循环水运行控制及常见问题

循环水运行控制及常见问题

1. 循环水系统基本概念及简单工艺流程

循环冷却水系统分为敞开式冷却水系统和密闭式冷却水系统

敞开式系统：指循环冷却水与大气直接接触冷却的循环冷却水系统。

密闭式系统：指循环冷却水不与大气直接接触冷却的循环冷却水系统。

1.1基本概念

循环水量（Q）m3/h：指循环水系统上冷却塔的循环水量总和。

保有水量：循环水系统内所有水容积的总和，等于水池容积及管道和水冷设备内水的容积总和。

补充水量：用来补充循环水系统中由于蒸发/排污/何飞溅的损失所需的水。

旁滤水量：从循环冷却水系统中分流出部分水量按要求进行处理后，再返回系统的水量。

药剂停留时间：药剂在循环冷却水系统中的有效时间。

冷却水进出口温差：冷却塔入口与水池出口之间水的温差。

蒸发水量（Q）m3/h：循环冷却水系统在运行过程中蒸发损失的水量。

排污水量（Q）m3/h：在确定的浓缩倍数条件下，需要从循环冷却水系统中排放的水量。

风吹泄露损失水量（Q）m3/h：循环冷却水系统在运行过程中风吹和泄露损失的水量。

补充水量（Q）m3/h：循环冷却水系统在运行过程中补充所损失的水量。

浓缩倍数（Q）m3/h：循环冷却水的含盐浓度与补充水的含盐浓度之比值。

2. 各水量之间的关系

2.1蒸发损失水量

《工业循环水冷却设计规范》GB/T 50102-2003 标准中给出蒸发损失水量计算方法。蒸发损失水量是一个受环境条件（温度、湿度、风速）、冷却水温差、循环水量等影响的值。在同一个季节，基本相同条件下，其蒸发损失水量基本是一个定值。

2.1.1蒸发损失水率

冷却塔的蒸发损失水量占进入冷却塔循环水量的百分数（又称蒸发损失水率）宜按下列公式计算确定：

当不进行冷却塔的出口气态计算时，蒸发损失水率按下式计算：

Pe=KZF•Δt×100%

式中：Pe——蒸发损失水率；

Δt——冷却水温差，℃；

KZF——系数（1/℃），按照表1的规定采用，当进塔气温（干球温度）为中间值时可采用内插法计算。

进塔气温℃ -10 0 10 20 30 40

KZF（1/℃） 0.0008 0.0010 0.0012 0.0014 0.0015 0.0016

2.1.2蒸发损失水量Qe(m3/h)

自然通风冷却塔蒸发水量Qe(m3/h)：

Qe= KZF•Δt×Q

Q——循环冷却水量，m3/h；

t——循环水上下塔的温度差，℃；

KZF——与环境有关参数，

2.2分吹损失水量Qw

冷却塔的风吹损失水量占进入冷却塔循环水量的百分数（又称风吹损失水率），应按冷却塔的塔形和设计选用的除水器的逸出水率以及从塔的进风口吹出的水损失率确定。当缺乏除水器的逸出水率等数据时，对于风筒式自然通风冷却塔，有除水器时，一般按循环水量0.05%计算。

风吹损失量Qw(m3/h): Qw=0.05%·Q

2.3排污水量Qb

假设风吹损失水量较小，忽略不计时，则：

排污水量Qb(m3/h):

Qb=Qe/(N—1)

公式中：N——浓缩倍数，浓缩倍数一般按下述公式计算。

N=Qm/(Qb+Qw),当忽略风吹损失水量Qw时，浓缩倍N=Qm/Qb.

