硕士论文火力发电厂循环冷却水系统的水质控制及腐蚀防护

1、硕士论文-火力发电厂循环冷却水系统的水质控制及腐蚀防护 火力发电厂循环冷却水系统的水质控制及腐蚀防护摘要循环冷却水是火力发电厂用水量的主要组成部分,是保证发电系统正常运行的必备物质条件,循环冷却水系统运行质量的提高,是火电厂综合节水的关键环节。节约用水、延长设备维修周期是电厂提高经济效益的重要手段。本文从现场水质的实际情况出发,在对设备材质、防腐蚀措施等工艺状况进行深入研究的基础上,通过阻垢试验、腐蚀试验,有效地控制了冷却水系统的结垢和腐蚀问题,从而使系统能够长期安全稳定地运行。在水质控制和防腐蚀过程中,通过设备腐蚀防护措施和水质控制方案的比选,筛选出最适方案,并经试验验证和现场应用,得出以下

2、结论:在凝汽器防腐蚀上,采用运行前。造膜处理的方法,成膜质量优于相关行业标准。造膜工艺成功用于现场。辅助设备腐蚀防护中冷却水提高到.范围内,使设备的腐蚀问题更好地得到解决。通过分析不同情况下循环冷却水水质变化和水质类型,确定适合本厂水质情况的循环水浓缩倍率为.,从而达到节约水资源的目的。选出适合本厂冷却系统水质特点的复合阻垢缓蚀剂,并确定最佳配方,得到良好的阻垢缓蚀效果。将运行前的防腐蚀和运行中的防腐蚀有机结合起来,才能保证循环水系统长期稳定运行。本系统中采用大量磷系药剂,有效地抑制了结垢和腐蚀的发生。但磷系药剂存在不容忽视的问题:首先,大量含磷废水排放,会加重环境水域的污染和富营养化程度。其

3、次,磷系药剂容易水解并产生磷酸钙垢,对循环水的浓缩造成困难。关键词: 循环冷却水 腐蚀 阻垢剂 缓蚀剂. ., . :.,. . . . .? .。.:;,.:,前 言火力发电厂中,单台发电机组额定功率有、和等多个系列,目前,我国以机组为主,从总体趋势看,我国的火力发电机组正朝高参数、大容量方向发展,据报道,年月,我国单机容量的零排放亚临界超高压力机组将在广东省潮州市正式投入运行,这标志着我国生产高压大功率发电机组的能力日臻完善。相对而言,机组额定功率偏小,但由于具有较好的经济性和运行性能,在火力发电厂仍占有一定比例。在发展过程中,通过对汽机通流部分的改造,又形成了系列。年,华能国际电力集团股

4、份有限公司决定对济宁电厂进行扩容改造,增设两台单机容量汽轮发电机组,在冷却水循环方面,针对旧机组存在的严重结垢、腐蚀和微生物滋生等影响机组正常运行的问题,华能电力公司着眼于系统的节水和环保要求,拟寻求经济、可靠、少污染的循环水处理方法和高性能水质稳定剂,以期在保证机纽安全运行的前提下提高循环水浓缩倍率,达到节约运行费用和节水环保等目的。.在对济宁电厂扩容改造过程中,华能国际电力集团公司先后投资近亿元人民币。为了使冷却水循环系统达到上述目的,该公司参照国内先进工艺技术,借助兄弟企业的成熟经验,组织人员针对济宁电厂的实际情况做了大量的实验研究,并取得了一定成果,主要包括以下方面:通过设备腐蚀试验,

5、将循环水值提高到.?.范围内,有效地减轻了设备腐蚀,使腐蚀速率达到国家标准。通过实施各种阻垢和防腐蚀措施,寻找相对较好的配方,将循环水浓缩倍率提高到.以上,达到了经济运行的目的。火力发电厂循环冷却水系统的水质控制及腐蚀防护.绪论.研究背景电力产业是我国国民经济发展的重要基础产业,是国家经济发展战略中的重点和先行产业,与国民经济的关系极为密切,而火电产业在整个电力中的位置更是起到了关键作用。由于我国的煤炭资源丰富,以煤炭为主要原料的火力发电一直是我国发电的首要组成部分,占据了%以上的发电份额,从年以来,更是保持在%以上。从能源构成来看,尽管我国目前正在大力发展以水电为主的其他发电方式,但在相当长

6、的时间内火力发电仍将占据整个电力产业的主导地位,是我国电力固定资产投资的重点。进入世纪年代以来,我国国民经济持续快速发展,带动用电需求全面增长,大部分地区电力供应紧张,已成为制约国民经济发展和社会进步的一个“瓶颈”。据统计,年全国全社会用电垦达亿千瓦时,增长速度达到%左右,用电量增长高于装机客量增长个百分点,比上年增长.%。电力缺乏状况比年更加严重,年缺电的省份是个,整体缺电多万千瓦,年增加到个,整体缺电达到多万千瓦。面对全国性电力供求矛盾,电力生产和投资舰模也相应迅速增长,各电力公司纷纷在华北、华南、华东等电力紧缺的地区投资兴建电厂,同时将原有电厂进行扩容改造。据国家电力总公司公布的全国电力

7、工业统计报告显示,年末全国装机容量.亿千瓦,年增加万千瓦,达到.亿千瓦,预计年将增加万千瓦。华能济宁电厂始建于年,是一家火力发电厂,位于济宁市西郊的大运河畔,现隶属于华能国际电力股份。该厂曾是山东电网的三大主力电厂之一,装机容量万千瓦,在从年建厂到年代初期的二十多年间,该厂发电量基本能够满足该地区社会生产和生活的需要。但是,随着社会生产和人民生活水平的不断提高,该厂装机容量和发电量越来越无法满足社会经济发展的要求,因此,华能集团于年月决定投资.亿元对原电厂设施进行三期扩容改造工程。工程设计火力发电厂循环冷却水系统的水质控制及腐蚀防护为两台/循环流化床锅炉机组、号机组,并相应增加和改进循环冷却设

