第四章循环水讲义
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电力系统水处理培训教材
第四章发电厂冷却水处理
孙本达
西安热工研究院有限公司
二○○六年十二月
火电厂为什么要使用水作介质
➢ 水在火电厂中起着能量传递、水变成高温后蒸汽后推动 汽轮机旋转和冷却等作用。其他介质有异丙烷、氨等
➢ 水的优点：传热性能好，热容量高，分子量小，给水泵 输送1份体积的水所产生的蒸汽流过汽轮机的体积可达 22.4×1000÷18÷0.03=4148份，因此被认为是火电厂用 于做功的理想工质。
3.3 影响污垢沉积的因素2
• （8）浊度 • （9）粘泥体积 • （10）粘泥附着度 • （11）流速 • （12）温度 • （13）表面状态
第三节 循环冷却水的防垢处理方法
•
各种循环水处理方法的适用条 件及优缺点
第四节 水质稳定剂处理
• 火电厂常用的水质稳定剂
2 水稳剂的阻垢机理
• 对开式循环冷却系统的年污垢热阻值， 我国目前的控制标准是小于3.44×10-4 （m2·K）/W，约相当于现场监测的3mg/ （cm2·月）垢附着速度。
水质稳定剂缓蚀性能的测定
• 静态浸泡试验 • 旋转挂片法 • 动态挂片
第五节 循环冷却系统补充水处理 及旁流处理
• 1 石灰处理法 • 2 弱酸氢离子交换法
双流式弱酸交换器 优点
• 1）可提高设备出力，降低投资。 • 2）节省树脂12.5%左右。并降低
冷却水 系统 直流
开式循 环
闭式循 环
类型特点
湿式 湿式
干式 湿式
冷却水只利用一次 用水量大，水质没有明显的变化 重复利用 ①有CO2散失和盐类浓缩；②有微 生物的滋生；③由于冷却塔内洗涤 空气，会增加粘泥的生成。
空气冷却；直接冷却、间接冷却。 水-水交换
1.2 凝汽器
1.2.1 凝汽器的真空度 真空度越高，对应的压力越低。凝汽器的
3.2 浓缩倍率
• φ (PZ PF PP ) cX
(PF PP )
cB
PP
PZ
PF 1
PFபைடு நூலகம்
图4-6 循环冷却浓缩倍率与补给量的关系
第二节 水垢和粘泥的沉积
• 1 循环水中主要水垢成分及形态 • 1.1 碳酸钙 • Ca(HCO3)2 → CaCO3↓+CO2↑+H2O • 1.2 硫酸钙 • 它的溶解度约为碳酸钙的40倍以上。这也就是
协同效应
水稳剂阻垢缓蚀性能评定方法
3.1 静态烧杯试验法
•
阻垢率
滤液中Ca 水样样Ca
2的含量 2的含量
100%
极限碳酸盐硬度法
• 1 静态法 • 2动态模拟试验法
•图4-18 静态试验装置 •1—玻璃缸；2—搅拌器；3—电源；4—控温仪；
• 5—加热管；6—热敏电阻；
•图4-20 某种动态模拟试验装置
压力一般为0.003-0.005MPa。 1.2.2 凝汽器的端差 汽轮机的排汽温度tp与凝汽器冷却水的出
口温度t2之差，称为端差，用δt表示。 正常运行一般为3～5℃。
1.2.3 凝汽器的传热
• 传热方程式： • Q = KS（tp－tw）=KSΔtm
• 总传热系数 ：
K
1
1
1
1
2
1 1 2 2
2.4 △A法和△B法
A cl
A
cX ,cl cB,cl
cX ,A cB, A
0.2
• B cl B
cX ,cl cB,cl
cX ,Ca cB,Ca
0.2
3.3 影响污垢沉积的因素1
• （1）水质 • （2）流动状态 • （3）水温 • （4）pH值 • （5）溶解氧 • （6）光 • （7）细菌数
• 有机膦酸盐
• 结晶过程去活化 • 晶格歪曲
图4-14 在少量HEDP存在下， 方解石晶体生长速度与时间的关系曲线
图4-16 在加药和不加药时，CaCO3晶体的形状（放大450 倍） （a）CaCO3；（b）加入有机膦酸盐；（c）加入
有机膦酸盐及聚合物
聚羧酸类
• 分散作用
磺化聚合物
•
• 阻垢 • 分散 • 缓蚀 • 增效
➢ 水的缺点：1、低温时汽化潜热大 ，热损失大。按热力学 卡诺热转换成电的转换率在70%，实际发电效率不足50%。 2、如果用水冷却蒸汽，冷却水易腐蚀结垢。
冷却水处理的目的
• 1防止结垢； • 2防止腐蚀； • 3节水
