1、电力系统水处理培训教材 第四章发电厂冷却水处理,孙本达西安热工研究院有限公司 二六年十二月,火电厂为什么要使用水作介质,水在火电厂中起着能量传递、水变成高温后蒸汽后推动汽轮机旋转和冷却等作用。其他介质有异丙烷、氨等 水的优点：传热性能好，热容量高，分子量小，给水泵输送1份体积的水所产生的蒸汽流过汽轮机的体积可达22.41000180.03=4148份，因此被认为是火电厂用于做功的理想工质。 水的缺点：1、低温时汽化潜热大 ，热损失大。按热力学卡诺热转换成电的转换率在70%，实际发电效率不足50%。2、如果用水冷却蒸汽，冷却水易腐蚀结垢。,冷却水处理的目的,1防止结垢； 2防止腐蚀； 3节水,第
2、一节 发电厂冷却水系统,1 冷却水系统及设备 1.1 冷却水系统,冷却水系统的分类,1.2 凝汽器,1.2.1 凝汽器的真空度 真空度越高，对应的压力越低。凝汽器的压力一般为0.003-0.005MPa。 1.2.2 凝汽器的端差 汽轮机的排汽温度tp与凝汽器冷却水的出口温度t2之差，称为端差，用t表示。 正常运行一般为35。,1.2.3 凝汽器的传热,传热方程式： Q = KS（tptw）=KStm 总传热系数 ：,1.3 冷却设备,1.3.1 喷淋冷却水池 1.3.2 机力通风冷却塔 1.3.3 自然通风冷却塔,1.3.4 水的冷却原理,在冷却塔中，循环水的冷却是通过水和空气接触，由蒸发散
3、热和接触散热起主要作用。 假如冷却塔进水温度为35，则蒸发1kg水大约要吸收24094J的热量，带走的这些热量大约可以使576kg的水降低1。,排污量与浓缩倍率的关系,如果冷却水系统的运行条件一定，那么蒸发损失量和吹散损失量就是定值，通过调整排污量可以控制循环冷却系统的浓缩倍率。,开式循杯冷却系统中水和盐的平衡,3.1 水量平衡PB = PZ+PF+PP （4-8）,3.2 浓缩倍率,图4-6 循环冷却浓缩倍率与补给量的关系,第二节 水垢和粘泥的沉积,1 循环水中主要水垢成分及形态 1.1 碳酸钙 Ca(HCO3)2 CaCO3+CO2+H2O 1.2 硫酸钙 它的溶解度约为碳酸钙的40倍以上
4、。这也就是凝汽器很少发生硫酸钙水垢的原因。 只有在高浓缩倍率下运行的换热设备，才可能在水温高的部位析出硫酸钙。,2 水质稳定性的判断,2.1 极限碳酸盐硬度 2.1.1 经验公式计算 HTJ=k(CO2)+b-0.1HF （4-16） 2.1.2 西安热工研究所经验公式 HTJ=f HB，T(A+B-C-D) （4-17）,2.4 A法和B法,3.3 影响污垢沉积的因素1,（1）水质 （2）流动状态 （3）水温 （4）pH值 （5）溶解氧 （6）光 （7）细菌数,3.3 影响污垢沉积的因素2,（8）浊度 （9）粘泥体积 （10）粘泥附着度 （11）流速 （12）温度 （13）表面状态,第三节
5、循环冷却水的防垢处理方法,各种循环水处理方法的适用条件及优缺点,第四节 水质稳定剂处理,火电厂常用的水质稳定剂,2 水稳剂的阻垢机理,有机膦酸盐 结晶过程去活化 晶格歪曲,图4-14 在少量HEDP存在下， 方解石晶体生长速度与时间的关系曲线,图4-16 在加药和不加药时，CaCO3晶体的形状（放大450倍） （a）CaCO3；（b）加入有机膦酸盐；（c）加入有机膦酸盐及聚合物,聚羧酸类,分散作用,磺化聚合物,协同效应,阻垢 分散 缓蚀 增效,水稳剂阻垢缓蚀性能评定方法,3.1 静态烧杯试验法,极限碳酸盐硬度法,1 静态法 2动态模拟试验法,图4-18 静态试验装置 1玻璃缸；2搅拌器；3电源
