中水应用于循环冷却水动态模拟试验
冷却水动态模拟试验的实践与改进
石化企业在生产过程中需要消耗大量的冷却水作为换热介质，目前，各大企业均采用循环水再利用的方式，减少水资源的浪费和对环境的污染。
为了减少循环水对换热设备的损害，需要在循环水中加入阻垢剂、防腐剂、杀菌剂等水处理剂，保持生产装置换热设备的长周期运转。
这些水处理剂的适应性评价和供应厂家的选择是石化企业必须要做的工作，而冷却水动态模拟试验是目前唯一可以采用的方法。
1 新动态模拟试验装置的安装调试公司原有的一台动态模拟试验装置运行多年后，很多部件出现老化、漏水等现象，特别是试验过程中仪表不稳定、水泵偷停等故障导致试验中途停止现象更不可接受。
所以，在2017年初，公司新采购的两套动态模拟试验设备到货，其安装、调试过程是否顺利，将直接影响今年公司对水处理剂的评价和招标。
1.1 设备的安装利用原设备的场地，上水、下水、动力电等硬件齐全，原有的通风管道保留。
该设备部件包括：模拟换热器、蓄水箱、补水槽、冷却塔等，按照顺序进行安装。
设备的工艺流程图如下：1、补水槽2、蓄水箱3、冷却塔4、电动风门5、填料6、轴流风机 7、浮球阀 8、塔底测温元件 9、水泵 10、电动调节阀和流量传感器 11、转子流量计 12、入口温度计 13、模拟换热器 14、试验管 15、出口温度计 16、17、挂片桶 18、排污阀和流量计 19、电加热器 20、电热蒸汽炉 21、冷凝器1.2 设备的调试(1)松开换热器两端拆卸装置，装好试管，压好“O”形圈，拧紧；(2)拧紧锅炉底部排空阀，给锅炉里加上足够的蒸馏水，观察液位计，使之达到所需的液面；(3)检查所有活接、阀门、管道的连接处是否密闭。
检查完毕后向蓄水箱内加水至浮球阀处，补水槽内加水，使补水槽自动向蓄水箱加水；(4)开启配电箱内总电源，出水阀、进口阀门，开启控制柜中水泵开关。
循环水循环正常后开启流量开关，使电动阀自动控制流量大小直至达到要求；(5)开启加热开关，加热指示灯亮。
此时锅炉开始加热。
中水用于电厂循环冷却水的实验研究的开题报告
中水用于电厂循环冷却水的实验研究的开题报告一、研究背景随着电力行业的迅速发展，电厂循环冷却水的需求量逐年增加，而传统的淡水资源已经越来越短缺，同时水污染和水资源的枯竭问题也越来越突出。
中水在可再生资源中具有独特的优势，被广泛应用于农业、工业、城市建设等领域，成为一种重要的可再生水资源。
与传统的淡水资源相比，中水具有储量丰富、水质稳定、经济适用等特点，同时也对环境保护具有积极的意义。
然而，由于中水中含有大量的微生物、有机物和悬浮物等杂质，在电厂循环冷却水的使用过程中容易导致管道堵塞、设备腐蚀、水质恶化等问题，影响电厂的正常运行。
因此，如何有效地利用中水作为电厂循环冷却水，是一个亟待解决的问题。
二、研究目的本研究旨在探讨中水作为电厂循环冷却水的可行性和优劣势，研究中水对电厂循环冷却水水质的影响，同时探索适宜的处理技术和处理流程，为电厂的中水资源利用提供科学的依据。
三、研究内容1. 收集中水和电厂循环冷却水的样品，进行水质分析和比对，分析中水对电厂循环冷却水水质的影响；2. 研究中水在电厂循环冷却水中的应用范围和可行性，分析中水对电厂循环冷却水的优缺点；3. 探讨中水处理技术和处理流程，包括膜技术、生化处理、吸附剂等，筛选出适宜的处理技术；4. 进行中水电厂循环冷却水的实验研究，比较不同处理技术对电厂循环冷却水水质的影响，优化处理流程。
四、研究方法1. 数据分析法：通过收集中水和电厂循环冷却水的水质数据，分析其水质差异，探讨中水对电厂循环冷却水水质的影响；2. 室内模拟试验法：通过建立适宜的实验模型和试验方法，研究中水在电厂循环冷却水中的应用范围和可行性，比较中水和传统淡水的差异；3. 实际工程应用法：在电厂循环冷却水系统中进行中水处理实验研究，比较不同处理技术对电厂循环冷却水水质的影响，对处理流程进行优化。
五、研究意义本研究的结果将有助于推广中水的应用，探索中水在电厂循环冷却水的可行性和使用方法，为节约淡水资源、保护环境和促进循环经济发展提供有益的参考。
城市中水回用于火电厂循环冷却水系统的应用研究
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第２ ４卷 第 ２期
２１ ０ ０年 ４月
能 源 环 境 保 护