第一节 发电厂冷却水系统
• 1 冷却水系统及设备 • 1.1 冷却水系统
冷却水系统的分类
排污量与浓缩倍率的关系
• 如果冷却水系统的运
行条件一定，那么蒸
P P P 发损失量和吹散损失
ZF
F
P 量就是定值，通过调 P
1 整排污量可以控制循
环冷却系统的浓缩倍
率。
3 开式循杯冷却系统中水和盐的平衡
• 3.1 水量平衡
• PB = PZ+PF+PP
（4-8）
补充水量 PB 循环水量 100%
凝汽器很少发生硫酸钙水垢的原因。 • 只有在高浓缩倍率下运行的换热设备，才可能
在水温高的部位析出硫酸钙。
2 水质稳定性的判断
• 2.1 极限碳酸盐硬度
• 2.1.1 经验公式计算
• HTJ=k(CO2)+b-0.1HF
（4-16）
• 2.1.2 西安热工研究所经验公式
• HTJ=f HB，T(A+B-C-D) （4-17）
•1—抽风装置；2—冷却塔；3—填料；4—冷却塔水引水箱； 5—补水泵；6—补水箱； 7—循环水泵；8—流量计；9—腐蚀试 片；10—铂电阻温度计；11—控温仪；12—换热管； 13—模拟 换热器； 14—热水循环泵；15—电源；16—加热器；17—布水 装置
污垢热阻法
• 总传热系数K的倒数
称之为总污垢热阻，
1.3 冷却设备
• 1.3.1 喷淋冷却水池 • 1.3.2 机力通风冷却塔 • 1.3.3 自然通风冷却塔
1.3.4 水的冷却原理
• 在冷却塔中，循环水的冷却是通过水和 空气接触，由蒸发散热和接触散热起主 要作用。
• 假如冷却塔进水温度为35℃，则蒸发1kg 水大约要吸收24094J的热量，带走的这 些热量大约可以使576kg的水降低1℃。
表示某换热器的污垢
90 80
程度，亦称污垢系数。
70 60
•
1 1
50 40 30
东部 西部 北部
KS K0
20 10
0 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度
式中 γ——污垢系数，（m2·K）/W；
• KS——运行一定时间后的总传热系数，（m2·K）/W； • K0——运行初期的设计总传热系数，（m2·K）/W。
第四章发电厂冷却水处理
孙本达
西安热工研究院有限公司
二○○六年十二月
火电厂为什么要使用水作介质
➢ 水在火电厂中起着能量传递、水变成高温后蒸汽后推动 汽轮机旋转和冷却等作用。其他介质有异丙烷、氨等
➢ 水的优点：传热性能好，热容量高，分子量小，给水泵 输送1份体积的水所产生的蒸汽流过汽轮机的体积可达 22.4×1000÷18÷0.03=4148份，因此被认为是火电厂用 于做功的理想工质。
3.3 影响污垢沉积的因素2
• （8）浊度 • （9）粘泥体积 • （10）粘泥附着度 • （11）流速 • （12）温度 • （13）表面状态
第三节 循环冷却水的防垢处理方法
•
各种循环水处理方法的适用条 件及优缺点
第四节 水质稳定剂处理
• 火电厂常用的水质稳定剂
2 水稳剂的阻垢机理
• 对开式循环冷却系统的年污垢热阻值， 我国目前的控制标准是小于3.44×10-4 （m2·K）/W，约相当于现场监测的3mg/ （cm2·月）垢附着速度。
水质稳定剂缓蚀性能的测定
• 静态浸泡试验 • 旋转挂片法 • 动态挂片
第五节 循环冷却系统补充水处理 及旁流处理
• 1 石灰处理法 • 2 弱酸氢离子交换法
双流式弱酸交换器 优点
• 1）可提高设备出力，降低投资。 • 2）节省树脂12.5%左右。并降低
冷却水 系统 直流
开式循 环
闭式循 环
类型特点
湿式 湿式
干式 湿式
冷却水只利用一次 用水量大，水质没有明显的变化 重复利用 ①有CO2散失和盐类浓缩；②有微 生物的滋生；③由于冷却塔内洗涤 空气，会增加粘泥的生成。
空气冷却；直接冷却、间接冷却。 水-水交换
1.2 凝汽器
1.2.1 凝汽器的真空度 真空度越高，对应的压力越低。凝汽器的
3.2 浓缩倍率
• φ (PZ PF PP ) cX
(PF PP )
cB
PP
PZ
PF 1
PFபைடு நூலகம்
图4-6 循环冷却浓缩倍率与补给量的关系
第二节 水垢和粘泥的沉积