8、备,由山东电力建设第二工程公司和东北电业管理局第四工程公司承接两台机组的建筑安装任务。截至年下半年,两台机组安装工程基本结束,总装机容量由原来的万千瓦增至.万千瓦,循环冷却水补充水量由原来的约/增加为现在的/。年月份,该厂生产数据如表所示。表卜济宁电厂年月份生产情况等效町用上网电量 容量系数 供蝴 发电煤耗项目 装机容量 总发电量系数% %亿千勋 亿千瓦时 克/千瓦时 克/千瓦时单位 万千瓦. . . . . . .数值由于冷却水的需求量突然增大,必然要求原来的冷却设备和一系列辅助设施作相应的更新和调整,增加冷却管道,冷却塔由原来的三座增加为四座,重新购置各种泵阀、加药设备、自动控制装置、测蕈

9、装置等。另外,新建冷却设备和工艺方法应更重视设备运行的安全性、经济性和性能的先进性,比以前的殴备和工艺要有较大的改善和提高。随着水资源可持续发展战略的深化,循环水冷却系统必须更加注重节水和环保要求,注重寻求经济、可靠、少污染的循环水处理方法和高性能水质稳定药剂。对从前出现过的一些问题和不足,如设备结垢和腐蚀过快等现象,要预见性地克服。对于旧设备旧工艺浓缩倍率偏低的情况,必须设法提高浓缩倍率,减少排污水量。总之,新建冷却设备要比旧设备有更长的使用寿命,更能节约水资源、资金和材料。.研究的目的和意义华能济宁电厂从年建厂到年代后期的二十多年问运行较稳定。但是,运行中也常有各类事故发生,有时甚至被迫局

10、部停产。在冷却水循环方面,始终都有严重的沉积物附着、金属腐蚀和微生物滋生等问题。有关数据表明,该厂从年至年的年间,曾先后出现数起与火力发电厂循环冷却水系统的水质控制及腐蚀防护冷却水质量和设备腐蚀有关的事件,其中有凝汽器铜管堵塞、冷却水系统酸性腐蚀、铜管泄露等事故,不仅影响凝汽器的换热效率,而且大大缩短了设备的使用寿命,使设备提前报废。该厂有台凝汽器,每台价值千万元以上,而且该厂年耗水量高达万吨。由此可见,进一步加强循环水水质控制和设备腐蚀防护的研究工作,对稳定生产、节约资金、水资源和金属材料等各方面均有重要意义,具体有以下几点:保证生产过程的连续性和安全性水质处理后,减少了沉积物附着、腐蚀穿孔

11、和枯泥堵塞等危害,冷却水系统中的换热器就可以始终在良好的环境中工作,除计划中的检修外,意外的停产检修事故就会减少,从而在这方面为工厂的长周期安全生产提供了保证延长系统使用寿命,降低维护费用通过改善处理工艺,采取可行的措施,如在工作介质中加入缓蚀剂等多种手段,提高设备的抗腐蚀能力,延长设备使用寿命,保护设备性能的长期稳定,从而减少设备的维修费用,节约投资。设备寿命的延长同时还预防了事故的发生。节约能源,提高经济效益当代社会,金属材料依然是最重要的结构材料,广泛应用于生产、生活和科技工作的各个方面。金属的腐蚀,会造成设备破坏、管道泄露、产品污染,甚至酿成燃烧或爆炸等恶性事故以及资源和能源的严重浪费

12、,使国民经济受到巨大的损失。据统计,世界每年因金属腐蚀而造成的经济损失约占人类年生产总值的.%.%,超过每年各项天灾损失的总和“。金属腐蚀现象发生于人类活动的各个领域,其中城建、海运、工业、国防等领域尤为突出,电厂中采用有效的防腐蚀和阻垢措施,不仅能节约金属材料,火力发电厂循环冷却水系统的水质控制及腐蚀防护更能节约能源。有资料他:报道,一台热水锅炉供暖系统采用防腐阻垢技术后,现场测得日节水,日节电.?,日节煤。因此,防止金属腐蚀对节约资源和能源具有重大意义。节约水资源,减少环境污染地球上的淡水资源是有限的,被污染的河流愈多,人类可利用的淡水资源就愈少。水是人类生命之源,保护水资源是人类保证自身

13、健康生存和社会持续发展的共同愿望,我国面临着水资源紧缺的危机,水污染治理形势十分严峻,据统计,我国有座城市,其中有座城市缺水,有座城市严重缺水姐,因此,节约水资源,治理污染已刻不容缓。在我国,冷却用水占工业用水的%以上?,节约用水的最大潜力是节约工业冷却用水,而循环冷却水是节约水源的一条重要途径。为了减轻和消除水污染,节约用水,提高水资源质量,必须大力推行各种废水特别是工业循环冷却水的控制和治理技术,以利于工农业进一步发展和人们自身的生存繁衍。本课题面对以上各方面的具体要求,在认真剖析该厂循环冷却水系统现有问题与不足的基础上,着重研究了循环水处理最适工艺和腐蚀防护的综合措施,以期在循环冷却设备

