发电厂循环水处理的必要性及措施
  • 作者 : 巴沃夫环保
  • 发表时间 : 2021/01/23
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作者:於健健 殷飞
来源:《科技视界》2016年第17

        【摘 要】发电厂中,循环水水质直接影响机组的安全性、经济性,水质恶化将导致凝汽器结垢,机组真空降低,甚至被迫停运。本文对循环水处理的必要性及关键点进行了阐述。

        【关键词】循环水;水质;处理

        0 引言

        火力发电厂,循环冷却系统的运行方式分为两种:(1)开放式;(2)半开放式。开放式系统没有冷却设备,只有冷却水泵,适用于靠近江、河、水库等水源充足的电厂,在整个过程中,对水质处理工作较少。一般发电厂受地理条件限制,多使用半开式循环,冷却水经凝汽器换热后,通过自然通风冷却塔淋至水池降温后循环使用,在此过程中,需采用物理和化学方法进行处理,保证水质在合格范围。

        1 循环水处理的必要性

        循环水作为机组的冷却介质,负责供给凝汽器、冷油器、空冷器等重要设备的用水。如水质恶化,将导致设备管束结垢,换热效率降低,真空下降,严重时导致设备腐蚀、泄漏,直接影响汽水品质。

        循环水质恶化危害:

        1)降低热交换器的热传导效率;

        2)水流量降低,管束堵塞;

        3)垢下腐蚀;

        4)机组能耗上升 ;

        5)维护费用上升。

        循环水处理需解决的问题:

        1)腐蚀问题

        提高冷却水pH值,选用高效合成耐腐蚀材料,并加耐腐涂层。

        2)结垢问题

        控制冷却水中钙离子浓度,投加药剂。

        3)微生物问题

        投加杀菌剂,采用物理方法,减少阳光直射。

        2 循环水处理中的重点

        1)冷却水在循环使用中,不断蒸发、浓缩。CaHCO32受热分解生成难溶CaCO3,即碳酸盐水垢。循环水处理应防止磷酸盐硬度浓缩,防止CaHCO32分解,维持极限运行中不结垢的极限碳酸盐硬度值(Ht)。

        2)循环冷却水系统中,重碳酸盐是发生水垢附着的主要成份,其浓度随着蒸发浓缩而增加,在其以过饱和状态存在或换热后水温上升时,发生反应。

        CaHCO32→CaCO3+CO2+H2OCaCO3在换热器表面附着、沉积,形成水垢,水垢导热性能较差。

        3)循环水在冷却塔喷淋过程中,溶入大量O2,水中O2以过饱和状态存在,金属表面与之长期接触,溶解氧加剧电化学腐蚀。

        4)循环水在使用过程中的不断蒸发和浓缩,盐类物质不断增多,其中Cl-的不断浓缩,致使阳极腐蚀加剧,引起点蚀。

        5)循环水的整体环境,适合微生物的繁殖(养分充足、阳光充沛、水温适中),其大量繁殖形成生物粘泥、软垢,附着在换热器表面。

        6)换热器表面杂质附着,冷却水流量降低,流速减缓,堵塞管束,管壁腐蚀穿孔。

        3 结垢、腐蚀原因分析

        3.1 结垢原因分析

        冷却水经换热器换热,产生如下反应:

        Ca2++2HCO3-→CaCO3+CO2+H2O

        Mg2++2HCO3-→MgOH2+2CO2

        冷却塔喷淋,水中溶解CO2逸出,pH值升高,水呈碱性发生如下反应:

        CaHCO32+2OH-→CaCO3C+2H2O+CO32-

        碳酸钙垢从水中析出的过程,是微溶性盐从溶液中沉淀的过程,碳酸钙是盐类,有离子晶格,以带正电荷Ca2+部分向带有负电荷的CO32-碰撞,彼此结合,形成较大晶体,形成覆盖在传热面的结垢层。

        3.2 腐蚀原因分析

        腐蚀是金属材料与所处环境介质发生反应,生成该金属化合物,致使该金属遭到表面破坏。因金属表面不均匀,未覆盖保护膜,在亲水过程中,金属与水形成腐蚀区。

        3.2.1 不同金属组合在一起引起的电偶腐蚀

        3.2.2 水中氧溶解引起氧腐蚀及氧浓度差腐蚀

        3.2.3 氯离子浓度过高引起的点状腐蚀(孔蚀)

