循環(huán)冷卻水結(jié)垢及防止

循環(huán)冷卻水結(jié)垢及防止一、 循環(huán)冷卻水的作用及分類二、 循環(huán)冷卻水中的雜質(zhì)三、 循環(huán)水中主要水垢成分及形態(tài)四、 循環(huán)冷卻水中影響污垢沉積的因素五、 循環(huán)冷卻水的防垢處理方法六、 循環(huán)冷卻塔塔柱發(fā)黑附著物的原因分析第一章、循環(huán)冷卻水的作用及分類一、冷卻水的作用在凝汽式機組發(fā)電過程中，過熱蒸汽推動氣輪機葉片做功，做完功的蒸汽是不能直接對空排掉的，必須將蒸汽轉(zhuǎn)變成水在返回鍋爐重新利用。蒸汽變成水的過程就是通過凝汽器來完成的，其內(nèi)布裝有多根銅管，管內(nèi)是循環(huán)冷卻水，水溫在2030C,汽輪機做完功的蒸汽進入凝汽器遇到溫度低的銅管便凝結(jié)成水，然后進入集水井用凝結(jié)水泵打入除氧器，溫度升高的冷卻水送往冷卻塔，經(jīng)空氣冷卻后返回凝汽器繼續(xù)做功。-二、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)分類…n（—'）、開放式冷卻水系統(tǒng) 開放式冷卻系統(tǒng)沒有冷卻設(shè)備，只有冷卻水泵，是用于靠江、河、水庫或海水的發(fā)電廠（其水源充足），水經(jīng)過凝汽器等冷卻設(shè)備后冷卻水吸熱又排放回江、河等。對水源的處理只是過濾、加防腐劑和殺菌劑就可以了 ?（二）半開放式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)：這種系統(tǒng)在火力發(fā)電廠使用的最多。他又分為以下幾種形式：… ：（1） 涼水池式（也叫噴水池式）。它占地面積大，水滲漏損失和風吹損失大，受空氣污染嚴重，在20世紀50-70年代采用較多，80年代后逐步改為涼水塔式。⑵自然通風冷卻塔循環(huán)水系統(tǒng)。這種方式自20世紀80年代以來基本火力發(fā)電廠全部采用，其優(yōu)點是冷卻效率高，汽水損失小，運行經(jīng)濟。 …-（3） 閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。閉式循環(huán)系統(tǒng)是用除鹽水作冷卻水，—部分通過涼水塔冷卻循環(huán)，另—部分作鍋爐補水。冷卻水進入冷卻塔后，在密閉容器內(nèi)通過空氣冷卻又返回凝汽器，冷卻水不與空氣接觸。這種系統(tǒng)在水資源緊缺的地區(qū)采用，但其缺點是設(shè)備投資大，運行費用高。（4） 機力通風冷卻循環(huán)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)用機力通風冷卻塔，即冷卻塔內(nèi)安裝電風扇，小型的系統(tǒng)常用玻璃鋼制作，大型的系統(tǒng)是用鋼筋混凝土制作，其缺點是設(shè)備分數(shù)多，運行電耗大，檢修費用高，（因電動機是在水蒸氣中運轉(zhuǎn)，電動機軸承經(jīng)常損壞，若進水后電動機會被燒壞）?！阍诠I(yè)上常采用，電力系統(tǒng) 20世紀80年代前采用，80年代后則全部采用自然通風涼水塔系統(tǒng)。第二章、循環(huán)冷卻水中的雜質(zhì)…—、冷卻水中的氣體物質(zhì)因冷卻水的冷卻是用空氣自然冷卻，與空氣接觸，在水中溶解有如下氣體：（1）氧氣（°2）。