6、；4控温仪；5加热管；6热敏电阻；,图4-20 某种动态模拟试验装置 1抽风装置；2冷却塔；3填料；4冷却塔水引水箱；5补水泵；6补水箱； 7循环水泵；8流量计；9腐蚀试片；10铂电阻温度计；11控温仪；12换热管； 13模拟换热器； 14热水循环泵；15电源；16加热器；17布水装置,污垢热阻法,总传热系数K的倒数称之为总污垢热阻，表示某换热器的污垢程度，亦称污垢系数。,式中 污垢系数，（m2K）/W； KS运行一定时间后的总传热系数，（m2K）/W； K0运行初期的设计总传热系数，（m2K）/W。,对开式循环冷却系统的年污垢热阻值，我国目前的控制标准是小于3.4410-4（m2 K）/W，
7、约相当于现场监测的3mg/（cm2月）垢附着速度。,水质稳定剂缓蚀性能的测定,静态浸泡试验 旋转挂片法 动态挂片,第五节 循环冷却系统补充水处理及旁流处理,1 石灰处理法 2 弱酸氢离子交换法,双流式弱酸交换器 优点,1）可提高设备出力，降低投资。 2）节省树脂12.5%左右。并降低了再生剂比耗。 3）自用水率低 由单流式的7%左右下降到5%左右。,双流式弱酸交换器 主要缺点,底部石英砂垫层容易受到污堵。 反洗操作不当中排水装置容易变形。,旁流处理 旁流过滤 ：旁滤水量一般为循环水量的1%5%。,图4-30 旁流过滤处理流程 1蒸发损失；2凝汽器；3空气；,第六节 凝汽器的腐蚀与防止,1 凝汽
8、器铜管水侧的腐蚀形态,1.1 均匀腐蚀 1.2 局部腐蚀 （1）栓状脱锌腐蚀 （2）坑点腐蚀 （3）冲击腐蚀 （4）晶间腐蚀 1.3 腐蚀破裂 1.3.1应力腐蚀破裂 1.3.2 腐蚀疲劳,垢下腐蚀照片,小孔腐蚀照片（黄铜管）,小孔腐蚀照片（不锈钢）,选择性腐蚀照片（均匀脱锌）,选择性腐蚀照片（栓状脱锌）,铜管应力腐蚀破裂（热应力）,铜管腐蚀破裂照片（制造应力）,应力腐蚀疲劳照片（运行应力）,凝汽器管选用,DL/T 712-2000火力发电厂凝汽器管材选材导则。 目前在准备修订此标准的某些指标如：氯离子含量,不锈钢凝汽器管的选用参考标准,防止凝汽器铜管腐蚀的方法,做好循环水处理，保证水质合格。
9、 添加铜缓蚀剂。 镀膜保护 阴极保护 防止铜管管口冲蚀 1）管口涂胶 2）加塑料套管,管板管口涂胶喷砂处理,涂胶,第七节 循环水冷却系统中微生物的控制,1 常见有害微生物的种类 1.1 藻类 1.2 细菌 （1）菌胶团状细菌 （2）丝状细菌 （3）铁细菌 （4）硫细菌 （5）硝化细菌 （6）硫酸盐还原菌 1.3 真菌,2 控制微生物方法综述,开式循环冷却系统中微生物的控制通常采用以下一些指标（主要来自工业循环冷却水处理设计规范 GB5005095 ）。 异养菌 5105个/ml（平皿计数法） 真菌 10个/ml 硫酸盐还原菌 50个/ml 铁细菌 100个/ml 粘泥量 4ml/m3（生物过滤
10、网法） 1ml/m3（碘化钾法）,药剂处理,（1）杀菌、灭藻药剂 （2）抑制微生物增殖的药剂 （3）防止附着的药剂 （4）剥离药剂 （5）淤泥分散药剂 （6）药剂的残余效应,氧化性杀生剂,氧化性杀生剂一般都是较强的氧化剂，能使微生物体内一些和代谢有密切关系的酶发生氧化而杀灭微生物。 常用的氧化性杀生剂有氯、臭氧和二氧化氯。 在常规的剂量下，对B5以上等级的铜管没有显著的影响。对黄铜管稍有影响。,特点,使用剂量通常很少。通常一次性加入有效浓度6-10m/L 药效相对短，通常为2天。此后细菌开始增多,非氧化性杀生剂,季铵盐 ：既能杀菌，又含有能降低溶液表面张力的阳离子表面活性剂，起粘泥剥离作用。通常一次性向循环水中加入100mg/L（商品浓度）以上。 异噻唑啉酮 杀菌效果不如季铵盐，对抑制细菌的生长有效，通常一次性向循环水中加入100mg/L（商品浓度）以上。,特点,使用剂量通常较大。通常约为氧化性杀菌剂的5-10倍。 药效持续时间较长，约为10-20天 每加入一次的费用约为氧化型杀菌剂的10倍。,谢谢！,