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城市中水 回用于火 电厂循环冷却水 系统的应用研究
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动态模拟在循环水配方筛选及日常管理中的应用
模拟的深入研究与广泛应用 。早在 ２ 世纪 ７ 年代 ｏ ０
末至 ８ Ｏ年代 ， 工 过 程动 态 模 拟 技术 就 已在美 国 、 化 日本 、 欧 等 国家 和地 区进 入 了广 泛 的应 用 阶段 。 西 随着 经 济 社 会 的 不 断 发 展 和 落 实 “ 学 发 展 科
冷却水流量（ 流速一般 ０ ８ ． 米／ ）使冷却水 ． ～１０ 秒 ， 通过传热试管（ 管程） 时吸收热量温度升高 ， 随后被
装 置在 循环 水配 方筛选 及 日常管 理 中的应用作 了认真 研究 和系统 总结 。
关 键词 ： 态模拟 动 循 环水 配方 筛选 日常 管理
１ 概 述
动态特征是化工过程系统最基本的特征之一。 由于在化工生产过程中， 存在着相 当多的动态过程 ， 这些过程 的工艺参数都是随时间变化的函数 ， 所以，
束后 ， 可拆解查看 管程 的结垢和腐蚀情 况， 简单直 观， 真实 可靠 。同时 ， 模拟装置 中安装 的腐蚀监测 管， 不仅可以 目 测监测管材的腐蚀情况 ， 而且可 以定
量计 算循 环水 对 材料 的腐 蚀 速率 ， 由此 动 态模 拟 和 综合 评 价管 程对 流换 热 强 化 技 术 的换 热 效果 、 流动 阻力、 污垢特 性 等 。该装 置 以强 化换 热 管 和普 通 列 管 的换 热过 程 的基 本影 响 因素 药剂 后腐蚀 率 越低 ， 明该 缓 蚀 剂 的 缓蚀 作 用 说
越强 ； 同理 ， 添加 某种药 剂后 水 中的钙 离子稳 定 数值 越大 ， 则说 明该 阻垢剂 的阻垢 性 能越好 。
步较 晚 ， 是 发 展很 快 。上 世 纪 ７ 但 ０年代初 ， 国引 我 进 大 化肥 、 油化工 、 石 轧钢 、 化纤等装 置 时 ， 同时 大 才
首钢综合污水回用于循环冷却水系统的动态模拟实验.
3）电控柜实现对各指标的设置和显示以及特定 指标的数据采集和传输功能，见图 3。
试管选用内径8 mm、长度550 mm的 20 号碳钢试 管。试管内结垢反应系统水结垢情况。试片选用 A3 碳钢 Ⅰ 型 标 准 试 片，尺 寸： 50 mm × 25 mm × 2 mm， 4 mm，表面积：20 cm2 。
DYNAMIC SIMULATION EXPERIMENT OF INTEGRATED WASTEWATER FROM SHOUGANG GROUP USED IN RECIRCULATING COOLING WATER SYSTEM
Han Mei （ Central Research Institute of Building and Construction Co. ，Ltd，MCC Group，Beijing 100088，China）
图 5 系统污垢热阻与时间关系
2. 1. 3 腐蚀速率变化 循 环 水 中 ，一 般 情 况 下 钢 材 在 初 始 期 瞬 间 腐 蚀 速
度最快，随着 循 环 水 的 pH 值 升 高，钢 材 表 面 钝 化 膜 形成，金 属 的 瞬 间 腐 蚀 速 率 逐 渐 降 低。如 图 6 所 示， 本实验初期金属发生快速腐蚀，系统 1 瞬间腐蚀速率 最高达到0. 25 mm / a，水质 稳 定 药 剂 对 初 期 的 腐 蚀 情 况控制效果不好。前期和中期腐蚀速率略高于系统 2，稳定后两系统 腐 蚀 速 率 小 于0. 02 mm / a。必 要 的 情 况下，可以考虑初 期 提 高 加 药 浓 度，控 制 初 期 腐 蚀 情 况 ，中 后 期 按 照 原 加 药 浓 度 投 加 药 剂 。
图 4 系统浓缩倍数
中水回用于电厂循环冷却水系统的研究