一般在冷卻水中溶解510mg/l,可造成設(shè)備氧腐蝕?！?（⑵二氧化碳（C02。一般在冷卻水中溶解510mg/l,水的PHv8?3時，水中都存在CO2并呈游離狀態(tài)。從涼水塔逸出后，重碳酸鈣分解會產(chǎn)生水垢。（3）二氧化硫（S02。不同的水源含量不一，主要會生成亞硫酸，對循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備造成腐蝕。(4)氨(NH3?特別是靠近化肥廠的電廠，空氣中因風向造成循環(huán)水含氨量增大，會引起凝汽器銅管的應力腐蝕而斷裂?！?.二、水中的陽離子…(1)K+、Na+。它們的溶解度都很大，在循環(huán)水中不會結(jié)晶，危害不大。 …⑵Ca+、Mg+稱為暫硬度，含量小于Immol的叫軟水，含量為12mmol的叫硬水，含量大于3mmol的叫高硬水，其主要危害是會使設(shè)備結(jié)垢。一(⑶Fe、Al。其總含量稱為含鐵量，主要生成Fe(OH)2膠體懸浮物黏附在受熱面或涼水塔填料上且不易清除，并對鋼管造成腐蝕，控制其含量在 0?3mg/l以下。⑷CuZn。一般含量較低，但凝汽器銅管受腐蝕后，其含量會增大，可造成銅管損蝕(脫鋅腐蝕)，應控制其含量在0?1mg/l以下?！⑺械年庪x子1)堿度。水中堿度主要是碳酸根、重碳酸根和氫氧根堿度。也含有少量的亞硫酸根、硼酸根、氨及有機根，在加有阻垢劑的循環(huán)水中還含有磷酸根。但測定的主要是碳酸根和氫氧根，主要危害是結(jié)垢，但當磷酸根含量高是會抑制結(jié)垢。磷酸根在循環(huán)水中的極限值約在3?985.5左右。Cl。水中氯化物溶解度大，不易結(jié)晶，在水中最穩(wěn)定，一般作為計算循環(huán)水濃縮倍率，用來控制循環(huán)水的排污。 3... SO42-。硫酸根在水中是硫酸還原菌的營養(yǎng)品，會加速細菌繁殖，并對設(shè)備有腐蝕作用。PO33-0一般在水中含量較低，主要是在循環(huán)水處理時加入磷酸鹽和有機磷轉(zhuǎn)化而來，一般應控制水中總含磷不超過5mg/l。SiO22-。水中濃度高時易生成硅酸鹽垢。+…四、生物物質(zhì)微生物：主要是原水中原有微生物和空氣中帶入的,因為循環(huán)水溫度高，陽光照射充足，并且水中營養(yǎng)豐富，使大量繁殖滋生的，其主要危害是在設(shè)備受熱面上覆蓋一層黏膜，并繼續(xù)繁殖，連同其排泄物生成微物黏泥，其導熱系數(shù)比水垢更低，可使凝汽器銅熱效率顯著降低，并對銅管進行腐蝕，危及設(shè)備安全藻類：會產(chǎn)生巨藻堵塞銅管和涼水塔填料及淋水裝置。 …貝殼類：會堵死銅管，使循環(huán)水流量減少而造成結(jié)垢。……Gy第三章、循環(huán)水中主要水垢成分及形態(tài)…7D(O'碳酸鈣在循環(huán)冷卻系統(tǒng)中，水中的重碳酸鈣由于受熱分解及二氧化碳在冷卻塔中的散失，使下列平衡破壞，而析出碳酸鈣。Ca(HCO3)2 CaCO3+CO咎+H2O水在冷卻塔中冷卻時，由于水是以水滴及水膜的形式與大量空氣接觸，水中二氧化碳散失，造成碳酸鈣析出。隨著水在循環(huán)冷卻系統(tǒng)中的濃縮，各種離子濃度不斷升高，碳酸鈣因達到其溶度積而成為過飽和溶液。、硫酸鈣當溫度升高，pH降低時，硫酸鈣的溶解度降低，在循環(huán)水中硫酸鈣的溶解度約為碳酸鈣的40倍以上。