14、更新和调整中得到成功应用。.研究内容、目标和技术路线.研究内容和目标根据华能电厂供水水质、现有循环水系统的问题,以及装机总量扩容技改要求,本课题的研究内容与目标为:找合适的循环冷却水处理工艺,保证循环水水质和运行条件达到国家规定标准;火力发电厂循环冷却水系统的水质控制及腐蚀防护寻找经济可行的设备防腐蚀措施,提高设备使用寿命:尽量提高循环水浓缩倍率,达到节水目的,并兼顾设备和药剂的费用,降低运行成本;在满足以上要求的情况下降低排污水的污染程度,减轻总污水处理的负担。.技术路线本课题研究通过调查现有资料,分析目前循环水系统的问题,结合本地实际水质和环境状况,根据国家和企业节水环保的具体要求,粗定水

15、处理工艺,然后通过试验研究,比较各方案的作用效果及运行情况,以此为依据确定最佳措施和工艺方案。具体技术路线见图卜。火力发电厂循环冷却水系统的水质控制及腐蚀防护图卜水质控制及腐蚀防护技术路线图火力发电厂循环冷却水系统的水质控制及腐蚀防护.水源和设备基本状况.水源水质济宁电厂、号机组均为/环保型循环流化床燃煤锅炉机组,每机组循环水设计水量/,冷却水补充水量约/,补充水设计水质见表。表循环水补充水设计水质质量浓度 质量浓度 质量浓度 浓度项目 项目 项目/ / /. . .胸蓬. 毡一 . .如. . 游离: .总固体. . . 溶解固体 总硬度? . .灼魄碗腓 永硬一 . .悬浮物 碳酸盐硬.

16、. 全硅: 总碱度 . . .活性硅蚴 循环冷却水主要来自于深井水地下水和运河河水地表水,河流水质受季节和区域影响波动很大,且污染严重,主要表现为一和严重超标。该厂地下水与所处河段地表水具有代表性的水质情况见袁?。表运河济宁河段及该厂地下水水质组成项目 单位 地下水 河水项目 单位 地下水 河水. . / . ./ 碳酸盐硬. . .蛐 . .总碱度. . . .矿 / . . . .总固体 /。 . . 溶解固体 ./ / . . . ./ 悬浮物 /火力发电厂循环冷却水系统的水质控制及腐蚀防护. . 全硅 / . ./. ./ . 吣 /总硬度. . . ./ 游离如 /永硬.循环水流动过

17、程火力发电厂水循环系统包括汽水循环系统和冷却水循环系统两部分,二者组成有机的整体,协调运行,共同完成电力的生产。水在热力发电厂中的用量巨大,起着举足轻重的作用,它在电厂中的循环过程如图所示。过热蒸汽汽轮饥除氯器低脚口热器凝结水泵图电厂汽水循环和冷却水循环流程图汽水循环过程:原水进入水处理设备,经二级除盐后作为补给水,与低压加热后的凝结水共同进入除氧器除去水中的溶解氧,再由给水泵将己除氧的水送到高压加热器,加热后作为给水进入锅炉.水在锅炉中被迸一步加热成过热蒸汽流向汽轮机,在汽轮机中做功,带动发电机,将热能转变为电能输出。做功后的蒸汽进入凝汽器被冷却成凝结水,经凝结水泵送至低压加热器和除氧器。如

18、此循环流动。冷却水循环过程:冷却水由冷却水泵送入凝汽器,在凝汽器铜管中流动,流动过程中将汽轮机排出的蒸汽冷却成凝结水,自身同时被蒸汽加热,温度升高。加热后的冷却水少量作为排污水排出系统,其余进入冷却塔中火力发电厂循环冷却水系统的水质控制及寓蚀防护冷却。在冷却过程中,一部分水被蒸发和渗漏产生蒸发损失和渗漏损失,需要补充水进行补充。冷却后的水连同补充水一起被送入凝汽器,重复以上流动过程。.冷却水系统设施济宁电厂循环冷却水系统主要包括凝汽器、冷却塔、原水预处理设备以及各种水泵、阀门、管道等。冷却塔为自然通风式,总冷却面积,由钢筋混凝土构成,内壁涂有防菌藻滋生的涂料。根据冷却水量、水质和冷却水流速./

19、选择定做凝汽器为型单壳体、对分、双流程、蒸汽表面式凝汽器”,冷凝面积,外形尺寸×。考虑到冷却水的杀菌灭藻可能会带入大量一,并且锅炉水除氧时联氨分解会产生一定量的氨,在空冷区形成氨的富集,因此,凝汽器铜管选用加砷锡黄铜和白铜两种材质制作,以避免和氨对铜管的腐蚀“。所用凝汽器管扳材料为卜锡黄铜。所用泵类和各种阀门大多采用碳钢或铸铁制造,冷却水管道有由×、由、巾×等多种直径类型,材质多数为低碳钢,有些对腐蚀性能要求较高的部位采用环氧树脂涂料涂覆。火力发电厂循环冷却水系统的水质控制及腐蚀防护.设备防腐蚀措施比选以及现场应用.腐蚀防护发展现状腐蚀的危害非常巨大,它使生产和生

20、活设施过早地报废,危害社会生产和人们的生活环境。金属和合金的腐蚀主要是由于化学或电化学作用引起的破坏,有时还伴有机械的、物理的或生物的作用。腐蚀现象存在于人类生产和生活的各个方面,已经引起人们足够的重视。在腐蚀控制方面,现在的腐蚀科学已经开展了诸多方面的研究,我国在腐蚀现象的基础研究、防腐蚀金属材料、防腐涂料、局部腐蚀、表面处理等领域都取得了长足进展,并在经济建设和国防事业中发挥着日益重要的作用。在循环冷却水处理系统中,换热设备更换的费用较大,所以最需要解决的是换热设备的结垢和腐蚀问题,结垢影响换热效率,多耗能源,腐蚀会减少设备使用寿命,并存在安全隐患。现在各电力生产企业中,控制设备腐蚀的方法

