临界机组循环冷却水处理

一、冷却水系统类型在火力发电厂，凝汽器采用的冷却水系统分直流式、密闭循环式和敞开循环式三种。1、直流式冷却水系统在直流式冷却水系统中冷却水只通过设备一次，用过后直接排走，该系统用水量大。一般在水源充足及水一次通过不易引起结垢的地方采用。该系统不需要冷却塔处理，故投资少，操作简单，但是占据了大量水资源，不符合经济可持续发展战略的要求。2、封闭式循环冷却水系统封闭式循环冷却水系统是指冷却水在一个完全密闭的系统中不断地循环运行。在此系统中，冷却水在凝汽器中获得的热量通过一个面式冷却器散发至大气中(称“干式冷却”或“空气冷却”)，随后又重复使用。此种冷却系统的特点是：冷却水不与空气接触，不受阳光照射，进行密闭循环，基本上不需补充水。此系统中，常采用加有缓蚀剂的除盐水作为冷却介质。第一节凝汽器冷却水系统3、敞开式循环冷却水系统在敞开式循环冷却水系统中，循环冷却水在凝汽器中获得的热量，直接在冷却塔或其它设备散发至大气中，失去热后再回至热交换器，重复其传递热量的过程。在水源水量比较紧张和天然水污染日趋严重的今日，此种系统应用最广。本章着重介绍敞开循环冷却水系统。在敞开循环冷却水系统中，水不断蒸发而损失，因而水中各种物质不断浓缩，水质随着浓缩倍数（循环冷却水中的含盐量与补充水中的含盐量的比值或循环冷却水中的氯离子浓度与补充水中的氯离子浓度的比值表示。）的增加而变差。导致系统的结垢、腐蚀和微生物繁殖。为防止水质恶化，必须排放一部分浓缩了的水，补充一部分新鲜水。二、敞开循环式冷却水系统

在敞开循环式冷却水系统中，因水质问题可能发生的故障之一是水中杂质附着在冷却设备的传热面上或其他通道中。此种物质称为沉积物或污垢。沉积物的组成通常很复杂，本章把沉积物分为水垢和污泥两类，这是根据它们的物理特性和形成原因而加以区分的。

水垢是以盐类化合物为主要组成的沉积物。它通常是致密和坚硬的、牢固地附着在设备的过水通道中，特别是水、汽受热面上。在冷却水系统中也能会形成水垢，是一些难溶的化合物，如碳酸钙、磷酸镁和硅酸镁等。当采用未经处理的天然水作为冷却水时，最常见的水垢是碳酸钙型的水垢。

污泥是指那些比较疏松的、多孔的或呈凝胶状的沉积物。污泥的组成物质通常很多，它们常常夹杂有泥砂、各种腐蚀产物、微生物或其分泌的粘液以及生物的代谢产物及其腐烂产物等。有时候，在冷却水系统中形成的沉积物是水垢与污泥的混杂体，难以区分。1、工艺流程循环冷却水经过循环水泵打至凝汽器，在凝汽器中，冷却水冷却汽轮机作功后的乏汽，然后回至双曲线冷却塔，使冷却水的热量散发至大气中；然后，再由循环水泵打至凝汽器。补充水补充系统因蒸发、风吹、泄漏和排污而损失的水，补充水补至冷却塔中。2、水量平衡循环水系统中补充水量是按照各种损失量之和来确定的，所以在正常运行的条件下循环水系统中的水量保持恒定。这样，便可作如下衡算：3、水质稳定性的判断1）循环冷却水的稳定性在循环式冷却水系统中，最容易形成水垢的物质是CaCO3，如果水中CO2

小于平衡值，反应向左进行，水中有CaCO3

析出，CaCO3

附着在受热面上形成水垢；如果水中CO2

大于平衡值，水具有侵蚀性且CaCO3

溶解，可引起金属等的腐蚀；如果恰好维持上述平衡关系，则这种水既不会在管道中结垢，又不会产生腐蚀，这种水即为稳定的水。不稳定的水一个明显的标志是有CaCO3

析出或在加入CaCO3

后会溶解。

CaCO3

垢的形成必然是因水中CaCO3

超过了它的溶解度。但是，并不是CaCO3

超过溶解度时一定会成垢，因为在天然水中还存在着许多干扰成垢过程的物质。典型的物质是有机物，它们常常会抑制垢的形成。为此，CaCO3

是否会成垢的问题不仅仅凭溶度积判断，而需采用理论与经验相结合的方法。2）水质稳定性的判断方法（1）极限碳酸盐硬度法如果将循环水的补充水，在其工作温度下进行蒸发，则通常可以发现在其浓缩的初期水中碳酸盐硬度随着升高，但当达到某一极限值时，它便不再升高，而是停留在某一数值上。这个值称为此循环水在此温度下的极限碳酸盐硬度，其所以有一个极限是因为在此后的浓缩过程中有CaCO3

