张红心

（华电国际邹县发电有限公司，山东济宁273522）

循环冷却水动态模拟试验分析

张红心

（华电国际邹县发电有限公司，山东济宁273522）

华电国际邹县发电厂两台1 000 MW机组循环冷却水采用地表水和城市中水作为补水水源，按照近年来两种水源补水量的比例关系，进行了阻垢和腐蚀情况的动态模拟试验，找出更科学合理的最佳水质控制标准和药品加药量，实现机组循环冷却水系统防腐防垢安全运行，达到节能环保的目的。

循环冷却水；中水利用；模拟试验

0 引言

华电国际邹县发电厂三期两台600 MW机组循环冷却水均采用地表水，使用山东某公司生产的阻垢缓蚀剂进行水质稳定处理，取得了良好的效果。华电邹县发电厂7号、8号机组为1 000 MW机组，循环冷却水补水使用地表水（微山湖）和城市中水，凝汽器管材为不锈钢管。两台机组循环冷却水处理全部为敞开式循环水冷却系统，水质指标主要有：pH值、全碱度、浓度倍率、浊度、氯离子的质量浓度、总磷、硬度、钙硬等。水质处理主要方式为加入硫酸和阻垢缓蚀剂，保证水质稳定，保证循环水系统不发生腐蚀、结垢等问题。

随着四期工程两台机组循环水补水水源的改变，由单一水源方式改为两种水源相结合方式，补水水质变得复杂，给现场监测处理带来一定的困难。为掌握两种水源作为补充水时水质指标对凝汽器管材的影响以及确定水处理的加药量，利用动态模拟试验装置，取用现场补水水样进行试验分析。

1 试验准备

1.1 补水概况

根据正常情况下每台机组凉水塔两种水源补水量的比例选取两个代表性的水样配比作为动态模拟试验的试验用水，两种补水水质分析结果见表1。

1.2 水质稳定剂理化性能检测

水质稳定剂理化性能指标是检验其质量优劣的最基本内容。依照中华人民共和国电力行业标准DL／T 806—2002《火力发电厂循环冷却水用缓蚀阻垢剂》的规定［1］，本次试验对某化工公司提供的水质稳定剂进行了外观、磷酸盐（以PO3-4计）含量、亚磷酸盐（以PO3-3计）含量、正磷酸盐（以PO3-4计）含量、固体含量、pH（1%水溶液）以及密度（20℃）等项目进行检测，结果见表2。

表1 两种补水水质分析结果

表2 水质稳定剂理化性能检测数据与标准对比

从表2中可以看出，药品的所有理化性能指标均符合标准的规定，属合格产品。

2 阻垢试验

2.1 试验装置

采用WKMZ-II型智能动态模拟试验装置，仪器主要参数如下。

蒸汽温度：100℃±0.5℃

试验管长度：680 mm，有效传热长度为500 mm

进口温度控制范围：30～35℃±0.5℃

流量可调范围：100～1 000 L／h

污垢热阻测量范围：0～3.44×10-4m2K／W

进出口温差：8～12℃

循环水流速：0.6～1.5 m／s

冷却塔最大冷却幅度：10～12℃

2.2 阻垢试验方法

试验依据化工行业标准HG／T 2160—2008《冷却水动态模拟试验方法》进行［2］。

1号水箱注入150 kg地表水（加900 mg药剂），1号补水箱注入130 kg地表水（加780 mg药剂）。2号水箱注入150 kg地表水和中水的混合水（加900 mg药剂），2号补水箱注入130 kg地表水和中水的混合水（加780 mg药剂）。

按照试验操作程序开动装置，在试验过程中不排污，边浓缩边自动补水，等补水箱水用完，重新添加水和药剂。运行过程中定时检测循环水中氯离子质量浓度、钙离子质量浓度、碱度、pH值并通过加硫酸控制碱度在3.5～4.8 mmol／L之间，当求出换热管热阻值后清零（此时换热管为零热阻），再次出现的热阻为污垢热阻，这时可停止补加试验用水，对循环水进行全面分析（包括钙硬度、硬度、碱度、pH、氯离子质量浓度、电导率），试验结束，取出1号、2号不锈钢试验管观察内部结垢情况。

