中水应用于循环冷却水动态模拟试验

1中水应用于循环冷却水动态模拟试验
1.1试验目的
本次试验由甲方提供春柳污水厂的中水，经进行混凝沉降并过滤后后，根据水质分析数据，投加合适的缓蚀阻垢剂并进行循环冷却水系统的动态模拟试验，根据试验结果评价药剂对系统的抗腐蚀及阻垢倾向，确定经过混凝沉降后过滤直接回用到循环冷却水的可行性；同时也通过循环冷却水加药种类及加药量等来评价该路线的经济型。

1.2试验及评价依据
a《冷却水动态模拟试验方法》（HG/T 2160-2008）
b《工业循环冷却水处理设计规范》（GB-50050-2007）
c《火力发电厂循环冷却水用阻垢缓蚀剂》（DL/T806-2002）
d 《工业循环冷却水中钙、镁离子的测定EDTA滴定法》（GB/T15452-2009）
e 《工业循环冷却水污垢和腐蚀产物中酸不溶物、磷、铁、铝、钙、镁、锌、铜含量测定方法》（HG/T 3534-2003）
1.3动态模拟试验概述
循环冷却水动态模拟试验是在实验室给定条件下，用常压下饱和水蒸气加热换热器，模拟生产现场的流速、流态、水质、金属材质、换热强度和冷却水进出口温度等主要参数，以评定水处理剂的缓蚀和阻垢性能。

1.4试验装置
循环冷却水动态模拟装置示意图见下图：
动态模拟试验装置实图如下：
1.5试验水质分析
甲方提供的春柳污水处理厂出厂中水，经过我院混凝沉降后作为循环冷却水动态模拟试验的补水。

1.6试验药剂分析
试验药剂为我院根据水质情况给出的1#、2#剂和缓蚀阻垢剂。

表二：药剂分析
加药方式：采用连续式加药
1.7试验准备
1.7.1试验管的准备
1#、2#动态模拟试验装置均选用经过处理烘干的HSn70-1A试验铜管，具体尺寸为Φ560×10×1mm。

1.7.2试验挂片和铜片的准备
1#、2#动态模拟试验每种水质中挂标准A3碳钢片、HSn70-1B铜片各1片，分别测得腐蚀率。

腐蚀率的测定采用失重法，试验方法依据GB/T 18175-2000 《水处理剂缓蚀性能的测定—旋转挂片法》。

1.8动态模拟试验一
当循环水预期浓缩倍数达到，循环水进、出口温差稳定5天，污垢热阻小于 3.44×10-4 m2.K/W时，动态试验结束。

1.8.2动态试验条件
1.8.3试验过程数据记录
见附件《动态试验原始记录表》。

1.8.4试验结果
b.试验结束时试片及试验管腐蚀情况图
1#：A面：A面清洗后
B面：B面清洗后
说明：A3碳钢片正反两面稍有一定程度的腐蚀，但无点蚀现象发生，属正常现象；HSn70-1B 铜片表面光洁，没有任何腐蚀情况。

2#：A面：A面清洗后：
B面：B面清洗后
说明：与A面基本相同，A3碳钢片正反两面稍有一定程度的腐蚀，但无点蚀现象发生；HSn70-1B铜片表面光洁，没有任何腐蚀情况。

试验结束后试验管情况
说明：管内仅有少量污泥沉积，没有任何腐蚀情况
c. 试片年平均腐蚀率：
根据金属在单位面积上和单位时间内失去的重量，作为评定金属腐蚀速率的一个指标。

B=K（W1- W2）/A·T·D
式中：B－平均腐蚀率，mm/a
K－计算常数，K＝3.65×103
W1－试片未腐蚀前质量，g
W2－试片经腐蚀并除去表面产物后的质量，g
A－试片暴露在冷却水中的表面积，cm2
T－试验时间，h
D－金属密度，g/cm3，（碳钢7.85，黄铜8.65）
表五：挂片年腐蚀率
注：根据《工业循环冷却水处理设计规范》（GB-50050-2007）3.1.6.3，碳钢片的年腐蚀率宜＜
0.075mm/a，铜、铜合金宜＜0.005 mm/a。

1.8.5污垢热阻
a.清洁管污垢热阻测定：
πd i l×3600 T -t’进 1 0.86πd i l T -t’进 1
ｒ= ( －) = ( －)
4186.8×G t’出-t’进 2 G t’出-t’进 2
式中：ｒ－清洁管热阻，m2·K/W
d i－试验管内径，m
G－冷却水流量，kg/h
T－蒸汽温度，℃
t’进－初始冷却水进口温度，℃
t’出－初始冷却水出口温度，℃
4186.8－水的热容，J/( kg·K)
l－试验管有效换热长度，m
3600－从小时换算为秒的数值
计算结果：r1=6.01×10-4m2·K/W，r2=5.43×10-4m2·K/W，
b.瞬时污垢热阻测定：
0.86πd i l T -t进 1 0.86πd i l T -t进T -t’进
ｒsi = ( －) －ｒ= （－）
G t出-t进 2 G t出-t进t’出-t’进
式中：ｒsi －瞬时污垢热阻，m2·K/W
r –清洁管热阻，m2·K/W
d i－试验管内径，m
G－冷却水流量，kg/h
T－蒸汽温度，℃
t进－冷却水瞬时进口温度，℃
t出－冷却水瞬时出口温度，℃
t’进－初始冷却水进口温度，℃
t’出－初始冷却水出口温度，℃
l－试验管有效换热长度，m
注：根据《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050-2007）3.1.6.1项，敞开式系统污垢热阻值宜为小于3.44×10-4m2·K/W。

瞬时污垢热阻值曲线如下：
1.8.6试验管污垢沉积速率
污垢沉积速率又称污垢附着速度，表示水冷却器换热面上污垢的增长速度。

mcm＝30（W- W’）/ A·T
式中：mcm-污垢沉积速率，mg/cm2·m
W－试验管试验后的质量，mg
W’－试验管去除污垢后的质量，mg
A－试验管内表面面积，cm2
T－试验时间，d
表九：试验管污垢沉积速率
注：试验管污垢沉积速率应控制在≤15mcm。

1.8.7各种离子浓度曲线
a.氯离子浓度曲线
b.硬度曲线
c.碱度曲线
d.浓缩倍数曲线
1.8.8试验结果
2结论
◆根据循环水动态试验结果可知，我院提供的2种药剂所进行的试验，对于
高氯根条件下（1#和2#最高氯根分别为865.37ppm和885ppm，长时间保持在
750ppm以上）循环冷却水系统的铜材腐蚀的控制达到理想效果，对碳钢材
质腐蚀的控制也能达到国家标准要求。

1#试验系统的最高硬度和碱度容忍
到8.0mmol/L和 5.3mmol/L以上，2#试验系统的最高硬度和碱度容忍到
8.6mmol/L和7.1mmol/L以上。

安全浓缩倍数控制3.0左右较为合适。

◆本次动态试验由于是在市内进行，未投加杀菌剂进行控制，试验结果中的
污垢热阻值和腐蚀率均在国标要求范围之内，说明该水质在较好的环境下
无严重细菌滋生现象；但是换热管内有极少量粘泥，因此，建议在实际运
行中也不要忽视，通过投加一定量季铵盐类或其他有剥离效果杀菌剂进行
杀菌控制，避免细菌的长期繁殖对生产造成影响。

◆根据动态试验结果，对于甲方提供的春柳污水处理厂的中水，经过混凝沉
降并经过过滤后，加入合适的缓蚀阻垢剂进行处理，直接应用于电厂的循
环冷却水系统，是合理可行的。