• 1 循环水中主要水垢成分及形态 • 1.1 碳酸钙 • Ca(HCO3)2 → CaCO3↓+CO2↑+H2O • 1.2 硫酸钙 • 它的溶解度约为碳酸钙的40倍以上。这也就是
协同效应
水稳剂阻垢缓蚀性能评定方法
3.1 静态烧杯试验法
•
阻垢率
滤液中Ca 水样样Ca
2的含量 2的含量
100%
极限碳酸盐硬度法
• 1 静态法 • 2动态模拟试验法
•图4-18 静态试验装置 •1—玻璃缸；2—搅拌器；3—电源；4—控温仪；
• 5—加热管；6—热敏电阻；
•图4-20 某种动态模拟试验装置
压力一般为0.003-0.005MPa。 1.2.2 凝汽器的端差 汽轮机的排汽温度tp与凝汽器冷却水的出
口温度t2之差，称为端差，用δt表示。 正常运行一般为3～5℃。
1.2.3 凝汽器的传热
• 传热方程式： • Q = KS（tp－tw）=KSΔtm
• 总传热系数 ：
K
1
1
1
1
2
1 1 2 2
2.4 △A法和△B法
A cl
A
cX ,cl cB,cl
cX ,A cB, A
0.2
• B cl B
cX ,cl cB,cl
cX ,Ca cB,Ca
0.2
3.3 影响污垢沉积的因素1
• （1）水质 • （2）流动状态 • （3）水温 • （4）pH值 • （5）溶解氧 • （6）光 • （7）细菌数
• 有机膦酸盐
• 结晶过程去活化 • 晶格歪曲
图4-14 在少量HEDP存在下， 方解石晶体生长速度与时间的关系曲线
图4-16 在加药和不加药时，CaCO3晶体的形状（放大450 倍） （a）CaCO3；（b）加入有机膦酸盐；（c）加入
有机膦酸盐及聚合物
聚羧酸类
• 分散作用
磺化聚合物
•
• 阻垢 • 分散 • 缓蚀 • 增效
➢ 水的缺点：1、低温时汽化潜热大 ，热损失大。按热力学 卡诺热转换成电的转换率在70%，实际发电效率不足50%。 2、如果用水冷却蒸汽，冷却水易腐蚀结垢。
冷却水处理的目的
• 1防止结垢； • 2防止腐蚀； • 3节水
第一节 发电厂冷却水系统
• 1 冷却水系统及设备 • 1.1 冷却水系统
冷却水系统的分类
排污量与浓缩倍率的关系
• 如果冷却水系统的运
行条件一定，那么蒸
P P P 发损失量和吹散损失
ZF
F
P 量就是定值，通过调 P
1 整排污量可以控制循
环冷却系统的浓缩倍
率。
3 开式循杯冷却系统中水和盐的平衡
• 3.1 水量平衡
• PB = PZ+PF+PP
（4-8）
补充水量 PB 循环水量 100%
凝汽器很少发生硫酸钙水垢的原因。 • 只有在高浓缩倍率下运行的换热设备，才可能
在水温高的部位析出硫酸钙。
2 水质稳定性的判断
• 2.1 极限碳酸盐硬度
• 2.1.1 经验公式计算
• HTJ=k(CO2)+b-0.1HF
（4-16）
• 2.1.2 西安热工研究所经验公式
• HTJ=f HB，T(A+B-C-D) （4-17）
•1—抽风装置；2—冷却塔；3—填料；4—冷却塔水引水箱； 5—补水泵；6—补水箱； 7—循环水泵；8—流量计；9—腐蚀试 片；10—铂电阻温度计；11—控温仪；12—换热管； 13—模拟 换热器； 14—热水循环泵；15—电源；16—加热器；17—布水 装置
污垢热阻法
• 总传热系数K的倒数
称之为总污垢热阻，
1.3 冷却设备
• 1.3.1 喷淋冷却水池 • 1.3.2 机力通风冷却塔 • 1.3.3 自然通风冷却塔
1.3.4 水的冷却原理
• 在冷却塔中，循环水的冷却是通过水和 空气接触，由蒸发散热和接触散热起主 要作用。
• 假如冷却塔进水温度为35℃，则蒸发1kg 水大约要吸收24094J的热量，带走的这 些热量大约可以使576kg的水降低1℃。
表示某换热器的污垢
90 80
程度，亦称污垢系数。
70 60
•
1 1
50 40 30
东部 西部 北部
KS K0
20 10
0 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度
式中 γ——污垢系数，（m2·K）/W；
• KS——运行一定时间后的总传热系数，（m2·K）/W； • K0——运行初期的设计总传热系数，（m2·K）/W。