摘要：通过对广能集团龙滩瓦斯瓦斯发电机组循环冷却水缓蚀阻垢剂杀菌处理技术的研究，对循环水系统管道、热交换器等设备内部铜管结垢速度快的问题，同时对机组高温热交换器的热交换方式、系统布局进行研究，抑制其铜管内壁结垢速度，提高热交换效率。
关键词：循环水；缓蚀阻垢；杀菌；热交换
循环冷却水是瓦斯电站用水量的主要组成部分，循环水品质好坏，关系到热交换器铜管的结垢、腐蚀问题。在运行过程中，随着循环冷却水的浓缩倍率升高，水中易产生结垢或腐蚀的离子（Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2--等）含量也随之增大，加速热交换器铜管的结垢、管道腐蚀，严重影响机组的安全经济运行。在循环水进入冷却塔冷却时，空气与水充分接触时，空气中的细菌孢子、植物绒毛等进入循环水系统，冷却塔周围适宜的温度与湿度适合细菌、藻类的生长，同时浓缩后的循环水中含有丰富的营养源，导致细菌、藻类大量繁殖，产生生物粘泥，促使水质恶化。因此循环冷却水的防结垢、防腐蚀及杀菌灭藻处理至关重要。
1循环冷却水系统发生结垢及腐蚀的原因
循环水系统结垢是指水中溶解或悬浮的各种盐类如碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐、氯化物等，其中以Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2最不稳定，极易分解生成不溶于水的CaCO3、MgCO3沉积在金属表面。在瓦斯电站运行中，循环冷却水经过高、低温热交换器和机油冷却器进行热交换后温度升高，通过冷却塔蒸发、冷却而循环使用，当浓缩倍率到一定值时再进行排放。这样，因为循环水不断浓缩，CaCO3、MgCO3含量增大，逐渐沉积在热交换器铜管、管道等内壁而结垢，引起热交换器的换热效率下降，管道阻力增大，甚至造成铜管内循环水量减少加剧结垢而堵塞。
循环水系统发生腐蚀的原因有溶解氧、氯离子、微生物等引起的腐蚀。在循环水运行过程中，因浓缩倍率提高，水中溶解氧含量增大，与管道金属物质Fe产生化学反应，生成Fe2+，与水中的氧进一步反应生成结构疏松的Fe(OH)3，造成管道腐蚀。其次由于微生物排出的黏液与无机垢和泥沙等形成的沉淀附着在金属表面，形成氧的浓差电池，促使金属腐蚀。循环冷却水系统常采用游离氯或化合氯杀菌，循环水中的氯离子含量较高，管道金属在蚀孔或缝隙内腐蚀溶解产生Fe2+。
2高温热交换器换热效率低的原因及除垢方式弊端
龙滩瓦斯电站发电机组生产厂家采用串联的方式将低温热交换器、机油冷却器、高温热交换器连接在一起。由于进入高温热交换器的循环冷却水已对低温软水及机油进行冷却，温度已大幅升高，导致高温热交换器的热交换能力大幅下降，当夏季环境温度时循环水温升高，高温交换器铜管内壁最容易结垢，并且结垢速度快、垢层厚，造成高温出水温度超出规定温度值，严重影响热交换，导致瓦斯发电机组高温水超标，运行人员被迫采取降负荷的方式运行，机组实际功率低于额定功率的50%运行，造成瓦斯发电效率降低。
在没有采取循环水缓蚀阻垢处理的情况下，高、低温热交换器、机油冷却器的铜管内壁结垢速度较快，尤其是高温热交换器由于设备内温度、水温更高，结垢速度更快，结垢厚度更厚，造成机组无法正常运行而停机进行除垢。除垢方式采用将循环水管道阀门关闭，将稀释后的盐酸注入各热交换器内浸泡铜管内壁，到一定时间后，打开设备排去酸液，然后人工用电钻（钻杆自制加长）清理铜管内积垢。这种除垢方式每年基本要进行三次，不仅工作量大、时间长，除垢效率低、质量差，还存在电钻伤人等安全隐患。
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3缓蚀阻垢实施方案
3.1缓蚀阻垢剂的运行与控制
