火力发电厂循环水系统水质特征及控制参考文档课件.ppt

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。,冷却系统的类型,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。,1 直流冷却水系统,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。,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。,水冷却的原理,图4 自然通风冷却塔 图5 机械通风冷却塔1-配水系统；2-填料；3-百叶窗； 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； 4-集水池；5-空气分配区；6-风机；7-热空气和水蒸汽；8-冷水 7-风筒；8-热空气和水蒸汽；9-冷水,常见冷却塔形式,敞开式冷却水的工况,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。,离子浓度的改变,图6 降低浓缩倍数时水中 图7提高浓缩倍数时水中 离子浓度变化曲线 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其补充水的浓度比值，常以Cl-表示。CCl-,x/CCl-,B 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,阳极区 Fe Fe2+ +2e 阴极区 1/2O2+H2O+4e 4OH-沉淀反应 Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2总反应 Fe + 1/2O2 +H2O Fe(OH),1/2O2+H2O,2OH-,Fe2+,Fe(OH)2,Fe,2e,2e,2e,阳极区,阴极区,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、 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。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。,疏松垢下的点蚀,点蚀,选择性腐蚀,合金中的某一种元素首先被侵蚀，从合金主体中被浸提出。A.脱锌腐蚀含铜量小于85的黄铜会发生一种特殊的腐蚀形态，称之为脱锌。这种选择性地除去锌，遗留下来的是没有结构强度的海绵状铜的沉积物。表面呈淡红色，而不是黄色。一般认为是铜和锌都溶解，然后铜再沉积。全面受到腐蚀的地方称之为层状脱锌，深的小孔状腐蚀称之为栓状脱锌。铜质的堵塞物时常充满蚀孔，但很多堵塞物从蚀孔中冲洗掉。蚀孔完全穿透管壁是常见的。通过红色的再沉积铜和黄色的黄铜对比容易识别这两种形态的脱锌。蚀孔一般沿着重力方向发展，在水平管道的底侧更经常地发现蚀孔。影响小孔腐蚀的因素包括氧浓度差、金属活性差(电偶腐蚀)、盐浓度差、pH差、流速差、金属表面状态差和温度差等。点蚀深度与大阴极和小阳极的面积比率成正比关系。点蚀系数：点蚀深度对平均腐蚀深度的比率值。,选择性腐蚀照片（均匀脱锌）,电偶腐蚀,当两种不同金属在导电的水中相互接触时，就发生电偶腐蚀。