        3.2.4 水中金属缺氧化成Fe3+,引起氧化腐蚀

        3.2.5 细菌直接或间接引起的金属腐蚀

        3.3 微生物原因分析

        3.3.1 冷却水中生长有蓝藻、绿藻等,冷却水系统提供其生长三要素:氧气、水、阳光,且循环水长年水温均恒,适合其大量繁殖。藻类是冷却水中悬浮物和沉积物的主要组成部分,易于在填料上生长繁殖,影响冷却塔换热面积。

        3.3.2 冷却水中细菌分为球菌、杆菌、螺旋菌等,其分泌大量粘液与水中悬浮物粘连抱团,附着于换热器表面,影响换热效果。

        4 循环水测定指标

        1)电导率:电阻率的倒数称为电导率,水中离子的导电能力。电导率代表了水中的含盐量,电导率越高水中含盐量越高。

        2Ph值:Ph是水中氢离子浓度的负对数 Ph=-Log10H=mol/L)。

        3)硬度:水中高价阳离子的总浓度,钙,镁离子的总量叫总硬度。硬度分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。

        4)浊度:水中悬浮物及胶体对光透过时发生的阻碍程度,近似表示悬浮物的量。

        5)碱度:指水中能与强酸发生中和反应物质的总量。一般指OH-CO3-HCO3-及其它一些弱酸盐类量的总和。细分为酚酞碱度和甲基橙碱度。酚酞碱度是以酚酞作为指标剂时测得的量,其终点PH8.3.甲基橙碱度是以甲基橙作为指标剂时测得的量PH4.2

        6)总溶解固形物(TDS):水中溶解物质的总量,也可理解为水中含盐量

        7)浓缩倍率:循环冷却水中,由于蒸发而浓缩的物质含量与补充水中同一物质含量的比值,或指补充水量与排污水量的比值。

        5 循环水指标控制方法

        各地区补充水水质存在差异,最基本的处理是通过添加药品及辅助排污来控制水质。

        1)阻垢剂 阻垢剂吸附在结垢物质微晶粒表面,第一,阻碍其长大,以过饱和状态稳定在水中。第二,参与表面反应,疏松并软化微晶核聚集体。

        2)杀菌剂 杀菌剂杀灭细菌,病毒,浮游微生物,能使其蛋白质氧化变性达到杀菌效果。

        3)硫酸 降低碱度,将水中钙、镁重碳酸盐转化为溶解度较大的钙镁硫酸盐,达到防止在凝汽器铜管上生成水垢的目的。

        4)阻垢缓蚀剂 在金属表面形成一层膜,隔离金属与水源接触,减缓腐蚀。

        5)排污引入高品质补充水,排放高含盐量循环水,保证水质合格,维持正常浓缩倍率。

        6 循环水有效处理

        1)定期胶球清洗:使用多孔,易压缩海绵胶球,球体直径略大于铜管内径(大于1mm),胶球在水流作用下与管体摩擦,带走壁侧附着污物。观察冷却塔裸露面藻类生成情况,根据端差,判断凝汽器管束清洁程度,投加剥离剂或增开循泵胶球清洗。但应根据循环水指标确定,过度清洗易破坏管内保护膜,影响阻垢缓蚀剂膜的形成。

        2)化学清洗:根据凝汽器管内具体情况,在较多碳酸盐垢时,通过酸洗,使碳酸盐垢与之反应生成易溶钙盐,随水流冲刷带走。

        3)旁流过滤器 循泵进口前,水流较湍急处加装旁流过滤器,取循环水量的1015% 持续过滤,降低循环水浊度及悬浮物。

        4)循环水长期使用单一药剂,微生物产生的耐药性使对其控制有一定影响,实际生产中,氧化性杀菌剂与非氧化性杀菌剂应交替投加。

        5)根据管束材质,在适当位置悬挂挂片,及时发现腐蚀,结垢现象,及时处理。

        6)机组长时间停运前期,做好冷却水系统静态防腐工作,前期投加足量药品。

        7)清淤:视冷却塔底淤积情况,进行底部清淤,降低循环水浊度。

        7 结束语

        在火力发电厂中,循环水的处理有着多样性。但目的很明确,保证管束清洁,设备换热良好。因此从源头抓好循环水水质处理,是化学专业水处理工作的重点。

        【参考文献】

        [1]周柏青,陈志和,编.热力发电厂水处理[M].4.北京:中国电力出版社,2009.

        [2]巩耀武,管丙军,编.火力发电厂化学水处理实用技术[M].北京:中国电力出版社,20068.

        [责任编辑:杨玉洁]

 

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