21、主要存:根据企业所用的不同水质情况,正确选用耐蚀材料的设备产品。随着材料科学、冶金工业和化学工业的发展,近年来出现了一系列新型材料用于工业循冷却水系统。如钛和钛合金具有很强的耐微生物腐蚀能力,在以海水作冷却水的循环水系统中得到广泛应用。聚四氟乙烯,聚丙烯等高分子材料,也不断应用于循环冷却水系统四,如聚丙烯换热器和改性聚丙烯换热器在国内发展迅速,被越来越多的化工、炼油、制药等企业所采用。调整冷却水的值,加入缓蚀剂,改变设备所处的环境,消除引起腐蚀的各种因素。对设备进行表面处理,如用钝化剂处理,使金属设备表面生成稳定致密的钝化膜,提高设备的抗腐蚀性能。研究表明,金属的钝化可以大幅度提高其耐腐蚀性能

22、。例如,我国西北某炼油厂敞开式循环冷却水系统中,换热器采用碳钢材质,因腐蚀严重,火力发电厂循环冷却水系统的水质控制及茵蚀防护拟进行不停车清洗和预膜。以。.加缓蚀剂清洗后通过换水降低浓度和浊度,然后以三聚磷酸钠和。钝化预膜。经测定,预膜前换热器腐蚀速度为./,预膜后降为./。由此可见,氧化膜的形成使换热器材料的耐腐蚀性能有很大提高。近年来,国内外研究开发出稀土钝化处理技术,具有无毒、无污染和防腐蚀效果好等特点,可望替代传统的铬酸盐钝化技术。用防腐涂料涂覆金属表面,阻止冷却水与金属的接触,达到防腐蚀的目的。热喷涂技术是一种材料表面保护和强化的涂覆技术,它以燃料、电弧或等离子弧作热源,将金属、合金、

23、陶瓷、迥料等材料加热至熔化或半熔化状态,。借助于外力喷射并枯附到设备表面,形成涂层,从而提高殴备的耐磨和耐蚀性能。热喷涂技术的应用,能有效解决热力设备的腐蚀与磨损问题,例如,陕西秦岭电厂年针对锅炉的水冷壁管、过热器管等锅炉四管高温腐蚀和磨损严重的问题,在有关热喷涂专业单位的协助下采用涂层涂覆“四管”表面,获得了理想的防护效果,工作寿命达到年,给电厂带来显著的经济效益。用离子注入法将高能离子打入金属表面,形成一定深度和浓度的非晶态合金,可以大大提高金属没各的摩擦性能和抗腐蚀性能。用这种方法可以注入各种离子成分,可以精确控制注入的剂量和深度。目前,离子注入法在机械制造和产品表面处理领域得到广泛应用

24、。如某电厂的流化床锅炉水冷壁,通过高能离子注入碳化钨后,设备寿命提高倍以上。渗铝 用粉末法渗铝能在钢的表面生成一种真正的冶金学上的合金。渗铝碳钢表面铝扩散层的厚度可达. ,渗铝碳钢表面层中铝的含量的质量分数最高可达%。有人认为,渗铝碳钢的耐高温腐蚀的性能优于不锈钢曲。一些接触高温腐蚀性物质的换热器、反应器或处理高温腐蚀性物质的炉子的钢质管子或管线,常常进行渗铝。有人认为,渗铝法是向管子或管线的内侧提供耐高温腐蚀处理的唯一的实用方火力发电厂循环冷却水系统的水质控制及腐蚀防护法。渗铝剂由三部分组成:一是铝粉或铝一铁合金粉,用于提供铝的来溉:二是氧化铝粉,用作防枯剂;三是催渗剂,常用氯化铵,用于保护

25、渗铝箱内不存在氧化性气体,防止渗件和渗铝剂的氧化“。除上述方法以外,还有阴极保护、阳极保护、金属镀层等措施防止金属腐蚀。各种方法都有它的优点和一定的局限性,例如,现在冷却水中普遍采用添加缓蚀剂控制腐蚀,但许多缓蚀剂或者效果太差,或者有一定的毒性,不利于环境保护,寻找有毒缓蚀剂的替代品成为当务之急。另外,我们对抑制局部腐蚀过程还了解得不够深入,需要进一步研究以解决冷却水系统的局部腐蚀问题,减免介质泄露引起的经济损失。.凝汽器的腐蚀控制.凝汽器的腐蚀控制措施比选在冷却水循环系统中,换热器的更换费用比其他设备高,腐蚀损失更大,因此,冷却水系统的腐蚀控制上要集中在对凝汽器的腐蚀控制上。凝汽器的腐蚀主要

26、发生在铜管内外壁,铜管管径,壁厚.,其外壁接触的蒸汽和凝结水中含有氨和氧,内壁接触的冷却水更含有各种杂质成分。目前国内外常用的对换热器铜管防腐蚀措施有:合理选择耐腐蚀的铜管和管板材料。从设计上改进凝汽器的结构,如不设置分离隔板,尽可能降低氨在该处的富集等。对凝汽器铜管内壁进行钝化、造膜等表面处理,氧化膜能有效隔离管材与介质的接触,对均匀腐蚀和局部腐蚀均有良好的防护作用。对管板进行涂料涂覆,这种方法由于涂料本身的附着性能差和施工工艺不完善,在涂层表面常常出现局部微孔,形成局部腐蚀微电池,产生严重的局部腐蚀问题,从而加剧管板的腐蚀破坏.火力发电厂循环冷却水系统的水质控;叶及腐蚀防护调整水质,包括去