活泼金属的腐蚀往往会发生在活泼金属和比较贵重金属的接触处。如果溶液导电性强，对活泼金属的腐蚀会发生在远离两种金属接触处。电偶腐蚀的强度与相接触的金属相对表面积有关。大阴极和小阴极相联接会加剧电偶腐蚀而引起比较活泼的金属急剧溶解。相反的情况下产生的电偶电流很小。溶液的导电性和温度将加速电偶腐蚀。腐蚀抑制剂有助于降低腐蚀严重性，但常常不能排除电偶腐蚀。在实际应用中，不可能在所有的情况下使用相同的金属。尽管如此，能够采取措施将电偶腐蚀降至最小。宏观电池存在时，所使用的活泼金属面积应该大，而比较贵重的金属面积应该比较小。例如：黄铜阀门应该和钢管组合使用，反过来是不行的。钢螺栓能和铝板一起使用，但是铝螺栓不能和钢板一起使用。,电偶腐蚀,预防凝汽器（辅机）腐蚀措施,选用耐蚀的材料保持管壁的清洁控制一定流速做好杀菌灭藻工作做防腐涂层阴极保护加缓蚀剂,缓蚀剂实验室性能评价,试验采用旋转挂片法（GB/T 18175-2000 水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法）对药剂的缓蚀性能进行评定。旋转挂片腐蚀试验方法是在试验室给定条件下，用试片的质量损失计算出腐蚀率和缓蚀率来评定阻垢缓蚀剂的缓蚀性能。腐蚀率可按下式计算：,其中Kw以失重表示的腐蚀速率，,w1试片未腐蚀前的重量，gw2试片经腐蚀并除去表面腐蚀产物后的重量，gF 试片暴露在试液中的表面积，m2t 试验时间，h,一、旋转挂片法,腐蚀浸渍试验仪,二、电化学测试法,将试验电极表面用#1#6金相砂纸逐级打磨至没有锈蚀痕迹，经除盐水冲洗后，用无水乙醇擦洗脱脂后干燥。将试验电极安装到仪器上，组成三电极体系，放入待测溶液，设置好仪器参数后开始定时连续测定。图为腐蚀试验测试示意图。电路连接好后，放置一段时间，待电位稳定后开始进行测量。电位稳定后，每隔15分钟进行一次恒电位测量，每次测量时间为3分钟，试验温度为常温。,电化学腐蚀测试装置示意图,CMB-2510腐蚀速度测量仪,循环冷却水系统的沉积物及其控制,一、水中形成的沉积物（1）水中的盐类（2）水中的污泥（3）空气中生成的污泥（4）与系统相关的沉积物二、水垢析出的判断三、控制方法四、沉积物控制剂,铁的氧化物 或氢氧化物,碳酸钙、氢氧化镁磷酸钙、硅酸钙等水垢,氢氧化锌有机磷酸钙,生物粘泥,冷却塔的曝气溶度积效应钙镁盐的反温度效应,金属的腐蚀,微生物繁殖,药剂的稳定性,冷却塔的洗涤作用,灰尘和细菌,固体悬浮物和胶体泥砂、尘土、碎屑等,补充水处理不好,循环水系统,循环冷却水系统中污垢的来源示意图,安徽地区火电厂循环水结垢情况,仅2007年以来，皖北四个电厂6台600MW超临界机组以及皖南某电厂1台600MW机组相继发现结垢现象。以上电厂均为机组商业运行后半年或一年左右即发现机组结垢现象。而以上电厂中另两台600MW机组投产后虽然尚未停机检修，但有关数据已显示出其具有结垢趋势。除此之外，皖南、皖北还有4台300MW及以下机组也发现了不同程度的结垢情况。,凝汽器水室结垢情况,水垢危害,垢的导热性能很差，导热系数通常不超过1.16w/mK，是凝汽器管材导热系数的几十分之一。如果循环水系统运行状况不佳，将使发电热耗增大4.5%7.5%；发电煤耗增高814g/(kWh)。使得机组运行煤耗、电耗增加，机组经济性下降；导致腐蚀性离子于垢下浓缩富集，形成垢下腐蚀，甚至形成腐蚀穿孔，影响机组安全运行。