這也就是凝汽器很少發(fā)生硫酸鈣水垢的原因。只有在高濃縮倍率下運行的換熱設(shè)備，硫酸鈣才可能在水溫高部位析出.磷酸鈣和磷酸鋅：為了緩蝕、阻垢，往往向冷卻水系統(tǒng)中加入聚磷酸鹽和有機磷，隨著溫度的升高及藥劑在冷卻系統(tǒng)中停留時間的增長，它們會部分水解為正磷酸鹽，正磷酸鹽與鈣離子反應，生成非晶體的磷酸鈣。目前在很多復合配方中，為了緩蝕，都添加了鋅，而一般復合配方中都含有機磷，因此有可能形成磷酸鋅的沉積。二氧化硅：水中所含硅酸濃度，與地質(zhì)環(huán)境有關(guān)，如火山地區(qū)，水中硅酸濃度就高。硅酸的離解按下式進行：在不同pH值時，偏硅酸的存在比率不同，當pH值小于8.0時，硅酸幾乎處于非離解狀態(tài)，此時幾乎無HSQ3-存在。當pH值大于9時，由于HSQ3-量明顯增加，因而硅酸的溶解度也明顯上升。當硅酸的含量超過其溶解度時，硅酸縮聚，以聚合體存在。隨著聚合體分子量的增加，就會析出成為堅硬的硅垢。當循環(huán)冷卻水中二氧化硅含量小于150mg/L時，一般不會析出沉淀。硅酸鎂：硅酸鎂有橄欖石(Mg2SiO4、蛇紋石［Mg3Si2O5(OH)4］和滑石［Mg3Si4O10(OH)2］等冷卻水系統(tǒng)中，一般常見的硅酸鎂垢是滑石。溫度對硅酸鎂的沉淀影響很大，例如在20C時，放置一個月，硅酸鎂也不會產(chǎn)生沉淀，而70C在時，則很快會產(chǎn)生。第四章、循環(huán)冷卻水中影響污垢沉積的因素+……(1)循環(huán)冷卻水中的懸浮物，由于微生物生成的粘質(zhì)物的作用，而使其絮凝化，生成絮凝物，在低流速部位，它會沉降而形成淤泥。把有微生物參與的絮凝現(xiàn)象稱為生物絮凝。此外無機物相互間的絮凝作用也是淤泥堆積的原因。 但在冷卻水系統(tǒng)中，通常以生物絮凝為主。水質(zhì)是影響污垢沉積的最主要因素之一。循環(huán)水水質(zhì)的各項控制指標，絕大部分是根據(jù)污垢控制的要求而制訂的。除了成垢離子和濁度等外，水的 pH值對污垢沉積也有較大影響。因為鈣、鎂垢和鐵的氧化物在 pH大于8時幾乎完全不溶解。有機膠體在堿性溶液中比在酸性溶液中更易析出。微生物粘泥在堿性溶液中也更難以清除，氯的殺菌作用在堿性溶液中會明顯下降。一(2)流動狀態(tài)流動狀態(tài)包括流體的流速、流體的湍流或?qū)恿鞒潭群退鞣植嫉葞讉€方面。流動狀態(tài)對污垢的沉積與剝離有重要作用。 在流動體系中，如有高流速突變?yōu)榈土魉俚耐蛔儏^(qū)域，容易產(chǎn)生污垢的沉積。水溫…各種微生物都有一個最佳的繁殖溫度，此溫度為3040C。對于冷卻系統(tǒng)，除考慮水溫外，還要考慮傳熱管的表面溫度。pH值一般來說，細菌宜在中性或堿性環(huán)境中繁殖。絲狀菌(霉菌類)宜在酸性環(huán)境中繁殖。多數(shù)細菌群最佳繁殖的pH值在69之間。一般循環(huán)水的pH值就在此范圍內(nèi)。溶解氧。ZY9a 好氣性細菌和絲狀菌(霉菌類)利用溶解氧，氧化分解有機物，吸收細菌繁殖所需的能量。在循環(huán)冷卻系統(tǒng)中，冷卻塔為微生物增值提供了充分的溶解氧。光在冷卻水系統(tǒng)中，藻類的繁殖需利用光能，而其它微生物的繁殖無需光。細菌數(shù)粘泥故障和冷卻水中細菌數(shù)的關(guān)系，細菌數(shù)在10000個/mL以上，容易發(fā)生粘泥故障。濁度…為防止粘泥附著，淤泥堆積，濁度應盡量控制低，但不能說濁度低，粘泥故障就一定不會發(fā)生?！