27、除水中杂质、调节值在适当范围内、添加缓蚀剂等。这种方法是目前应用最普遍的方法之一。保持适当的水流速度。铜管中的水流速度不宜过大或过小,过大易造成冲击腐蚀,过小会使杂物沉积,并促进脱锌腐蚀。消除残余应力。铜管在制造时常存在有残余应力,应进行退火消除。对凝汽器两端的水室、管板和管端采取阴极保护。这种方法能有效、经济、方便地控制和减缓凝汽器腐蚀。它又分为牺牲阳极法和外加电源法。牺牲阳极法因工艺复杂,保护时间短,且不易调节,所以应用受到一定限制。对较大的凝汽器常使用外加电源法。加装套管。为了防止在凝汽器的冷却水入口端发生冲击腐蚀,在铜管上加装一段套管,把铜管表面覆盖起来。套管紧贴管壁,防止松动。套管可

28、用橡胶或氇料等有机材料制作。近年来,为了更加有效地防止换热器的腐蚀,人们在致力于点蚀、电偶腐蚀、应力腐蚀等基础研究豹同时,还从其他角度对换热器采取多种防腐蚀措施。首先,加强对耐腐蚀材料的开发研制工作,并相继研制出一系列新型材料如搪瓷材料、钛合金材料、稀上合金材料等,这为换热器材质的选择提供了越来越广阔的空间。其次,开发新型的换热器涂覆材料,从开始的涂环氧讨脂到现在的喷砂和喷锌表面处理,喷涂技术在实际生产应用的同时飞速发展,里现出光明的前景。最后,人们从长期的研究和生产运行中发现,阴极保护法不仅能够防止管板和管端的均匀腐蚀和点蚀,而且能有效抑制入口端的冲刷腐蚀,因此,阴极保护法一直是防止金属腐蚀

29、的有效方法,得到广泛应用。经过对多种防腐蚀方法的分析比较,确定除对冷却水进行水质调整外,采用以下措施对凝汽器进行防护:对凝汽器铜管进行表面造膜处理:有关文献指出,铜管在投入使用初期形成良好的保护膜,可以显著地延缓镯管的腐蚀,避免凝汽器铜管发生点蚀,提高铜管使用年限%。在新机组投火力发电厂循环冷却水系统的水质控制及鹰蚀防护入运行前,对铜管进行。一次造膜处理,这是该种新设备不可缺少的防腐蚀程序。冷却水中氨含量超过/时,将导致铜管的汽侧表面产生络合溶解:一.“凝汽器中空冷区采用铜管,可以阻止这种腐蚀的发生。另外,所选铜管材质中添加了砷,可预防铜管的脱锌腐蚀”。因凝汽管内的设计流速./,在悬浮物和含砂

30、量/时,凝汽器铜管不会产生冲击腐蚀。在以上情况下,注意汽轮机和凝汽器的密封性,防止漏入空气,有效避免铜管的应力腐蚀。“。运行一段时间后,观察凝汽器管板和端板的腐蚀情况,如腐蚀速度超过标准规定指标./,则增设外加电源的阴极保护。.凝汽器铜管一次造膜处理.成膜机理循环水中加入硫酸亚铁后,被水中溶解。氧化成”,”逐步水解和络合,形成含水的无定形三价铁的氧化物。?:和由高分子的多核等聚合碱。组成的胶体微粒,吸附于具有活性氧化亚铜膜的铜管肇上,形成含有型水合氧化铁?的保护膜。”,即。一。一。”:。一此夕,”。二。室温下,:一生成的膜又可吸收水中”并放出等量的:”一被吸收的则可由溶解氧氧化并水解而生成新的

31、:火力发电厂循环冷却水襄统的水质控制及腐蚀防护/。一这一过程是一种自催化氧化过程。在成膜过程中,在与。膜的吸附面上,。与结合反应,被。氧化为”,形成少量的:型复合氧化物。:一:。目.造膜小试为探讨造膜效果以及造膜工艺的可操作性,选用与凝汽器相同材质即加砷锡黄铜和白铜的两种铜管进行了造膜效果验证试验。试验用铜管管径,长约,清洗内壁后与硬聚氯乙烯?管、溶解水箱、给水泵、节流阀、稳流栅等组成循环系统,水泵流量./,保证铜管内水流速度./左右。试验循环水流程图如图所示。节流阀 铜管 流量计稳流溶解水箱稳流给水泵 截止阀图造膜试验循环水流程图将。配成浓度为/的溶液,溶液温度为环境温度,开始时溶液呈绿色,

32、分钟后,和空气接触的液面缓慢出现黄色混浊物质,这是由于在溶液表面氧化形成。所致:。?将上述溶液通入铜管中循环流动,并加调节.,维持“浓度在/之间,小时后控制”浓度为/,在.左右。连续运行,取出铜管,晾干,发现两管中均已形成均火力发电厂循环狰却水系统的水质控制及腐蚀防护匀完整的棕褐色氧化膜。应用微区电子探针一型,日本津岛公司生产分析锡黄铜管中硫酸亚铁氧化膜的组成,其成分见表,膜厚。约表 。在铜管上的氧化膜成分成分 所占比例%. .: .采用./ 溶液对两管中膜做酸液滴溶试验,盐酸滴溶时间均在之间,远远高于火力发电厂凝汽器化学清洗及成膜导则行业标准规定的时间“”,因此,采用以上工艺方法对凝汽器铜管