,控制方法,（1）常规处理 软化：离子交换、石灰软化 加酸： 旁流处理:无阀滤池、陶瓷膜过滤、混凝（2）聚合物沉积控制剂 配伍性：缓蚀阻垢剂与杀生剂、缓蚀剂和分散剂 高效性：高效的缓蚀剂、阻垢剂、杀生剂 强分散性：如污循环的运行（3）多价螯合剂、络合剂及低限抑制剂（4）清洗：停机、不停机化学清洗（5）机械清除：排污（潜水泵）,加药控制,（1） 络合剂（2） 聚磷酸盐（3） 膦酸酯（4） 膦酸盐（5） 膦羧酸（6） 聚羧酸（7）POCA（8）聚天冬氨酸,结晶及晶格畸变过程示意图,实验室阻垢性能评价,1 静态阻垢法 静态阻垢法是一种快速有效的评价药剂阻垢性能的方法，对不同的研制药剂在静态，一定温度水浴条件下放置一段时间，通过和未加药剂的水质结垢情况相比较，评价不同药剂的阻垢率，以便筛选出阻垢性能优良的阻垢缓蚀剂。2 鼓泡法 冷却水中的结垢，通常是由于水中的碳酸氢钙在受热和曝气条件下分解，生成难溶的碳酸钙垢而引起的。其反应式可以表示为： Ca2+ + 2 HCO3- CaCO3+ CO2 + H2O 本方法以含有Ca(HCO3)2的配制水和水处理药剂制备成试液(模拟冷却水)。为了模拟冷却水在换热器中受热和在冷却塔中曝气两个过程，本方法在升高了的温度下，向试液中鼓入一定流量的空气，以带走其中的二氧化碳，使反应式的平衡向右侧移动，促使碳酸氢钙加速分解为碳酸钙，试液迅速达到其自然平衡pH。3 极限碳酸盐法 极限碳酸盐法是在澄清池出水中添加水处理剂，测定不同时间、不同浓度状态时的钙离子和氯离子浓度，按照经验公式计算相应的和A值，根据试验结果确定药剂的阻垢性能以及药剂运行时最佳的浓缩倍率，为进一步确定药剂的阻垢性能提出依据。,大型动态模拟试验,WDMD 型动态模拟装置,一、技术难点,新型阻垢缓蚀剂在高硬、高碱水质条件下是否具有良好的阻垢性能。不同水质条件下药剂对不同材质的缓蚀性能是否优良。在受污染水体及中水回用条件下药剂的适用性是否依然良好。,凝汽器循环冷却水新型阻垢缓蚀剂研制开发及性能评价项目情况,研制开发出一种新型阻垢缓蚀剂，在高硬、高碱水质条件下具有良好的阻垢性能，在不同水质条件下对不同材质的缓蚀性能也很优异，已获得国家发明专利。新型阻垢缓蚀剂采用含氮有机物和非离子表面活性物作为阻垢、缓蚀增效剂，适用范围广，尤其适宜受污染水体（包括回用中水）等恶劣水质条件使用。经现场应用表明，其阻垢缓蚀效果优良，具有良好的安全性和经济效益。 新型阻垢缓蚀剂低磷、无毒、对环境友好，属于绿色环保型阻垢缓蚀剂。由扫描电镜和电化学测试得出，增效剂缓蚀利用疏水端与金属结合，亲水端形成吸附膜，阻垢利用疏水端与金属结合，亲水端利用链长起阻垢分散作用，并有分散污泥作用，并有非离子表面活性物起分散作用，阻垢缓蚀机理新颖。 省内首次采用在线监测换热器进行现场监测，建立和完善了现场循环冷却水水质监督方法，为以后循环冷却水工作的开展奠定了基础。,二、技术成果,循环水系统微生物及其控制,一、冷却水中的微生物二、微生物活动引起的问题三、生物控制方法的选择四、杀生剂五、酶技术,冷却水中的微生物,冷却水中发现的微生物是根据它们进化的相互关系分类的。生物界无核微生物目：细菌、蓝-绿藻；生物界原生生物：其它藻类、真菌、粘液菌、原生生物等。进化程度较高的生物组成生物界多细胞植物；进化程度最高、结构最复杂的多细胞动物组成生物界复细胞动物。,四类主要的有机物及其大致进化的关系,藻类,生长的三个基本要求：空气、水、阳光冷却塔。