由于杀菌剂对不同药剂的阻垢分散效果有不同的影响，强氧化性杀菌剂对多数药剂的阻磷酸钙有增效作用，非氧化性杀菌剂对不同类型药剂的影响视药剂类型而定，有增效作用，也有对抗作用。所以龙滩瓦斯发电站投加缓蚀阻垢剂的同时，采用强氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂交替投加的方案进行循环水缓蚀阻垢剂杀菌灭藻处理。
在刚机组初始运行时系统重新注水情况下投药，第一次向循环水池冲击投加缓蚀阻垢剂60mg/L，如初次投加后系统仍为冷态运行（不带热负荷），则应保持药剂浓度为40mg/L(即控制水中有机膦含量为3mg/L以上)运行，在系统带热负荷且浓缩倍数达到1.5以后药剂投加按日常投加方式进行。根据循环水中磷酸盐的分析值适当增减加药量，使磷酸盐保持在2～3mg/L范围内。如磷酸盐低于2mg/L，则在循环水池中冲击补加药剂，每低1 mg/L,补加5㎏。当循环水钙离子大于450mg/L，碱度大于450mg/L或浊度大于20mg/L应适当加大排污。当pH值大于8.9时应适当加大排污，当pH值低于7.6时应及时查找原因并采取措施(如投加碳酸钠等)尽快使pH值恢复到控制指标范围内。
3.2微生物的控制与监测
根据微生物的监测数据或者COD值确定加药周期，一般每周投加一次，使用强氧化性杀菌剂一次后，换用非氧化性杀菌剂一次，消除因长期使用一种杀菌剂所造成的抗药性，即采用每周冲击式投加强氧化性杀菌剂一次，加入量为100mg/l，加两次后，投加非氧化性杀菌剂一次，加入量为100mg/l。然后强化氧化性杀菌剂与非氧化性杀菌剂每周一次交替投加。杀菌剂的投加量为：投加量（㎏）=保有水量（m3）×加药浓度（mg/L）×10-3。投加非氧化性杀菌剂前，可将系统预先排污以便投加后推迟排污，投加后应不排污并尽量不补水至少12～24小时，以提高杀菌效果。
3.4热交换系统布局改造
将原有热交换系统与循环冷却水的串联方式改进为并联方式，各设备的循环冷却水进水温度均较低，尤其是高温热交换器因冷却水温度低而结垢速度降低，加上缓蚀阻垢剂的作用，所结垢为松软垢，基本被循环水冲刷带走，换热效率提高。
4实施效果
该项目实施后不仅有效抑制了热交换器铜管内壁结垢速度，而且形成软松垢，易被循环水冲刷、分散并带走。清垢方式采用高压水枪进行冲洗清除，极大的降低了人工除垢的工作量，杜绝了除垢时电钻伤人的安全危害。
通过上述方案的实施，龙滩瓦斯电站热交换器铜管结垢问题得到有效解决，使得停机处理热交换器积垢清除频率延长3倍以上，增加瓦斯发电机组连续稳定运行时间，提高瓦斯发电机组利用率，同时减少因检修设备或机组停运导致瓦斯外排带来的环境污染。
并且循环冷却水通过缓蚀阻垢处理后，可将其浓缩倍率提高到3～3.5（原来浓缩倍数为1.5左右），有效延长排污周期，减少循环水补充量，降低水资源消耗。
5结束语
通过对广能集团龙滩瓦斯发电站循环水缓蚀阻垢剂杀菌的分析及实施处理，使用缓蚀阻垢剂后具有相当好的缓蚀效果，同时水解率低、性能稳定、耐高温性好。同时对瓦斯发电机组冷却器布局进行改造，提高瓦斯发电机组利用率，减少瓦斯外排带来的环境污染。
参考文献
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[2]魏能姜；RJ-101缓蚀阻垢剂在循环冷却水系统的应用；第三届全国水处理化学品行业年会会议论文集[C]；2007年
[3]陆柱、蔡兰坤、陈中兴、黄光团；水处理药剂[M].北京：化学工业出版社，2002
论文作者:黄铁军,陈渝飞,叶培祥
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/27
标签：热交换器论文; 瓦斯论文; 杀菌剂论文; 冷却水论文; 铜管论文; 机组论文; 热交换论文; 《基层建设》2018年第35期论文;