33、一次造膜是可行的。.造膜工艺现场应用根据以前。造膜经验和试验研究,要形成良好的保护膜,造膜前铜管的表面状态是一个非常重要的因素,铜管表面有附着物不利于造膜,必须清洗干净。因此,造膜前先用%溶液冲洗铜管小时以上,流速/,然后用清水冲洗,并每隔用胶球清洗一次,每次持续分钟,这样冲洗天,直到将凝汽器内部杂质及管内附着物彻底冲洗干净。 :在装有搅拌器的溶解箱内配制.溶液,控制“浓度为/左右,.,输送泵抽至左侧凝汽器铜管,循环后将浓度控制在/,造膜。运行期间,要始终保持循环水流速在./左右,并不断通入压缩空气,保持出水室排气门溢流以排出空气。造膜过程中,须加入少量溶液调节在指定范围内,并每隔.用胶球清洗

34、一次,每次.。后放水,通入压缩空气,晾干天后,再进行右侧凝汽器造膜。造膜完成后,用./ 溶液对成膜做酸液滴溶试验,确定盐火力发电厂循环冷却水系统的水质控制及腐蚀防护酸滴溶时间为,远远高于行业标准规定时间,说明成膜质星很好,对凝汽器铜管的造膜获得成功。.辅助设备的腐蚀控制在循环冷却水系统中,各种给水泵、阀门和管件是与冷却水密切接触的设备和部件,它们大多由碳钢制造,在长期的运行过程中不断受到水中悬浮物、污泥、硬垢、和各种盐类的影响和侵蚀,是容易产生金属腐蚀的部位。控制这些设备的腐蚀,是控制水质恶化和凝汽器正常工作的前提条件,也是保证机组长期安全经济运行的一个重要方面。泵阀和管道设备的腐蚀,常采用调

35、节冷却水值、添扼缓蚀剂和杀菌剂、清除污垢等方法进行控制,而调节冷却水值,对水质和设备都将产生全面影响,也是每个热力发电厂无法回避的选择。.值对循环系统的影响值是影响设各腐蚀的主要因素,由金属腐蚀理论可知,随着水值的增加,水中去极化的阴极反腥受到抑制,碳钢表面生成氧化性保护膜的倾向增大,故碳钢在冷却水中的腐蚀速度随水值的升高而降低。当冷却水的值升高到.时,碳钢的腐蚀速度降低到./“”,接近于循环冷却水腐蚀控制的指标:腐蚀速度./。试验研究也表明。将水的值控制在适当的范围内,可明显地降低钢铁和铜合金的腐蚀速率,降低缓蚀剂用量,延长系统运行时间”。但是值升高同时也会带来许多不可忽视的负面影响。设计规

36、范/?中规定,循环冷却水应在.之问运行,在此范围内,提高值对系统产生的不利方面主要有:冷却水的指数增大,指数减小,冷却水中的沉积倾向大大增加,易引起结垢,不利于浓缩倍率的提高。冷却水值在.范围内,适宜于细菌和藻类的滋生和繁殖,产生过多的枯泥污垢。值的升高使聚磷酸盐水解生成磷酸钙垢的数量增加,也使各种水火力发电厂循环冷却水系统的水质控制及腐蚀防护稳定剂如锌盐、:、氯酚等多种缓蚀剂、杀生剂的作用效果降低“”,增加了药剂的消耗量。值提高后,虽然设备的腐蚀速度有所下降,但不一定达到设计规范的要求,因此,运行中除了进行防垢和杀菌外,还要向水中添加缓蚀剂。值的提高虽然可以减缓凝汽器黄铜管的层状脱锌腐蚀,但

37、却助长了其塞状脱锌腐蚀”,故还须向冷却水中投加铜缓蚀剂以减轻对凝汽器的腐蚀。.值的确定鉴于值的升高所带来的种种不利因素,必须综合考虑结垢、腐蚀、药剂效果、浓缩倍率等各方面限制,谨慎确定冷却水的值范围,不能过高或过低。研究表明,当循环水时,水的结垢倾向剧增,容易引起凝汽器的结垢和引起垢下腐蚀,同时也增大了凝汽器铜管的均匀腐蚀和局部腐蚀速度,所以,循环冷却水的值不宜大于.。根据相关资料和经验,冷却水在冷却塔喷淋曝气过程中,放出其中游离的。,使水的值逐步提高:。 当水中。不再逸入大气,达到其自然平衡值时,值能可靠地保持在.之间。这个自然提高值的过程,不需要添加药剂和增加设备,不需要人员控制,因此,可

38、以节省入力和投资,节约运行费用。所以,初步确定冷却水在自然平衡值.条件下运行。为了进一步了解.时,所用设备各种材料的实际腐蚀状况,必须在运行时或通过专门试验检验设备材质的腐蚀速度和腐蚀形态。火力发电厂循环冷却水泵统的水质控制及腐蚀防护循环冷却水水质控制方案确定.工业循环水水质控制发展现状.水质控制概况冷却水在循环系统中循环使用,水中的无机离子和有机物质不断浓缩,冷却塔在室外受到阳光照射、风吹雨淋,灰尘杂物进入,与设备和材料综合作用,产生严重的沉积物附着、设备腐蚀和微生物滋生,威胁和破坏工厂的安全生产,造成经济损失和人身伤害。因此,选择经济实用的循环冷却水处理方案,控制冷却水水质,解决结垢、腐蚀

39、问题,是工业生产正常进行不可缺少的重要环节。工业循环水的水质和设备的腐蚀状况是紧密联系、不可分割的,水质恶化会加快设备的腐蚀破坏,设备的腐蚀产物如金属离子等又进一步影响冷却水水质。鉴于此,我同相关部门制定了循环冷却水水质标准?,其中的工业循环冷却水处理设计规范?”的有关规定控制指标见表?。表工业循环冷却水处理设计规范?项 目 类别及内容 监测频率异养自 个/、真个/、硫酸盐还原 异养菌次/周,其余微蚓缵辩指标菌个/、铁细菌个川 次/周玲却循环水系统 碳钢换热器管壁 ./腐蚀速率 不锈钢和铜合金换热器 ./水侧管壁的年污 敞开式/垢热阻密闭式 ×/生物过滤网法 ,/ 次/天牯泥量碘化钾