藻类常以绿色团块浮游在冷却塔分配板上，或粘附在冷却塔结构本身。所有的藻类会产生氧，使腐蚀反应去极化，加速腐蚀。蓝-绿藻可将空气中的氮固定为有机氮化合物，从而引起亚硝酸盐的加速变质。硅藻由于其细胞壁包含着聚合的乳白色的二氧化硅，将导致氧化硅垢。,真 菌,包括一切植物界非光合作用的有机物的总称。单细胞、群体或丝状的。缺少叶绿素，不能进行光合作用。通常以其它有机物提供的代谢物为为食。约10%的真菌能利用木头作为有机营养物来源。孢子具有抗杀生剂的能力。,细 菌,需氧的、囊状细菌会产生细菌粘泥。枯草芽孢杆菌以及其它好氧的孢子形成菌所产生的黏液，具有孢子能力，给杀菌带来困难。好氧硫细菌能将硫、硫化物或硫酸盐氧化为硫酸。在局部可使硫酸达10%，pH值下降到1.0。含氮细菌参与还原反应时，会生成氨或氧化亚硝酸盐缓蚀剂。 氨的生成将导致对铜或含铜结构材料的选择性腐蚀。亚硝酸盐一经氧化，便失去其抗腐能力。 NH4+OH-+1/2O25H+NO2- NO2- +1/2O2 NO3-,去硫弧菌、脱硫菌和硫酸盐还原菌能把硫酸还原为硫化氢，从而加剧腐蚀。 几乎所有水中都存在硫酸根离子，有硫酸盐还原菌的潜在威胁。其存在的标志是出现黑色硫化铁沉积物： 10H+SO42-+4FeH2S+4Fe2+4H2O H2S+ Fe2+ FeS+2H+铁细菌以铁维持生存，并分泌出铁沉积物，作为其代谢的副产品。 4FeCO3+O2+6H2O 4Fe(OH)3+4CO2+Q,微生物活动引起的问题,微生物繁殖的主要形式是粘泥（微生物及其分泌物聚成的块）和夹杂的无机和有机杂质。在工艺设备上沉积的粘泥能明显地减少传热量，降低换热效率，金属表面的生物污垢能造成氧浓差腐蚀。 1. 腐蚀问题 2. 沉积物的问题 3. 木材腐烂 生物侵蚀、化学侵蚀、物理侵蚀 4. 其它问题,腐蚀问题,微生物在代谢过程中都要利用氢，使腐蚀反应的阴极去极化。藻类代谢作用放出的氧气也会使金属阳极上的腐蚀反应去极化。对腐蚀的主要影响是垢下腐蚀。粘泥团或粘泥与无机盐结合在一起的泥团会产生浓差充气电池，引起严重的局部腐蚀。特殊的腐蚀：硫酸盐还原菌产生的硫化氢气体会降低pH值和形成硫化亚铁，进一步加剧腐蚀。硫酸盐氧化菌回生成硫酸，硝化菌使硝酸眼氧化成为硝酸盐，使缓蚀剂失效。,沉积物的问题,黏液荚膜细菌的生长物具有很强的黏附性，在传热条件下更是如此。水中流动的悬浮物（腐蚀产物、构成硬度的盐类、污泥、砂子、淤泥以及粘土等）将被黏附在粘泥上。微生物在沉积物中的重量比例较少（20%）左右，但体积较大（90%）。铁细菌所产生的氢氧化亚铁沉积物比细菌本身的沉积要大很多倍；未经抑制的硅藻的繁殖会生成氧化硅垢；丝状的微生物会聚集油和溶解碳氢化合物，排除有毒的腐蚀性气体。传热效率和生产效率的严重下降。,循环水微生物滋生状况,近几年来，安徽地区新建火电厂基本以敞开式循环冷却系统为主。相比直流冷却方式，敞开式循环冷却水系统由于浓缩富集，造成系统微生物含量成倍增长，危害也远远大于直流冷却方式的电厂。2008以来，全省火电厂循环冷却水系统微生物滋生情况呈现爆发性的增长趋势，皖南、皖北多个电厂均发生了比较严重的微生物滋生问题，很多电厂凝汽器内粘泥增多，冷水塔立柱布满藻类，有的已经造成循泵滤网严重堵塞，循泵出力下降的严重后果。