沉淀物析出，水中碳酸盐硬度不再随着升高的关系。各种循环水的极限碳酸硬度值可由运行经验或通过调试寻求，在设计工作中可用模拟试验求取。（2）朗格里尔饱和指数（简称饱和指数）IL

法水的实际PH值与水中碳酸钙处于平衡时的PH值间的差值称为饱和指数。当IL＝0不结垢不腐蚀

IL＞0结垢；

IL＜0腐蚀。在实用上，IL

在±0.25～0.30范围内时，可以认为是稳定水。第二节防垢处理

为了防止结垢，我国火电厂敞开式循环冷却系统广泛使用了水质稳定剂，常用的药剂类别有无机聚合磷酸盐、有机膦酸盐、聚羧酸类聚合物等。过去采用单一药剂，现在则采用复合配方。一、阻垢剂的种类1、天然有机高分子阻垢剂：最早使用的有淀粉、纤维素、单宁、磺化木质素等天然有机高分子化合物，现在基本上不单独使用。2、聚磷酸盐：聚磷酸盐是由磷酸脱水而衍生出来的一系列缩合磷酸盐，主要有三聚磷酸钠和六偏磷酸钠。3、有机膦类阻垢剂：有机膦类阻垢剂与无机聚磷酸盐相比，具有良好的化学稳定性，不易水解和降解，能耐较高的水温。它可分为两类：第一类有机磷阻垢剂是有机多元膦酸，其分子中有两个或两个以上膦酸基直接与碳原子相连的有机膦化合物。常用的主要有ATMP、HEDP等。4、有机低分子量聚合物阻垢剂：根据它们的官能团分，可分为三类：（1）阴离子型，如含有－COONa、－SO3Na官能团；（2）阳离子型，如含有－NH3Cl官能团；（3）非离子型，如含有－CONH2、－OH官能团；常用的主要有聚丙烯酸（或钠盐）、聚马来酸、聚甲基丙烯酸（或钠盐）等。二、阻垢剂的选择原则（1）阻垢效果好，对金属的腐蚀影响小。（2）化学稳定性好。在高浓缩倍率和高温情况下，以及与缓蚀剂、杀菌灭藻并用时，阻垢效果均无明显下降。（3）无毒或低毒，对环境无污染。（4）易于制备、运输、贮存，价格低廉。（5）配制、投加、操作简便。第三节污泥的形成与防止冷却水系统中的污泥主要来源于循环冷却水中各种悬浮物和微生物新陈代谢过程中生成的黏泥。循环冷却水系统中水温和pH值适宜多种微生物的生长，微生物的数量和它们生长所需的营养源均随循环水的浓缩而增加，冷水塔水池常年露置室外，阳光充足，也有利于微生物的生长。微生物的滋长，对循环冷却水系统会构成危害，所以必须对其进行控制。一、循环冷却水系统中的微生物

循环冷却水中最常见并有危害作用的微生物，大致有藻类、细菌和真菌三类。1、藻类藻类可分为蓝藻、绿藻、硅藻、黄藻和褐藻。大多数藻类是广温性的，最适宜的生长温度约为10～20℃。

冷却塔和喷水池是藻类最适宜的生长区域，因为这些地方具备了藻类繁殖的三个基本条件，即空气、水和阳光。藻类在构筑物上不断地繁殖和脱落，易于导致冷却水系统内形成泥垢。其结果是影响正常的水流分配和冷却效果，甚至会发生加速点蚀。2、细菌在冷却水系统中生存的细菌有多种，对它们的控制比较困难，因为对一种细菌有毒性的药剂，对另一种细菌可能没有作用。细菌产生的粘液会导致污泥，因为它们会把悬浮于水中的固体微粒粘合起来，并附着于金属表面。3、真菌真菌的种类很多，大量繁殖时可以形成棉团状，附着于金属表面或堵塞管道。二、微生物的危害

