPa）。完成配药后，应到循泵房处检查加药管的出口阀门是否正常开启。在加药系统运行两个月后，需停机进行彻底清洗，防止加药系统发生堵塞。

次氯酸钠的加入会影响水中的氯离子和溶解固体物质的浓度，进而影响浓缩倍率。因此，需要合理控制次氯酸钠的使用量。为了确保冷却塔循环水系统的稳定运行，需要制定合适的次氯酸钠投加标准。应根据循环水的水质要求和冷却塔运行目标确定次氯酸钠投加量。同时，定期监测循环水中次氯酸钠的浓度，保证其始终在控制标准范围内。如果发现浓度超标或不足，应及时调整投加量。次氯酸钠在一定条件下会发生分解，导致消毒效果减弱，采取相应的措施保持循环水中次氯酸钠的有效浓度。

浓硫酸投加一般与缓蚀阻垢剂投加同时进行，最好选在循环水泵的前池投加浓硫酸。浓硫酸的投加量需根据循环水中碳酸盐碱度和碳酸盐硬度限值来计算。由于冷却塔中的循环水补水量每天都在变化，其浓缩倍率会发生波动，需要时刻观察循环水中碳酸盐的稳定情况。当浓缩倍率过大时，可能引起碳酸盐水垢析出，因此需根据循环水前池pH来调整加酸量。此外，稳定剂可以有效抑制水中的沉淀物形成，保持水质稳定，可以加入适量的稳定剂提高循环水的稳定性，减少浓缩倍率的波动[3]。由于加酸时需要时刻观察循环水的pH，建议加酸在白天进行，以连续加入的方式，在白天8～10 h内完成加酸。

3.2 安全操作注意事项

在操作过程中，必须采取适当的防护措施处理浓硫酸和次氯酸钠，这两种化学品都具有强氧化性。如果浓硫酸不慎溅到皮肤或者眼睛里，应立即按照《电业安全工作规程第1部分：热力和机械》（GB26164.1—2010）中强酸性和强碱性药品的使用要求进行处理。在处理次氯酸钠时，虽然次氯酸钠的危险性较低，但仍需采取适当的防护措施。如果次氯酸钠不慎溅到皮肤或者眼睛里，同样应遵守《电业安全工作规程第1部分：热力和机械》（GB 26164.1—2010）中的相关规定进行处理。

4、循环水水质异常处理

在处理循环水水质异常时，应明确循环水处理是动态过程，在此过程中，会出现控制指标的波动或超标，如总铁、浊度、总磷、浓缩倍率、pH等，循环水处理控制项目以及标准如表2所示。这些波动或超标在正常状态下或可接受范围内，只需要根据水质和现场实际情况进行必要的操作调整即可。但如果指标突然超标很多，可能会危及冷却塔循环水系统的正常运行，此时就应该将其视为突发事故进行处理，冷却塔循环水处理系统故障原因及处理如表3所示。

在处理浊度超标的问题时，需要检查补充水的浊度是否符合要求。如果补充水的浊度过高导致循环水浊度上升，则需从源头解决问题，降低补充水的浊度。此外，还需要检查冷却塔循环水系统的浓缩倍数是否过高，装置是否有泄漏，杀菌灭藻剂的投运状况如何，微生物控制状况及粘泥量是否过大，以及冷却塔周围的环境（如粉尘）是否会导致循环水浊度升高。

表2 循环水处理控制项目以及标准

在处理总铁超标的问题时，应检查补充水的总铁是否超标，冷却塔循环水系统是否在冷态运行或低浓缩倍数条件下运行，药剂浓度是否在控制范围内，以及冷却塔循环水系统泄漏是否导致循环水pH突然降低等。

在处理浓缩倍数偏低或无法上升的问题时，应检查冷却塔循环水系统的排污量是否过大，冷却塔循环水系统的补充水量是否比以前大。再根据实际的系统温差和循环水量，从理论上计算补充水量，再与实际的补充水量进行比较。在保持水池水位平衡的前提下，如果实际的补充水量大于计算的补充水量，说明系统有外排水情况；如果实际的补充水量小于计算的补充水量，说明冷却塔循环水系统有外来水串入。因此，需要检查冷却塔循环水系统是否有其他地方使用循环水，检查循环水池和地下管路是否有严重渗水，以及循环水的温差是否较小[4]。

表3 冷却塔循环水处理系统故障原因及处理

对电导率异常问题应进行实时监测。通过安装电导率传感器，实时获取循环水的电导率数据。当电导率异常时，控制系统立即发出警报，通知操作人员，促使操作人员及时了解异常情况，并采取相应的措施。电导率异常的原因包括循环水中的杂质含量增加、循环水的p H变化、循环水的温度升高等。通过对循环水进行分析和检测，明确电导率异常的具体原因。其中如果循环水中的杂质含量增加，可以通过添加过滤器或更换滤芯清除杂质。如果循环水的pH发生变化，可通过添加硫酸调整pH。如果循环水的温度升高，可以通过增强冷却塔的冷却能力来降低温度[5]。在采取措施后，再次监测循环水的电导率。如果电导率恢复正常，说明问题已经解决。如果电导率仍然异常，则需要进一步调查和分析，找到潜在的问题。除了上述的控制方式外，还可以采取预防性措施来避免电导率异常的发生。例如，定期清洗冷却塔和循环水管道，保持水质的清洁和稳定。定期检查和维护电导率传感器，保证其准确性和可靠性。定期对循环水进行分析和检测，及时发现和解决潜在的问题。电导率异常的处理结果需要进行记录和总结，包括异常发生的时间、原因、采取措施、处理结果等信息，避免类似问题的再次发生。

5、结语

火力发电厂冷却塔循环水系统在实际应用中，其浓缩倍率受到诸多因素影响。通过不间断投加缓蚀阻垢剂，每3个月加一次次氯酸钠（杀菌剂），以及适当投加浓硫酸，可以有效控制浓缩倍率，提高水资源的利用效率，减少资源浪费，实现经济效益与环境保护的双赢。

参考文献:

[1]毕国旗.循环冷却水浓缩倍率对循环水系统影响的研究[J].吉林电力,2022,50(6):46-48.

[2]申军锋,沈健.浓缩倍率10以上循环水除硅技术的研究及应用[J].电力科技与环保,2023,39(3):221-226.

[3]金轶群,李晓东,刘川,等.燃气电厂高浓缩倍率循环水动态模拟试验研究[J].中国资源综合利用,2023,41(2):5-9.

[4]詹瑛瑛,吴哲峰.逆流式机械通风冷却塔所需风量的影响因素研究[J].节能,2022,41(6):36-39.

[5]覃京翎,谭丽萍,苏宣合,等.基于高温热泵的电厂循环水余热回收系统研究[J].红水河,2022,41(6):113-117,139.

文章来源:胡鹏.冷却塔循环水系统浓缩倍率的影响因素与处理措施研究[J].低碳世界,2024,14(12):106-108.