,冷水塔立柱藻类滋生情况,循泵虑网堵塞情况,凝汽器换热管微生物滋生情况,凝汽器水室侧壁微生物滋生情况,微生物控制方法,(1)选用耐蚀材料耐蚀性能的顺序：钛、不锈钢、黄铜、纯铜、硬铝、碳钢目前常用的海洋用低合金钢耐细菌腐蚀的能力都较低；S、P或硫化物夹杂物含量低的合金耐硫酸盐还原菌腐蚀的能力较高；(2)控制水质控制氧含量、pH、悬浮物、微生物的养料（如油类、氨）(3)采用杀生涂料如偏硼酸钡、氧化亚铜、氧化锌、三丁基氧化锡等；由改性水玻璃、氧化亚铜、氧化锌和填料等制成的无机防藻涂料。,(4)阴极保护在硫酸盐还原菌存在时，碳钢的阴极保护电位一般为-0.95V，这一电位可使SS在厌氧环境中免蚀，即热力学稳定态；采用牺牲阳极保护时，应注意生物附着物的影响。如铝合金牺牲阳极表面易于长满海洋生物，导致电阻增高，阳极输出电流下降，影响保护效果，而锌则污染较少。(5)清洗将养料、生长基地和保护层（腐蚀产物和污垢）以及其本体除去并排出；使剩余微生物直接暴露在外，为杀生剂直接到达微生物表面创造条件。,(6)防止阳光照射水池上加盖，冷却塔进风口加百叶窗。(7)旁流过滤：石英砂或无烟煤为滤料。(8)混凝沉淀：混凝剂(9)噬菌体法具有溶菌作用，对电站的海水冷却水系统及造纸厂工业废水粘泥十分有效。不影响生态环境、投加量少、经济合算（1/5加氯费用）(10)杀生剂法最有效和常用的方法；主要作用是控制，而不是杀死。,杀生剂,1. 理想的杀生剂2. 氧化性杀生剂3. 非氧化性杀生剂4. 释放型杀生剂5. 杀生剂的作用机理6. 影响杀生剂活性的因素7. 微生物的抗药性8. 杀生剂的使用,杀生剂的作用机理,杀生剂的主要作用: 阻止微生物新陈代谢的某些环节，钝化酶的活性。 具体表现: 抑制细胞壁的合成; 影响细胞膜的功能; 干扰蛋白质的合成; 阻碍核酸的合成; 影响呼吸链等。杀生的方式可以是可逆的（抑菌），也可以是不可逆的（杀菌）；低浓度时是抑菌，高浓度时是杀菌。一般按作用机理可将杀生剂分为氧化剂、亲电子剂、溶解膜的化合物以及亲电子剂等。,杀生剂的分类,加药方式,间歇处理或冲击处理的原则是允许微生物繁殖一定的时间，然后进行冲击处理。微生物生长和清除的周期随不同的系统而改变，甚至采用同一水源的各个系统也不尽相同。连续性投加：使微生物控制平稳，总耗药高，易诱导抗药性，低剂量；冲击性投加：间歇处理，高剂量，波动大，总耗药量低，且允许其波动。,几种杀生剂的交替使用,杀生剂应根据目标有机体、致死速率或抑制和杀死活性之间的比较等来进行选择。最常用的控制微生物繁殖的药品是杀生剂和生物抑制剂。杀生剂的作用是杀死生物体,而生物抑制剂的作用是抑制生物的生长和繁殖.由于作用机理不同的杀生剂之间存在着协同效应，因此用影响细胞结构或功能的不同杀生剂可提高杀生效率和克服抗药性，导致目标有机物的死亡和有效控制微生物。氧化性和非氧化性杀生剂的交替使用，作用机理不同的杀生剂的交替使用,不仅可降低杀生剂的使用成本，而且可提高杀生效率。,氧化性和非氧化性杀生剂的对比,合理选择投药浓度和时间,为了发挥生物抑制剂的作用,水中必须保持药品剩余浓度。药品浓度越高，所需时间越短。投药浓度与成本的关系国外：正常浓度为1/4初始投加浓度，或以菌量回升为标准；国内加氯，3次/天，控制余氯在0.5-1.0mg/L。应根据现场监测情况来确定投加时机。投加非氧化性杀生剂，应24小时不排污。,选择合适的加药点,应考虑有效浓度的保持、杀生效率等方面气态或易挥发的药剂：水较深的部位，如出水总管上；固体药剂：易溶解的加在水流区域较大的地方；不易溶解的应先溶解再投加。