冷却水系统中，由微生物的滋生繁殖引起的危害如下：1．形成粘泥沉积物产生粘液的微生物，在凝汽器管内附着生长，形成一种软的有弹性的微生物粘液层。这些粘液能将悬浮在水中的无机垢、腐蚀产物、灰沙淤泥等粘结在一起形成粘泥沉积物，附着在管壁上。它不仅影响水侧传热效率，还会使水管截面积变小，限制水的流量而影响冷却效果。2．加速金属设备的腐蚀凝汽器管内附着微生物粘泥后，将产生垢下腐蚀。有些细菌在代谢过程中生成的分泌物还会直接腐蚀金属。有些细菌的氧化物，可使局部区域的pH值降低，加速金属腐蚀。细菌促进金属腐蚀的过程是多种多样的，而在大多数情况下，是各种细菌共同作用所造成的。

三、影响微生物生长的因素影响冷却水中微生物生长的因素主要有以下几点：

(1)温度。一般在20℃～30℃的水温中，，微生物滋生繁殖很快，高于35℃时，在冷却水中常见的大部分微生物就会死亡。因此，凝汽器中有机附着物的生长，以春秋季最为严重。

(2)光照。光照能促进藻类繁殖。光照越强，藻类越易繁殖，所以藻类特别易于在冷却塔内出现。脱落的藻类会促进铜壁内粘垢的形成。

(3)水中其它物质含量。水中含有微量蛋白质，会助长微生物生长。采用磷酸盐处理冷却水时，磷化物是微生物和藻类生长的养分。

(4)铜管的清洁度。在洁净的铜管内，微生物不易生长。这是因为新铜管壁上有一层铜的氧化物，可以杀死微生物。旧铜管内的这种氧化物被外来的附着物覆盖，容易滋生微生物。

(5)冷却水中的含砂量。冷却水中夹带有大量的粘土和细砂等杂质时，会把有机附着物冲掉，所以用江河水作为冷却水时，遇到洪水期，凝汽器铜管内有机附着物就会减少。四、微生物的控制

控制循环冷却水系统中微生物生长的方法可根据微生物的生长条件进行选择，其控制方法一般有以下几种：

1）防止日光照射：藻类的生存和繁殖，需要日光照射进行光合作用，如能遮断阳光，就可防止藻类的产生。对于小型水池、水箱可以采用加盖的方法来遮断阳光，而对大型水池和高大的冷水塔则无法采用；

2）过滤处理：对补充水进行过滤预处理，可除去水中的藻类、浮游物和细菌等。对循环水进行旁流过滤处理，可去除悬浮的浑浊物和菌、藻类等微生物；

3）投加杀生剂。1、杀菌剂的选择在循环冷却水系统中，投加杀生剂是目前控制微生物污染的常用方法。杀生剂的作用是杀死或抑制生物的生长和繁殖。选用时应尽量满足以下要求：1）低毒或无毒，并不会产生毒性积累。如有毒时，其毒性应易于降解且便于处理；2）必须具有广谱性，对藻类、细菌、真菌等均能杀灭；同时，对微生物粘泥有穿透性和分散性；3）所选杀生剂必须与系统中所用的缓蚀、阻垢剂相匹配，不相互干扰；4）要有适当的稳定性。在冷却系统中要尽量少与其它物质产生化学反应，以免影响杀菌灭藻效果；5）配制和使用要方便，价格便宜，且便于操作。2、杀菌剂的分类按化学成分可分为无机杀生剂和有机杀生剂两类。氯、臭氧、二氧化氯属于无机杀生剂；氯化酚、季胺盐、丙烯醛等属于有机杀生剂。按杀生剂的机理分，一般可分为氧化型杀生剂和非氧化型杀生剂两大类。氯、臭氧、二氧化氯均为氧化型杀生剂；电公司循环水处理一般采用的是氧化型杀生剂。1）氯用于杀菌的氯剂有：液氯、漂白粉、次氯酸钠等。氯是最常用的杀菌剂，它具有价格低廉、有效、使用方便等优点，所以被广泛采用。氯溶解在水中，和水发生如下化学反应:

Cl2＋H2O→HOCl＋HCl

此反应是可逆的，生成的次氯酸（即有效氯）是一种非常强的氧化剂，它很容易通过微生物的细胞壁进入细菌体内，发挥其氧化作用，使细菌中的酶遭到破坏，将细菌杀灭。次氯酸在水中还会电离为次氯酸根，其反应为：

HOCl→H＋＋OCl－此反应也是可逆的，次氯酸根的杀菌作用远不如次氯酸好，一般只有HOCl的1%～2%.影响次氯酸电离程度的是冷却水的PH值。2）臭氧臭氧是一种非常强的氧化剂，它的反应为O3→O2＋【O】.因生成的初生态氧【O】具有极强的氧化性，它破坏细胞的蛋白质，降低还原酶的活性，从而