N=Cl-循环水/Cl-补充水=K+循环水/K+补充水=电导率循环水/电导率补充水

2.4补充水量Qm

补充水量Qm(m3/h):

Qm=Qe+Qb+Qw

上述符号选用《工业循环冷却水处理设计规范》GB500050-95、《工业循环水冷却设计规范》GB/T50102-2003标准中定义符号。

通过上述公式可以看出，只要我们控制好循环水系统的排污水量和补充水量，就可以达到稳定控制循环水浓缩倍率的目的。

依据上述公式，只要我们知道循环水系统的循环水量，也可以理论计算循环水系统的蒸发水量、风吹损失水量、排污水量、补充水量等。同理我们也可以根据理论计算的补充水量，并根据加药浓度（已补充水量计）来计算循环水系统的不同季节、不同浓缩倍数下的加药量。

3. 循环水中离子浓度变化

循环冷却水在运行时，不断的加入补充水和排出浓缩水，循环水中的离子浓度随着时间推移会发生变化，但是最终总是趋于一个定值（Qm/Qb）·Cm。

不论循环水系统中某离子的初始浓度是多少，随着时间的推移，其最终的浓度总是浓缩倍数和补充水中离子浓度的乘积，即（Qm/Qb）·Cm=N·Cm(Cm——初始浓度值)。

4. 循环水稳定剂日常加药量及补充加药量

循环水系统的加药方式以连续性加药方式为最佳，一般加在泵的吸入口附近或循环水泵吸水井前池。并根据每天分析结果适当调整加药量，使循环水中的阻垢缓蚀剂浓度始终保持在控制指标范围内。

4.1 基础投加量

新系统投入运行或检修后系统的重新启动，应按基础投加量进行加药。基础投加的目的是加入高浓度的阻垢缓蚀剂，使循环水系统中的高浓度药剂更好的在金属表面上形成保护膜，以减缓金属的腐蚀速度。

基础投加量G基础（Kg）=（1.3·V×C）/1000

G基础——基础投加量，Kg;

V——系统保有水量（系统总储存水量），m3；

C——加入药剂浓度，mg/L;

基础投加后，每天再补水时不在加阻垢腐蚀剂，应每天分析循环水中药剂浓度变化，当总磷或有机膦的指标进入正常控制范围时，补水再开始正常加入阻垢腐蚀剂。

4.2日常连续加药量

连续加药量：根据每天补充水量，应加入的药剂浓度，计算加药量G（kg）

加药量G连续（kg）=Qm×C/1000

Qm——补充水量，（m3/天）

C——加入药剂浓度，mg/L.

4.3补充加药量

如果每天的分析结果连续低于控制指标时，必须在此处键入公式。进行补充加药，以保证循环水中有足够的药剂浓度，补充加药量G补充计算（kg）

补充加药量G补充（kg）=V·(C1−C2)S100·1000=V(C1-C2)/10·s

G补充——杀菌加药量，kg；

V——系统保有水量，m3；

C1——循环水中指标控制值（以PO43-计），mg/L

C2——循环水中指标分析值（以PO43-计），mg/L

S——商品药剂的纯度，%。

4.4 杀菌灭藻剂的加入方法及加药量

非氧化性杀菌剂一般在循环水泵吸入口处加入，氧化性杀菌剂一般在泵的吸入口远点加入或冷却塔周围加入。

杀菌剂加药量Gs（kg）=V×Cs/1000

Gs——杀菌剂加药量，kg；

V——系统保有水量，m3;

Cs——加入药剂浓度，mg/L.

具体加药量视杀菌剂品种、杀菌剂的性能及性质而定。但是原则上一种杀菌剂不宜长期使用，长期使用会使细菌产生抗药性。有不锈钢材的系统不宜长期或大剂量使用含氯的氧化性杀菌剂。

5 循环水日常监测、分析

5.1 浓缩倍数N的监测

浓缩倍数是水质监测的主要指标。为保证设备的安全经济运行、有效节水，循环水系统必须有适宜的浓缩倍数。加药量及浓缩倍数是必须严格控制的主要指标，通过适量排污控制浓缩倍数，减少循环水中的含盐量，减缓设备的结垢及腐蚀。当循环水中Cl-出现异常时，可用Na+、k+及电导率的比值来确定N值。

5.2 总磷（有机膦）的监测

通过分析循环水中的总磷（有机膦）含量，监测循环水中的阻垢缓蚀剂药剂浓度，当浓缩倍数N在正常指标范围内而总磷（有机膦）小于指标时，必须补加药剂，使总磷（有机膦）达到正常指标。也就是循环水中必须保持有适宜的药剂浓度。计算方法依据循环水中的离子浓度变化公式进行。

