上海純水設備解讀：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，具有顯著節(jié)水優(yōu)勢，并能明顯降低運行本錢。
結(jié)合華潤電力（渤海新區(qū)）有限公司（以下簡稱華潤渤海）2350MW超臨界燃煤發(fā)電機組配套的循環(huán)冷卻系統(tǒng)，投產(chǎn)時采用大浪淀水庫水作為冷卻水，2016年8月海水管道建成后，將補水切換為距離廠址33km滄東電廠海水直流冷卻排水，運行海水循環(huán)冷卻。海水含鹽量高且成分復雜，特別是不停機狀態(tài)下進行補水切換，海水中的Ca2+Mg2+Cl-等的濃度遠高于淡水循環(huán)水，而淡水循環(huán)水的堿度較高，兩者混合過程中結(jié)垢腐蝕傾向很大，補水切換時還需要更換緩蝕阻垢劑，上海純水設備開展切換過程的方案設計與優(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)合華潤渤海技術(shù)人員開展了相關(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，進行了海水注入淡水循環(huán)水過程的靜態(tài)阻垢試驗，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季度對華潤渤海循環(huán)冷卻系統(tǒng)補水切換期間的水質(zhì)進行了跟蹤監(jiān)測，比擬了補水切換前后機組溫差、端差數(shù)值變化，對補水切換后的凝汽器進行了觀察。
一、試驗局部
1試驗用水
淡水循環(huán)水（華潤渤海熱電機組循環(huán)水）淡水（大浪淀水庫水）和海水（國華滄東電廠海水直流冷卻排水）
2試驗緩蝕阻垢劑
循環(huán)冷卻系統(tǒng)以淡水作為冷卻水時，采用緩蝕阻垢劑FW240以海水作為冷卻水時，采用緩蝕阻垢劑SW203A
FW240聚羧酸類酸性阻垢劑，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 均為無磷、高效緩蝕阻垢劑，其物性指標見表1
3試驗方法
極限碳酸鹽阻垢性能評價試驗：10L實驗用水中加入一定量的阻垢緩蝕劑，取2L實驗用水于燒杯中，其余為補水。燒杯中根據(jù)液面設定傳感器報警點，50℃下開始實驗，水樣濃縮蒸發(fā)，補水用計量泵加入，調(diào)節(jié)計量泵流速，使液面保持在原設定液面。定時取樣測定Cl-含量和堿度，并計算Cl-和堿度的濃縮倍數(shù)及其差ΔA當ΔA=0.2時，標明成垢已經(jīng)發(fā)生，此時所對應的堿度稱為極限碳酸鹽堿度。
靜態(tài)阻垢性能評價試驗：依據(jù)GB/T34550.22017進行，將一定體積含有一定量阻垢緩蝕劑的試驗用水倒入燒杯中，放入70℃水浴鍋中蒸發(fā)，濃縮至500mL時，蓋上外表皿恒溫，24h后轉(zhuǎn)移至500mL容量瓶中，定容、搖勻、過濾，測定水樣的堿度，計算Cl-濃縮倍數(shù)與堿度濃縮倍數(shù)之差ΔAΔA不宜大于0.2
分析測試方法：Cl-測定采用AgNO3沉淀滴定法；Ca2+Mg2+測定采用EDTA 絡合滴定法；堿度測定采用電位滴定法。
二、結(jié)果與討論
1SW203A 海水體系中的阻垢效果
試驗用水為含一定濃度SW203A 海水，極限碳酸鹽阻垢性能評價結(jié)果見圖1
由圖1可知，當ΔA=0.2時，對應的極限濃縮倍數(shù)為4.1極限碳酸鹽堿度為514.4mg/L標明在系統(tǒng)正常運行條件下，緩蝕阻垢劑SW203A 隨補水投加，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)的需求上海純水設備。
2FW240與SW203A 兼容性試驗
將含有FW240和SW203A 海水進行靜態(tài)阻垢性能評價試驗，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%試驗結(jié)果見圖2
由圖2可知，試驗后水樣的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
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)場實際情況，設計先進行補水切換，再進行海水體系中的緩蝕阻垢劑的更換。切換過程中淡水循環(huán)水與海水中緩蝕阻垢劑均為FW240補充海水中FW240質(zhì)量濃度為12mg/L切換過程是系統(tǒng)中海水逐漸增加而淡水循環(huán)水逐漸減少的過程，為此將海水與淡水循環(huán)水按比例混合模擬切換過程的水質(zhì)變化。將混合水樣進行靜態(tài)阻垢試驗，蒸發(fā)濃縮至500mL時海水濃縮至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)阻垢試驗結(jié)果見圖3
