发电厂循环水处理的必要性及措施

【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。Ca（HCO3）2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Ca（HCO3）2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。

Ca（HCO3）2→CaCO3+CO2+H2O， CaCO3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-→Mg（OH）2+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：

Ca（HCO3）2+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。

2）Ph值：Ph是水中氢离子浓度的负对数 Ph=-Log10（H=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10～15% 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版.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，2006，8.

[责任编辑：杨玉洁]

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