液体药剂：泵的吸入口处。,循环冷却水系统微生物评价体系研究及杀生剂研发项目情况,超净工作台,显微镜,一、微生物实验室概况,振荡器,高压灭菌锅,二、技术难点,对电厂水源进行微生物生长规律评价。对电厂用杀生剂进行杀生性能评价。设计新型杀生剂分析结构并进行合成。对新型杀生剂进行杀生性能评级及现场应用。,三、技术创新点,利用建立的微生物试验平台对安徽不同典型区域电厂原水进行微生物季节性生长规律评价。安徽地区不同区域电厂原水微生物生长规律有所不同。淮河水、长江水以及大房郢水库水三种水体中微生物均以异养菌为主，淮河水、长江水中异养菌数量远高于大房郢水库水，淮河水夏、秋两季异养菌数量均超过105个/mL控制标准，长江水夏季超过循环水异养菌控制标准，秋季接近控制标准，大房郢水库水四个季节的异养菌数均远低于控制标准。淮河水、长江水夏季、秋季水中铁细菌超过循环水中100个/mL的控制标准，硫酸盐还原菌均超过50个/mL的控制标准，大房郢水库水夏季硫酸盐还原菌含量也超过循环水控制标准。淮河水和长江水微生物总体数量较多，大房郢水库水较少；淮河水中微生物数量总体略高于长江水；淮河水、长江水以及大房郢水库水夏季微生物数量均高于其它季节。合成了1-丙基-2-甲基-3-十三烷基苯并咪唑盐（BIM13）、1-丙基-2-甲基-3-十二烷基苯并咪唑盐（BIM12）、1-丙基-2-甲基-3-辛烷基苯并咪唑盐（BIM8）和1-丙基-2-甲基-3-正丙烷基苯并咪唑盐（BIM3）等四种苯并咪唑季铵盐，并首次作为循环水系统杀生剂应用。合成的四种苯并咪唑季铵盐对异养菌和硫酸盐还原菌均有一定的杀生效率，其对异养菌杀生效率的大小顺序为：BIM12 BIM13 BIM8 1227 BIM3；其对硫酸盐还原菌杀生效率的大小顺序为：BIM12 BIM13 1227 BIM8 BIM3。四种苯并咪唑季铵盐类杀生剂对有机膦阻垢缓蚀剂HEDP和 PBTCA的影响均较小，远小于1227的影响，其影响顺序为：BIM3 BIM8 BIM12 BIM13 1227 。,一、技术难点,直流式冷却水系统原水的微生物生长规律评价。直流式冷却水系统所用杀生剂杀菌性能评价。微生物的微观活动形态研究 。直流式冷却水系统中杀生剂的监测和控制。杀生剂对不锈钢换热管的腐蚀性影响。,直流式冷却水系统中微生物生长规律和杀灭方式研究 项目情况,（1）杀生剂投加量一定的条件下，杀菌率随着水中的细菌含量增加而急剧减少。夏、秋季的杀菌频率和杀生剂投加量最高，春秋季的杀菌频率和杀生剂投加量次之，冬季的杀菌频率和杀生剂投加量最小。（2）循环水中的自由余氯与杀生剂投加量成正比关系，次氯酸钠投加浓度越高，水中的余氯含量越高，并且随着时间的增加先快速降低，后缓慢减小。（3）一定量杀生剂次氯酸钠投加时，对于直流式冷却水中的不锈钢材腐蚀起到一定程度的减缓作用；且在一定范围内，随着杀生剂浓度增加，不锈钢的腐蚀速率降低。（4）直流式冷却水系统采用次氯酸钠作为杀生剂，冬季投加量适宜选择1.5 3mg/L左右，春、秋季投加量适宜选择35 mg/L左右，夏季投加量适宜选择510 mg/L左右。,二、技术创新点,冷却水系统的日常运行,循环冷却水在正常运行中应严格控制各项操作指标，如浓缩倍数、钙离子浓度、pH值、浊度、药剂浓度、余氯等；严格监测补充水的水质；并不断监测系统中换热器的结垢、腐蚀情况，以及系统中微生物繁殖情况，以便发现问题及时采取措施。