火力发电厂循环水系统水质特征及控制

?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
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。
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
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
? 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
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。
常见冷却塔形式
比。一般指循环冷却水中某种不结垢离子的浓度与 其补充水的浓度比值，常以 Cl-表示。
φ＝C C Cl-,x/ Cl-,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。
? 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
2OH-
Fe(OH)2
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。
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 提高成为热水， 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。
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 E = a (R-B), a = e (t2-t1) （2）风吹损失D D = (0.2%-0.5%) R （3）排污损失B 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。
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
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
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。
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。
金属相对面积、温度、 热传导、 流速、
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。
Fe2+
1/2O2+H2O 2e
阴极区
2e
? 阳极区
Fe
Fe 2+ +2e
? 阴极区 1/2O2+H2O+4e
4OH -
? 沉淀反应 Fe2+ + 2OH -
Fe(OH) 2
? 总反应
Fe + 1/2O 2 +H2O
Fe(OH)
Fe 阳极区 2e
影响腐蚀的因素
（1）化学因素 pH值Байду номын сангаас 溶解盐、
溶解气体、悬浮物、 （2）物理因素