由圖3可知，各種比例混合的水樣試驗后的ΔA0.02~0.04之間，均小于0.2標明在海水注入淡水循環(huán)水過程中，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)場應用
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)，單臺系統(tǒng)容積為20000m3循環(huán)量為38108m3/h循環(huán)水補水為大浪淀水庫水時，補水量為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，試驗所用淡水循環(huán)水的堿度為355mg/L堿度<355mg/L時即可進行補水切換，但為保證切換過程系統(tǒng)的平安，應盡量降低淡水循環(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，切換過程中Cl-濃縮倍數(shù)不能真實反映系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)，濃縮倍數(shù)只能依據(jù)補水量和排污量進行估算并控制。據(jù)此，制定淡水/海水在線切換方法如下：
1調(diào)整補水中FW240質(zhì)量濃度為12mg/L加大補水和排污，降低濃縮倍數(shù)和堿度，并調(diào)低液位。堿度<300mg/L時，循環(huán)水池中加入一定量FW240關(guān)閉淡水補水，開始補充海水，根據(jù)補水量調(diào)節(jié)加藥量和排污量。
2當分別以堿度、Cl-Ca2+計算的濃縮倍數(shù)接近（最大值與最小值之差小于0.1時，將緩蝕阻垢劑更換為SW203A 并進行基礎投加，上海純水設備轉(zhuǎn)入正常運行狀態(tài)。
3切換過程的水質(zhì)監(jiān)測
華潤渤海熱電2350MW超臨界燃煤發(fā)電機組配套循環(huán)冷卻系統(tǒng)于2016年10月份完成了2#機組循環(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)情況見表2切換過程中循環(huán)水水質(zhì)變化情況見圖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，補水切換為海水過程中，開始時系統(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，以不同離子濃度計算的濃縮倍數(shù)逐漸接近，穩(wěn)定在1.5左右。
4切換過程的機組溫差及端差對比
為監(jiān)測淡/海水在線切換過程中系統(tǒng)運行狀況，比擬了2#系統(tǒng)9~11月份的每天10點系統(tǒng)循環(huán)水進出口溫差及凝汽器端差，結(jié)果見圖5
由圖5可知，系統(tǒng)循環(huán)水進出口溫差穩(wěn)定在8~12℃，凝汽器端差穩(wěn)定在2℃以下，線切換未對機組運行數(shù)據(jù)帶來影響。
5切換后凝汽器管板及管壁檢驗
2#機組于2017年熱季停機檢修，打開凝汽器室發(fā)現(xiàn)，凝汽器管板及凝汽器內(nèi)壁無垢質(zhì)附著，管板及內(nèi)壁光滑，潔凈如新。
四、結(jié)論
1通過極限碳酸鹽阻垢性能評價試驗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通過靜態(tài)試驗發(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切換過程中濃縮倍數(shù)依據(jù)補水量和排污量進行估算并控制，控制堿度<300mg/L當分別以堿度、Cl-Ca2+計算的濃縮倍數(shù)接近（最大值與最小值之差小于0.1時，進行緩蝕阻垢劑更換。
5循環(huán)冷卻系統(tǒng)淡/海水在線切換技術(shù)方案經(jīng)電廠實際應用，機組溫差、端差未出現(xiàn)明顯變化，機組凝汽器管壁光潔如新，無垢質(zhì)出現(xiàn)。
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