衬囿w積粘泥體積指im3的冷卻水通過浮游生物網(wǎng)所得到的取樣量(mi)。粘泥體積在10ml/m3以上的冷卻水系統(tǒng)中，粘泥故障的發(fā)生率高?！肮I(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范”規(guī)定：粘泥量V4ml/m3(生物過濾網(wǎng)法)。粘〉粘泥附著度是衡量冷卻水中粘泥附著性的有效指標。把玻璃片浸漬在冷卻水中—定時間，然后干燥，附著在玻璃表面上的粘泥，然后進行微生物染色，測定玻璃片的吸光度，通過換算可得出粘泥附著度。(11)流速…流速對淤泥堆積有影響，當管內(nèi)流速大于0?5m/s時，幾乎不發(fā)生淤泥堆積，但當管子污堵后或流速極慢，此區(qū)域內(nèi)污垢 —…(12)溫度在冷卻水系統(tǒng)中，有兩種溫度影響，即主體水溫和熱交換管的壁溫。火電廠冷卻水的主體水溫為3040°C時，最適宜于微生物繁殖，它的影響主要是促進微生物生長。熱交換器管壁溫度高，會明顯加快污垢的沉積。這是因為：①溫度高會使微溶鹽類的溶解度下降，導致水垢析出；②溫度高有利于解析過程，促使膠體脫穩(wěn)如絮凝；③溫度高加快了傳質(zhì)速度和粒子的碰撞，使沉降作用增加。 …(13)表面狀態(tài)■粗糙表面比光滑表面更容易造成污垢沉積。這是因為粗糙表面比原來光滑表面的面積要大很多倍，表面積的增大，增加了金屬表面和污垢接觸的機會和粘著力。此外，—個粗糙的表面好比有許多空腔，表面越粗糙，空腔的密度也越大。在這些空腔內(nèi)的溶液是處在滯流區(qū)，如果這個表面是傳熱面，則還是高溫滯流區(qū)。濃縮、結(jié)晶、沉降、聚合等各種作用都在這里發(fā)生，促進了污垢的沉積 …M.第五章、循環(huán)冷卻水的防垢處理方法…循環(huán)冷卻水防垢處理方法有很多種，選用時應根據(jù)水質(zhì)條件、循環(huán)冷卻系統(tǒng)的水工況、環(huán)境保護的要求、水資源短缺情況及水價、藥品供應情況等因素，因地制宜地選擇有效、安全、經(jīng)濟、簡單的方法。在選擇處理方法時，應注意節(jié)約用水，同時要十分重視凝汽器鋼管的腐蝕和防護。循環(huán)冷卻水的防垢處理方法有：…排污法&Al酸化法…—爐煙處理法阻垢劑處理法聯(lián)合處理法(硫酸+水質(zhì)穩(wěn)定劑)…石灰處理法…離子交換法…反滲透處理法…常用的處理方法有：排污法當補充水的碳酸鹽硬度小于循環(huán)水的極限碳酸鹽硬度時，可通過排污來控制循環(huán)冷卻系統(tǒng)的濃縮倍率，以滿足循環(huán)水極限碳酸鹽硬度（HTJ小于濃縮倍率和補充水碳酸鹽硬度的乘積（HTJCHB,以達到防垢的目的。酸化法酸化法是通過加酸，降低水的碳酸鹽硬度，使碳酸鹽硬度轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛容^大的非碳酸鹽硬度，同時保持循環(huán)水的碳酸鹽硬度在極限碳酸鹽硬度之下，從而達到防止結(jié)垢的目的。…3阻垢劑（穩(wěn)定劑）處理法?在循環(huán)水中加入某些化學藥劑，就可以起到阻止水垢的作用，稱為阻垢處理，所用的藥劑稱為阻垢劑。常用的阻垢劑 —（1）、聚合磷酸鹽 在循環(huán)水中，米用的是二聚磷酸鈉（Na5P3O10和六偏磷酸鈉（NaP036聚合磷酸鹽在低劑量如（在2-4mg/L）時，是一種有效的阻垢劑。