5.3 Ca2+稳定浓度

根据循环水中离子浓度的变化可以计算循环水中的Ca2+稳定浓度。

Ca2+稳定浓度=[ Ca2+]循环水/(N·[ Ca2+]补充水)

通过Ca2+稳定程度计算可以反映系统的结垢趋势变化情况，所以，Ca2+稳定程度是主要控制的指标之一。当此值＞1.0时，可能由于系统中残垢溶解或外部杂质进入系统所致，一般对系统无害；当此值＜0.8时，则可能会有新垢产生，应检查系统控制的各项指标是否正常。如果是短期水质恶化所导致，应在原有加药量基础上补加阻垢缓蚀剂，适当提高总磷控制指标，使相对阻垢率恢复正常水平。当循环水系统采取加酸方案运行时，此时Ca2+稳定程度是现场进行循环水结垢趋势分析的有利指标。

5.4水质悬浮物、浊度变化时的处理

如果补充水水质发生变化，悬浮物、浊度相对较大时，必须相应提高加药量。因为循环水中的悬浮物会吸附水处理药剂，降低药剂的应用效果，使循环水中有效药剂浓度减少，此时可将药剂的使用浓度提高到上限控制或适当补加药剂，以保证循坏水系统的安全正常运行。

5.5循环水异常时结垢趋势分析

当循环冷却水系统出现异常情况时，如：浓缩倍数升高、水质变化时，应注意及时分析循环水的结垢趋势。如果补充水的碱度及Cl-相对稳定，应先观察循环水的Ca2+稳定程度是否≥90%，如果Ca2+稳定程度≤85%时，说明系统中有可能发生碳酸钙的沉积，此时应分析过滤或不过滤水样中的Ca2+，观察水样的Ca2+变化情况，通过Ca2+的变化判断系统结垢趋势；其次，通过循环水中的碱度和pH值变化判断系统的结垢趋势。循环水的碱度上升和pH值开始下降，说明系统的结垢趋势增大。

5.6循环冷却水系统日常运行监测。控制指标

根据各电厂实际的具体情况制定，一般循环冷却水日常运行监测、控制指标见表2

指标名称 指标 分析频次

加入药剂商品浓度，mg/L 依据具体药剂性能及实际具体运行控制方案执行

总磷含量（以PO43+计），mg/L 依据药剂中总磷、具体加药量、实际运行控制浓缩倍率确定 每天一次

Ca2+，mg/L —— 每天一次

M碱度，mmol/L 自然运行时一般不做要求，但加酸时循环水中不宜小于6.0 每天一次

pH值 自然运行时一般不做要求，但加酸时循环水中不宜小于8.6 每天一次

浊度，mg/L ＜ 20 每天一次

Cl-,mg/L - 每天一次

浓缩倍数 N 根据补充水水质、药剂性能指标等确定运行控制范围。一般应大于2 每天一次

电导率，μS/cm 每天一次

异养菌，个/ml ＜ 5×102 每天一次

Ca2+稳定度[Ca2+]循/(N·[Ca2+]补) 0.9~1.0 每天一次

说明：在相应的浓缩倍率控制范围内循环水中应有适宜的药剂浓度，控制好循环冷却水的浓缩倍率，控制好循环水中的药剂浓度，对循环水系统管理是非常重要的。只有保证循环水系统在规定要求的浓缩倍率下运行，并保证循环水中具有稳定适宜的药剂浓度，才能确保循坏水有良好的应用处理效果。

循环水水质控制应按《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050-2007标准规定，及《火力发电厂化学设计技术规程》DL/T 5068-2006标准规定，敞开式循环冷却系统水质的控制标准要求执行。

5.7循环水日常运行控制分析方法

循环水日常运行管理的主要任务，就是通过日常循环水分析数据判断循环冷却水系统的结垢及腐蚀趋势，判断设备表面上的结垢及腐蚀趋势。由于冷却水的浓缩及补充水水质变化必然增加循环冷却水的结垢及腐蚀倾向性；所以，必须依据日常的分析数据对循环水水质变化做出比较准确的判断，为循环冷却水的管理提供准确依据。循环水日常运行控制分析方法见表3.