火力发电厂循环水系统水质特征及控制,2012.6.2.

冷却系统的类型
1 直流冷却水系统
冷却水仅通过换 热设备一次，用过后 就排放掉。不需要其 他冷却水构筑物，因 而投资少、操作简单， 但是冷却水的操作费 用大，且不符合节水 的要求。
图1 直流冷却水系统
2 密闭式循环冷却水系统
冷却水密闭循 环，并交替冷却和 加热，而不与空气 接触。水的再冷通 常通过另一台换热 设备用其他冷却介 质冷却的。一般用 于发动机、内燃机 或有特殊要求的单 台换热设备。
离子浓度的改变
图6 降低浓缩倍数时水中 离子浓度变化曲线
图7提高浓缩倍数时水中 离子浓度变化曲线
不论系统中某离子的初始浓度为多少，随着运行时间的推移，其最 终的浓度总是浓缩倍数和补充水中离子浓度的乘积。由此证明了控制 好补充水量和排污量能使系统中某些离子浓度稳定在一个定值。
浓缩倍数
指循环水中某物质的浓度和补充水中某物质的浓度之 比。一般指循环冷却水中某种不结垢离子的浓度与

通常在冷却水系统中它不是最重要的，因 为在中性操作条件下能够预测结构材料的 腐蚀率。但是为控制pH有时加酸过量能导 致全面腐蚀。
全面腐蚀
点蚀

一种破坏性大且难以及时发现的腐蚀形态。 小孔腐蚀在金属表面上一些小的、分散的部位进行，但总的金属损失是很小 的。 一般处于钝化的金属，在含有活性阴离子(如氯离子)的介质中，氯离子能优 先地、有选择地吸附在钝化膜上把氧离子排挤掉，然后和钝化膜中的阳离子 结合成可溶性氯化物，结果在新露出的基底金属的特定点上生成小蚀坑（孔 蚀核）。在自腐蚀条件下，在含氯离子的介质中有溶解氧或阳离子氧化剂(如 FeCl3)时，能促使孔蚀核长大成蚀孔。蚀孔成为表面上的局部阳极区，围绕 阳极的是大阴极，蚀孔不断发展。在蚀孔内部常常产生高浓度的金属氯化物， 并水解而产生酸性pH环境，蚀孔内的反应形成自催化反应，最终引起基体金 属穿孔。
2e

2e
阳极区 Fe Fe2+ +2e 阴极区 1/2O2+H2O+4e 4OH沉淀反应 Fe2+ + 2OHFe(OH)2 总反应 Fe + 1/2O2 +H2O Fe(OH)
影响腐蚀的因素
（1）化学因素 pH值、 溶解盐、
溶解气体、悬浮物、
（2）物理因素 金属相对面积、温度、 热传导、 流速、
常见冷却塔形式
图4 自然通风冷却塔 1-配水系统；2-填料；3-百叶窗； 4-集水池；5-空气分配区；6-风筒； 7-热空气和水蒸汽；8-冷水
图5 机械通风冷却塔 1-配水系统；2-填料；3-百叶窗； 4-集水池；5-空气分配区；6-风机； 7-风筒；8-热空气和水蒸汽；9-冷水
敞开式冷却水的工况
图2 封闭式循环冷却水系统
3 敞开式蒸发系统
冷却水通过热 交换器后，水温 提高成为Fra Baidu bibliotek水， 热水经冷却塔曝 气与空气接触， 由于水的蒸发散 热和接触散热使 水温降低，冷却 后的水再循环利 用。又称为冷却 塔系统。
图3 敞开式循环冷却水系统 1-补充水（M）；2-冷却塔；3-冷水池；4-循环 水泵；5-渗漏水（F）；6-冷却水；7-冷却用换 热器；8-热水（R）；9-排污水（B）；10-蒸发 损失（E）；11-风吹损失（D）；12-空气
不同的金属、 冶金学方面
（3）微生物
腐蚀泄漏的形成
(1)设计问题 （2）运行管理问题 （3）均匀腐蚀
(4)点蚀
(5)冲击腐蚀 (6)选择性腐蚀 (7)电偶腐蚀 (8)腐蚀疲劳 (9)缝隙腐蚀 (10)开裂腐蚀（应力腐蚀开裂） （11）砸伤
均匀腐蚀

这种形态的腐蚀在整个表面上产生均匀的 腐蚀率，最终结果使金属全面变薄。

有害离子引起的腐蚀
溶解氧引起电化学腐蚀
有害离子引起腐蚀

微生物的滋生和粘泥 细菌和藻类繁殖，生成生物粘泥而引起腐蚀、管道堵塞
循环冷却水系统中金属的腐蚀及控制
1.冷却水中金属腐蚀的机理 2.影响腐蚀的因素
3.腐蚀的形成
4. 腐蚀抑制剂及评价
1. 冷却水中金属的腐蚀
2OHFe(OH)2 Fe2+
1/2O2+H2O 阴极区 2e Fe 阳极区
冷却过程中的三种损失:蒸发损失、风吹损失、排污量 补充水量 M = E + D + B + F， （1）蒸发损失E （2）风吹损失D （3）排污损失B E = a (R-B), a = e (t2-t1) D = (0.2%-0.5%) R B = E/(K-1)
（4）渗漏损失F
M、E、D、B分别代表补充水量、蒸发损失、风吹损失、排污量， R为系统中循环水量，e为损失系数，K为浓缩倍数。
水冷却的原理

水的蒸发散热 水在冷却设备中形成大小水滴或极薄水膜，扩大其与空 气的接触面积和延长接触时间，加强水的蒸发，使水汽从水 中带走汽化所需的热量，从而使水冷却。

水的接触传热
水面与较低温度的空气接触，由于温差使热水中的热量 传到空气中去，水温得到降低。温差愈大，传热效果愈好。

水的辐射传热 不需要传热介质的作用，而是由一种电磁波的形式来传 播热能的现象。
火力发电厂循环水系 统水质特征及控制
安徽省电力科学研究院 化学研究所
主要内容
电厂循环水系统概况 循环冷却水中金属的腐蚀及其控制 循环冷却水系统中的沉积物及其控制 循环冷却水系统中的微生物及其控制 循环冷却水系统的日常运行 循环水系统新型处理方式简介

循环冷却水处理概况



火力发电厂为工业用水大户，主要包括炉内水汽 系统、循环冷却水系统、发电机内冷水系统、废 水处理系统等，其中循环冷却水系统用水量最大， 约占电厂总用水量的75%～90% 以上。 电厂循环水系统主要作为凝汽器的冷却用水，同 时也作为某些电厂氢冷器、冷油器等辅机设备的 冷却用水。 随着国家节能减排的要求，电厂的取水费用不断 增加，循环水的节水成为电厂节约用水的主要工 作。
其补充水的浓度比值，常以Cl-表示。
φ ＝CCl-,x/CCl-,B
φ ―冷却水浓缩倍率； CCl-,x ―循环水中Cl-的质量浓度，mg/L； CCl-,B ―补充水中Cl-的质量浓度，mg/L。
二、 敞开式循环冷却水系统产生的主要问题

沉积物的析出和附着 重碳酸盐分解产生碳酸钙水垢，轻者降低换热器的传热效 率，重者堵塞管道。