第四章循环水讲义

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 4 1000 18 0 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3 5 1 2 3凝汽器的传热 传热方程式 Q KS tp tw KS tm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 H2O1 2硫酸钙它的溶解度约为碳酸钙的40倍以上 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 fHB 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 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 m2 K W KS 运行一定时间后的总传热系数 m2 K W K0 运行初期的设计总传热系数 m2 K 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 44 10 4 m2 K W 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 T712 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 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GB50050 95 异养菌 5 105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