40、法/ 次/天火力发电厂循环冷却水系统的水质控制及腐蚀防护目前我国循环冷却水处理的基本情况是:缺水.需要提高水的浓缩倍数;水源被污染,表现在:出现赤潮,需要降低磷酸盐的排放量:循环水易引起设备的腐蚀;水的回用不够;自动化程度较低.工作人员较多,需要“减员增效”;存在设计不合理状况,例如全系统的贮水量偏大;设备用材的档次偏低,渗漏较多;冷却水处理以化学法水质稳定剂法为主,化学法又以磷酸盐系水处理剂为主;磷酸盐系水处理方案以不加酸调节的碱性冷却水处理为多。这些情况或不足严重制约了我国的经济发展,对环境造成重大的负面影响,同时也推动着我国工业循环冷却水处理技术各方面的迅速发展。.水质控制发腱现状火力发

41、电厂中循环冷却用水耗水量巨大,占电厂生产总用水量的%以上,例如.一台万千瓦的发电机组,冷却水量约/。这样大的水量不可能进行复杂的深度处理,因此有很强的腐蚀和结垢倾向。防止冷却水系统结垢和腐蚀的方法分为化学方法和物理方法。化学法主要是向水中加入水质稳定剂,物理法则包括静电水处理法、膜处理法、阴极保护法、采用耐蚀材料法等。.化学法处理循环冷却水发展现状中国冷却水处理技术的发展,是随着大型化肥、石油、化工、冶金装置的引进而发展起来的,起步较晚,比发达国家晚年,但我国始终坚持自己的发展道路,瞄准国外的发展趋势,结合国情进行研究和应用,因此起点高、发展快,到目前为止,中国已经开发成功传统磷酸盐配方、磷系

42、复合配方、磷系碱性水处理配方、全有机配方、钼酸盐水处理配方、硅酸盐水处理配方等。其中磷系碱性水处理配方和全有机配方是当前国内处理技术的主体。这些水处理技术在实际工业应用中达到较高的水平.设火力发电厂循环冷却水系统的水质控制及腐蚀防护备的腐蚀率、污垢热阻这两个主要技术指标均可达到国际先进水平,已在许多大型引进装置中实现水处理技术和药剂国产化。水质稳定剂的发展是随着现代冷却水处理技术的发展而发展的。目前国内有水质稳定剂生产厂家很多,但具有一定规模和自身开发实力的厂家较少。从技术上讲少数产品的生产技术已处于国际领先水平或国际先进水平;部分产品处于年代国际水平;相当一部分产品特别是大宗产品的生产技术仍

43、处于国外、年代的水平。循环冷却水处理用阻垢缓蚀循环水系统的沉积物对设备危害很大,沉积物主要由水垢、污泥、腐蚀产物和生物沉积物组成。为了控制水垢的生成,需要向冷却水中加入少量阻垢剂。冷却水系统目前所用的阻垢剂主要有聚磷酸盐、有机膦酸、膦羧酸、有机磷酸脂、聚羧酸、天然分散剂等大类。其中聚磷酸盐是无机阻垢利,它对。水垢的生成具有很好的阻抑效果,并且对金属设备具有缓蚀作用。但是聚磷酸在水中易发生水解,生成正磷酸盐,正磷酸盐与结合生成磷酸钙水垢,当.或水温升高时,水解速度加快。此外,长期使用聚磷酸盐会促进系统中菌藻的繁殖。因此,单纯用聚磷酸盐作阻垢剂己逐渐被淘汰。有机膦酸是优良的有机阻垢剂,它的种类很多

44、,阻垢性能比聚磷酸盐好,并且不易水解。有机膦酸与多种药剂有良好的协同效应,在高剂蕈条件下,有机膦酸还具有良好的缓蚀性能。有机膦酸属于无毒或极低毒的药剂,在使用中不会出现环境污染问题。但它的阻垢效果受值影响较大,高值条件下效果下降。膦羧酸包括很多品种,实际使用较多的是一膦酸基丁烷一,一三羧酸,它在高温、高硬度、高的水质条件下,具有比有机膦酸更好的阻垢性能,不易形成难溶的有机膦酸钙,.高剂跫时,它也是一种高效缓蚀剂。有机磷酸脂是抑制硫酸钙垢的良好药剂,当冷却水中含有大量。离子时,为防止。析出,常加入有机磷酸脂成分。聚羧酸作为阻垢剂和分散剂,使用最多的是丙烯酸的均聚物和共聚物,和以马来酸为主的均聚物

45、和共聚物。与其他阻垢剂相比,聚羧酸类药火力发电厂循环冷却水系统的水质控制及腐蚀防护剂除对结晶状化合物产生作用外,还能对泥土、粉尘、生物碎屑等无定形不溶性物质起良好的分散作用,使其不凝结,呈分散状态悬浮于水中,从而被水流所冲走。聚天冬氨酸是近些年出现的一种聚羧酸类阻垢分散剂,它可以分散水中的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、氧化铁、粘土、二氧化钛、氢氧化锌、氢氧化镁、氧化锰等沉积物,并可阻垢。由于它易于被生物降解”,不存在环境污染问题,因此被称为绿色阻垢剂。多数情况下,聚天冬氨酸对碳酸钙、硫酸钙和硫酸钡的阻垢率超过聚丙烯酸。聚天冬氨酸阻碳酸钙垢时的最佳相对分子质量的范围为,使用浓度为/;阻硫酸钙时的最佳相