2.3 试验评定标准

参照中华人民共和国国家标准GB／T 50050—2007《工业循环冷却水处理设计规范》计算△A、△B。

式中：KCl为氯离子浓缩倍率；KCa为钙离子浓缩倍率；为补充水钙离子浓度，mmol／L；为循环水钙离子浓度，mmol／L。

在整个试验过程中保证△A≤0.2，△B≤0.5 mmol／L。当试验结束，达到要求时取出试管或试片，观察换热管内部表面的沉积和腐蚀情况，对阻垢腐蚀试验做出直观的评价［3］。

2.4 试验结果

试验数据见表3。由表3试验结果可看出，水样1（地表水）Ca2+质量浓度极限为302.62 mg／L（15.10 mmol／L），硬度极限为28.03 mmol／L，碱度控制在4.6 mmol／L以下，pH值控制在8.80以下。

水样2混合水（地表水∶中水=1∶2）Ca2+质量浓度极限为460.6 mg／L（22.98 mmol／L），硬度极限为41.20 mmol／L，碱度控制在4.00 mmol／L，pH值控制在8.60。

表3 阻垢试验结果

3 旋转挂片腐蚀试验

3.1 试验装置

RCC-1型腐蚀试验仪，试验条件如下。

试验温度：（45±1）℃

试片线速度：（0.35±0.02）m／s

试液体积与试片面积比：30 mL／cm2

试片（管）端与液面距离：大于2 cm

重复试验：对每个试验条件进行平行试验

试验时间：120 h

3.2 试验过程

首先在试杯中加入适量试验用水，在试杯外壁与液面同一水平处划上刻度线。将试杯置于恒温水浴试验装置中。待试液达到指定温度时，挂入试片，注意使每个挂片（管）均不能与其它试样及试杯壁发生碰撞。启动电动机，使试片（管）按一定速度转动，并开始计时。

试验过程中令试液自然蒸发，每隔4 h补加一次除盐水，使其液面保持在刻度线处，使试液浓度维持恒定。当运转时间达到指定值时，停止试片转动，取出试片并进行外观观察。然后对试片进行清洗处理，置于干燥器中4 h后称重，计算试片（管）的腐蚀速率［4］。

腐蚀速率B的测定。以年腐蚀率（mm／a）表示，计算方法为

式中：K为8.76×104；G为试样失重，g；T为试验时间，为120h；A为试样面积，cm2；D为金属密度，g／cm3。

3.3 腐蚀试验数据

腐蚀试验数据见表4。

表4 腐蚀试验数据

试验结束后对挂片的表面情况进行了观察。在试液中，TP304不锈钢管表面均未发生明显变化，试管表面光洁如初，试液清澈透明，其平均腐蚀速率为0.000 45 mm／a，符合GB／T 50050—2007《工业循环冷却水处理设计规范》中规定的要求对铜和不锈钢设备宜小于0.005 mm／a的要求。

4 应用情况

对于7号、8号机组循环冷却水，在试验水质条件下（地表水时），补水加入6 mg／L的试验用水质稳定剂，其极限浓缩倍率可控制在5.45，极限硬度28.03 mmol／L，极限碱度4.5 mmol／L。工业运行实际控制浓缩倍率在4.60以下（5.45×85%），硬度和碱度分别控制在25.00 mmol／L和4.50 mmol／L以下，可以达到理想的阻垢效果。

在试验水质条件（地表水∶城市中水=1∶2）下，其极限浓缩倍率为5.0，极限硬度41.00 mmol／L，极限碱度4.0 mmol／L。运行中实际浓缩倍率应控制在4.30以下，硬度和碱度分别控制在35.00 mmol／L和4.00 mmol／L以下。