中水回用于电厂循环冷却水系统的研究陈颖;范传辉;万永智;李倩【期刊名称】《治淮》【年(卷),期】2018(000)012【总页数】2页(P76-77)【作者】陈颖;范传辉;万永智;李倩【作者单位】江苏省水文水资源勘测局徐州分局 221006;江苏省水文水资源勘测局徐州分局 221006;江苏省水文水资源勘测局徐州分局 221006;江苏省水文水资源勘测局徐州分局 221006【正文语种】中文在面临严重缺水且大量废水又造成水体污染的严峻形势下，将二级污水处理厂的排水经过适当的深度处理成为中水而实现回用，是城市污水资源化的一个有效途径，限制从自然水体的取水量和污染物的总排放量是减轻污染的重要手段。
将中水回用于工业冷却用水具有很好的发展前景，冷却水用量很大，且先进的冷却水处理技术对补充水的要求不髙，可实现“近零排放”，所以是再生水的主要用途之一，具有很大的潜力，已受到各界的广泛关注。
但是，工业冷却用水对水质的要求因工业类型及相关工艺的不同而不同。
进入二级污水处理厂的污水中所含工业废水比例大时往往含有特殊污染物，处理起来又具有一定难度。
发电厂是用水大户，用量最大的系统是循环冷却水系统和工业冷却水系统，因此，大力发展发电厂的中水回用技术势在必行。
一、中水回用的常用处理方法1.生物处理法生物处理法是利用微生物的代谢作用除去废水中有机污染物的一种方法，适用于有机物含量较高的污水。
一般采用活性污泥法、接触氧化法、生物转盘等生物处理方法。
或是单独使用，或是几种生物处理方法组合使用，如接触氧化+生物滤池；生物滤池+活性炭吸附；转盘+砂滤等流程。
这种流程具有适应水力负荷变动能力强、产生污泥量少、维护管理容易等优点。
2.物理化学处理法物理化学处理法是以混凝沉淀(气浮)技术及活性炭吸附相结合为基本方式，实现方法主要有废水离子交换处理法、废水光氧化处理法、废水萃取处理法和废水吸附处理法。
物理化学处理法具有占地面积较少、对废水水量和浓度变化适应性较强、除磷脱氮的效果好、出水水质比较稳定、可除去有害的重金属离子和管理操作易于自动检测的优点，但是处理系统的设备费和日常运转费用较高。
中水作为补充水在循环冷却水中的应用
城市中水用于电厂循环冷却水的技术方案_百度文库.
城市中水用于电厂循环冷却水的技术方案1概述水是国民经济发展中的不可替代的重要资源，也是人类赖以生存和发展的重要资源。
电厂又是耗水大户，特别是在我国北方，以水限电、以水定电的情况相当严重，水资源的紧张已逐渐成为电力发展的瓶径，如何节约用水，提高水的利用率是电厂急需解决的问题。
开展中水回用是解决这问题的重要途径，也是大势所趋。
在电力生产过程中，冷却水的消耗占电厂总耗水量的60～80％，因此，城市污水处理厂二级处理出水（中水）深度处理后作为电厂冷却水补充水，如能成功实施，将起到良好的示范效应，适应可持续发展需要，并为电力发展拓展空间，具有巨大的经济、社会、环境效益。
城市污水具有水量大、来源可靠、水量稳定的特点，但水质复杂，其中有机物、微生物和化学溶剂较多。
因此，城市污水二级生化出水要作为电厂循环冷却水，必须先进行深度处理。
使用城市污水做为冷却水的电厂，其中多数采用石灰处理工艺，一部分采用单纯过滤法，一部分采用超滤技术，本文主要介绍石灰处理工艺。
石灰处理系统作为电厂循环冷却水的补充水处理早在50年代就有应用的实例。
尽管石灰处理系统具有运行费用低，不污染自然水体等优点，但由于劳动强度大、劳动环境差、污染、堵塞等原因影响了石灰处理技术的发展。
随着科技的发展，人们环保意识的不断增强，通过科技人员的不断努力，石灰处理系统得到了许多改进，越来越多的电厂采用了石灰处理系统，积累了许多宝贵的经验。
我公司从早期循环水试验做起，参与了沧州发电厂的循环水试验，负责涞源电厂中水回用的石灰处理调试，2005年我公司做了国内第一例利用城市污水经深度处理后回用于电厂循环冷却水的总承包工程，目前该项目已投产，运行良好。
近年来国内，尤其北方地区，越来越多的电厂采用石灰处理工艺对中水进行处理，处理出水用作电厂循环冷却水。
2中水回用于电厂循环冷水的方法2.1中水深度处理的任务为使城市中水回用于电厂循环冷却水，根椐中水水质特点和电厂循环水水质要求，目前我国执行的《污水综合排放标准》（GB8978－1996）第二类污染物最高排放标准见表1，再生用作电厂冷却水的标准见表2，表2为中水浓度处理用于循环补充水的参考标准。
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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。