它們?nèi)苡谒?，在水中電離生成長鏈的一O-P-O-P—高價陰離子，容易吸附在微小的碳酸鈣晶粒上，使晶粒表面上的表面電位向負方向上移動， 增大了晶粒之間的排斥力，起到分散作用。另一種觀點是干擾了碳酸鈣晶體的正常生長，晶格受到扭曲，生成的碳酸鈣不是堅硬的方解石晶體，而是疏松、分散的軟垢，易被水流分散于水中。聚合物還可與水中Ca2+、Mg2+形成配位離子或整合離子，從而使它們穩(wěn)定存在與水中，提高了循環(huán)水的極限碳酸鹽硬度，達到防止結(jié)垢的作用。⑵、有機磷酸鹽有機磷以酸（鹽）分子結(jié)構(gòu)中，都含有一C-P—鍵，所以具有耐氧化性高，耐溫性咼，不易被酸、堿破壞及不易水解、降解等優(yōu)點。它在咼劑量（如100mg/L以上）時，是一種陰極型緩蝕劑，在低劑量（24mg/L）時，是一種阻垢劑。有機磷酸能與水中結(jié)垢離子形成絡(luò)合物，使水中結(jié)垢離子失去部分結(jié)垢性能，但其阻垢作用主要是由于阻垢劑分子吸附在晶體表面， 堵塞或覆蓋晶體生長晶格點，阻礙了晶格離子或分子的表面擴散和定位，而產(chǎn)生內(nèi)部應力和扭曲作用，抑制了晶體生長和結(jié)垢。…-磷酸根離子能與銅離子形成極穩(wěn)定的絡(luò)合物，所以對銅及銅鋅合金有一定得腐蝕性，甚至會發(fā)生點蝕。⑶、有機低分子量聚合物…這類阻垢劑主要是其聚合物陰離子對循環(huán)水中的膠體顆粒起分散作用。它們被水中聚合物的高價陰離子吸附包圍后，負電荷增大，相互之間的斥力增強，在水中呈懸浮狀態(tài)，抑制了結(jié)垢作用?！@類阻垢劑是一種線性分子結(jié)構(gòu)，控制不當會在銅管內(nèi)結(jié)成呈凸起的小山峰狀比較堅硬的水垢，不易被水流沖走。uE…3第六章、循環(huán)冷卻塔塔柱發(fā)黑附著物的原因分析一、微生物的滋長：天然水中微生物的種類很多，有屬于植物類的有藻類、真菌類和細菌類，有屬于動物類的，比如鞭毛蟲、病毒等原生動物。⑴藻類：藻類分為藍藻，綠藻。硅藻、等。大多數(shù)藻類最適宜生長的溫度約為10-20C,滋長所需元素為NP、Fe,其次為CaMgZn、等。水中無機磷達到0.1mg/L以上時，藻類生長較旺盛。由于藻類含有葉綠素，能進行光合作用，吸收CO2放出O2和OH-,水中溶解氧量增加和PH值上升。在藻類大量繁殖時，循環(huán)水的PH值可上升到9.0。⑵細菌：循環(huán)水中生存的細菌很多，對他們的控制比較困難，因?qū)σ环N細菌有毒性的藥劑，對另一種細菌可能沒有作用。（3）真菌：循環(huán)水中常見的真菌大都屬于藻狀菌綱中的一些屬種。真菌沒有葉綠素，不進行光合作用。真菌大量繁殖時形成團狀物，附著在金屬表面或堵塞管道。二、 素有：11?溫度。適合大多數(shù)微生物生長和繁殖的溫度是20C30C或稍高點，高于35C時，凝汽器中常見的微生物大部分就會死亡。因此，凝汽器中有機質(zhì)產(chǎn)生黏泥的可能性最大。2?光照。光照能促使微生物藻類繁殖。光照越強，藻類越易繁殖。所以藻類特別容易在冷卻水塔內(nèi)出現(xiàn)，如果藻類在冷卻水塔內(nèi)大量繁殖，循環(huán)水的冷卻效率就會降低。脫落的藻類又會促進銅管內(nèi)或其它部位黏泥的形成。三、 殺菌處理…冷卻水系統(tǒng)中形成的污泥與微生物的滋長繁殖密切相關(guān)，防止有機物的形成，只要殺滅或抑制微生物的生長繁殖