对于循环冷却水（地表水、地表水加中水）在4.0～5.0倍时，其对TP304不锈钢管的旋转挂片腐蚀速率为0.000 45 mm／a，符合GB／T 50050—2007《工业循环冷却水处理设计规范》中规定的不锈钢及铜合金应该小于0.005 mm／a的标准。

实际运行中可适当提高循环水中阻垢缓蚀剂加药量，使其循环水中总磷质量浓度控制在4 mg／L左右，碱度控制在3.5～4.0 mmol／L之间，效果会更好。

运行中应注意保持循环水系统的清洁和凝汽器管材的畅通、无污堵，防止一切杂物进入循环水系统；保证胶球系统的良好运行，防止粘泥等发生沉积。

从2009年铁离子监测结果对比，可以看出其平均值均有较大幅度下降，见表5。

表5 2009年铁离子监测结果对比μg／L

5 结语

通过对两台1 000 MW机组循环冷却水进行阻垢和腐蚀情况的动态模拟试验，找出了更科学合理的最佳水质控制标准和药品加药量，实现机组循环冷却水系统防腐防垢安全运行，达到节能环保的目的，为同类型机组的安全稳定运行起到借鉴作用。

［1］高秀山.火电厂循环冷却水处理［M］.北京：中国电力出版社，2001.

［2］HG／T 2160—2008冷却水动态模拟试验方法［S］.

［3］肖作善.热力发电厂水处理［M］.北京：中国电力出版社，1996.

［4］GB 18175—2000水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法［S］.

图7 辅助臂架吊装示意图

3.5 辅助臂架拆卸

曲臂外横担安装完成后，拆除滑轮组，解除后臂架与铁塔连接，将辅助臂架慢松至横担上，将前臂架分段拆解和后臂架、钢索、滑轮组等分别用主抱杆松落至地面，运出现场。

4 结语

高强辅助臂架吊装特高压酒杯型角钢塔曲臂外侧横担施工方法，既发挥了高强辅助臂架吊重大、安全可靠、工艺简单、操作方便的优势，又解决了抱杆吊装曲臂外侧横担就位困难、施工风险高等不利因素，为今后特高压酒杯塔的组塔施工提供了一套切实可行的施工方法。今后施工中继续对高强辅助臂架进行优化设计，特别是在轻型化和与铁塔横担结合方式上进行改进，使其更加适用于不同塔型的施工需要。

参考文献

［1］GB 50017—2003钢结构设计规范［S］.

［2］GB 50205—2001钢结构工程施工质量验收规范［S］.

［3］JGJ 81—2002建筑钢结构焊接技术规程［S］.

收稿日期：2014-06-05

作者简介：

马凤臣（1978—），男，高级工程师，从事线路施工和管理工作；

丁宝民（1968—），男，工程师，从事线路施工和管理工作；

王东波（1969—），男，高级工程师，从事输变电施工和管理工作；

单军（1978—），男，高级工程师，从事线路施工和管理工作；

乔耀华（1982—），男，工程师，从事线路运维、检修管理工作。

Dynamic Simulation Experiment Analysis of Recirculated Cooling Water

The surface water and city reclaimed water are used as recirculated cooling water sources of 1 000 MW assembling units in Zouxian power plant.According to the proportion of this two kinds of sources water in recent years，we make dynamic simulation experiments for scaling and corrosion situation，and find out more scientific and reasonable standards of the water quality and drug dosage，which can ensure the safe operation of assembling unit recirculated cooling water system in anticorrosion and inhibit scale，and achieve the goals of energy saving and environmental protection.

recirculated cooling water；reclaimed water utilization；simulation experiments

TM621

：B

：1007－9904（2014）04－0069－04

2014-03-24

张红心（1966—），女，技师，主要从事火力发电厂化学化验、环境监测等工作。