46、对分子量范围为?,使用浓度为/。天然分散剂主要包括丹宁、木质素、磺化木质素、淀粉和纤维素等。因在水处理中一股用量太多,成本高,费用大,高温高压时易分解,目前较少使用,只在某些国外产品中仍有使用,如水稳定剂一中含有磺化木质素,中含有木质素磺酸钠。在开发低磷的水处理剂时,人们往往选择磷含量低的有机膦酸,如和等作为阻垢缓蚀剂,并选用锌盐与它们一起复配,成为有协同作用的缓蚀阻垢剂。目前国内大部分冷却水系统采用不加酸调节的碱性冷却水处理方案,冷却水的通常在.的范围内此时需要添加性能良好的锌离子稳定剂,以防止锌盐沉淀析出而失效。近期,有人研究了一些常用水处理剂对锌离子的稳定作用。”,试验结果表明,有机膦酸

47、中以和较为有效,其稳 率分别为.%和.%:而含磺酸基团的共聚物/和丙烯酸,丙烯酸酯类磺酸盐则更为突出”,其稳率分别达到.%和.%。有机阻垢剂的问世,大大提高了循环水容纳盐类物质的能力,使循环水的浓缩倍率提高到.倍。在循环冷却水系统的实际运行中,加入的水质稳定剂常需起到阻垢、分散、缓蚀等多种效果,而阻垢既要阻止。结垢,又要防止.、.:结垢,缓蚀要防止或减缓多种材质设备的腐蚀。所以在实际应用中,阻垢剂常采用复合配方的形式使用。复配形式的阻垢剂主要有磷酸盐火力发电厂循环冷却水系统的水质控制及腐蚀防护系、有机膦系、全有机系等,并在配方中加入一定量的缓蚀成分,兼有阻垢和缓蚀性能,得到越来越广泛的应用。.

48、物理法处理循环冷却水发展现状常用的物理方法主要有:静电水处理法静电水处理法又称高压静电法。它的核心部分是静电水处理器又称静电水垢控制器、静电除垢器、静电水发生器。静电水处理器由二部分组成:高压直流电源供给高电压和水处理器水通过其腔体,经受静电场处理后再进入用水设备。膜处理法膜技术是最近年来发展起来的一种高新技术,是当今水处理研究中最活跃的领域之一。膜分离法是利用特殊的薄膜对液体中的某些成分进行选择性透过的方法的总称。在零排放系统中,常用膜分离法除去盐类和结垢物质。应用于水处理系统中的膜分离方法有反渗透、纳滤、超滤等,其中反渗透是目前发展较快的水处理技术之一。反渗透是以压力为动力,并利用反渗透膜

49、只能透过水而不能透过溶质的选择透过性而从水体中提取纯水的物质分离过程。反渗透法主要用于海水和苦咸水淡化、锅炉给水处理、高浓缩倍数的冷却水处理、饮用水处理和废水处理。反渗透能分离分子量以下的溶质分子,因此对水中有机物和无机物有很高的除去率。这是给水和废水深度净化处理中的一种有效分离技术。但反渗透膜使用压力较高,产水量较低,水回收率只有%,因此运行费用较高。所用的反渗透膜多用高分子材料制成,如醋酸纤维素膜、芳香聚酰胺膜等。如澳大利亚昆士兰州的电厂×机组,循环冷却水采用旁流处理,以循环水量的.%作为旁流处理量,旁流处理设备中设有降碱装置和反渗透装置.反渗透装置中又含有加酸设备、杀菌设备、过

50、滤设备、反渗透设备等。含盐量高达/的循环水,经反渗透处理后含盐量降至/左右,旁流处理的应用使该厂基本达到废水零排放标准。火力发电厂循环冷却求系统的水质控制及腐蚀防护.循环冷却水杀菌灭藻发展现状现代循环水处理中,用加杀菌灭藻化学药剂的方式或物理方法杀灭水中的微生物,控制软垢的生成。常用的杀菌灭藻剂分为氧化性和非氧化性两大类。应用较多的氯化性杀菌灭藻剂主要有:氯、次氯酸盐、。、溴及溴化物等。非氧化性杀菌灭藻剂主要有季铵盐类、异噻唑啉酮及其衍生物、有机硫化合物、有机锡化合物等。杀菌灭藻剂中,无论氧化型和非氧化型,广谱、高效、低毒、低污染的优良药剂,均有广阔的应用前景。用噬菌体法杀灭水中的细菌,防止和

51、消除系统中的生物粘泥,是一种颇有前途的生物学方法,尚待进一步深入研究。除用以上化学方法进行杀菌灭藻处理外,用外加电场水处理时,也有很强的杀菌灭藻作用。外加电场杀菌灭藻的机理为:对于电子场水处理器,因为其阳极是不溶的金属,水在此间流动构成电解池,阴、阳极发生如下反应:阳极反应:。或。阴极反应:二或“虽然水中和非常碌,产生的和均为微量,但是微髓的和处于新生态,能通过破坏生物细胞,抑制微生物的代谢及生长,从而达到.杀菌的效果。有人在对高压静电场下循环水中的大肠杆菌进行了分析和研究后,发现高压静电场对细菌具有先刺激生长,后加速其死亡的作用。高压静电场改变或影响了细菌的生理代谢,如基因表达、酶活性等,这种高压静电效应对于微生物在根本上很可能是一种伤害作用。人们对电子水处理器的杀菌灭藻效果进行了研究,发现电子水处理器对真菌、细菌和藻类均有较好的杀灭作用,而且在较高的电压下杀灭效果更