,一、水质控制及监测二、腐蚀、沉积物和微生物的现场监测三、日常运行用的水处理药剂,一、水质控制及监测（一）运行过程中水质的变化,CO2含量的降低硬度和碱度的增加pH值的升高浊度的增加微生物滋生,溶解氧浓度的增加含盐量升高,（二）主要工艺指标控制,循环水系统转入正常运行后，在其升温、蒸发和冷却的过程中，冷却水逐渐被浓缩，其水质指标会发生变化，应定时进行监测控制。浓缩倍数 浓缩倍数(以K表示)是循环水操作控制中的一项重要指标，反映了循环水浓缩的程度。用循环水中某种离子的浓度与补充水中相应离子的浓度之比表示，即： K = C循/ C补 如果发现浓缩倍数高于或低与规定值，则应加大或减小排污量和补充水量以控制冷却水的浓缩倍数在规定范围之内。,2. pH值 对低pH值的水稳配方，pH值尤其是一个敏感的参数，其变化会对腐蚀和结垢产生直接的影响，其原因为：不同的水质对pH值有不同要求不同的水稳配方有不同的pH值适应范围碳酸钙和磷酸钙饱和指数与pH有关,3. 碱度 用甲基橙作指示剂测得水中的碱度称为总碱度M(又称甲基橙碱度),它与水的pH值之间有如下关系： 4.5pH8.3时， M碱度HCO3- 8.3pH10 时， M碱度HCO3-2CO32- 10 pH 时， M碱度HCO3-2CO32-OH- M 碱度是循环水操作控制中的一项指标，当浓缩倍数控制稳定，没有其它外界干扰时，由M碱度的变化，可以看出系统的结垢趋势。如果M碱度比理论升高值低得多，说明系统可能发生了结垢，应给予重视。,4. 硬度 在循环冷却水中要求有一定量的Ca2+、Mg2+。采用磷系配方时， Ca2+浓度一般不少于50ppm，不大于500ppm控制适当才能达到缓蚀和阻垢的目的。 如果浓缩倍数控制稳定，Ca2+、Mg2+在水中的实际浓度较之于按浓缩倍数计算出来的Ca2+和Mg2+浓度有较大幅度的下降，则说明系统中结垢情况加重；如果在运行中, 循环水的Ca2+、Mg2+浓度与按浓缩倍数计算出来的相差不大, 则说明系统运行良好。,5. Cl- 循环水中Cl-浓度过高会促进设备的腐蚀，特别是对钢和不锈钢设备。因此在运行中要进行监测控制。如果Cl-浓度超标，应加大排污量。 Cl-浓度的测定数据，还可以用于计算浓缩倍数。 6. 浊度 浊度的变化反映了循环冷却水中悬浮物浓度的变化。一般要求浊度不大于20mg/L。浊度高是形成沉积的主要原因。引起循环水浊度升高的原因主要有补充水浊度过高、菌藻繁殖严重、工艺物料泄漏和空气中风沙灰尘过大，应根据具体情况采取措施。,7. 余氯 通过余氯量的测定来控制杀菌剂的投加量。一般控制在0.5-1.0ppm。 8. 总磷 对于磷系配方而言，总磷浓度直接关系到缓蚀效果和磷酸钙的沉积条件。 9. 正磷 聚磷酸盐的水解产物，高了容易成垢。 10. 含盐量 含盐量指水中溶解性盐类的总浓度。含盐量高时，水的腐蚀或结垢倾向增大。,循环水日常监督与控制指标表,在线监测方式,在线监测换热器,一、技术难点,针对不同水源确定循环水系统相应预处理措施及浓缩倍率。确定不同水系适用水质稳定剂配方体系特点。对一定水系条件下敞开式循环水处理费用进行合理评估。,敞开式循环冷却水系统水质评估及优化调整项目情况,二、技术创新点,综合采用移动水质分析实验室、水质评价等方法对安徽不同区域电厂水源地水质情况进行综合评估，评判其结垢、腐蚀状况及可利用性。安徽地区不同地域水源状况不同，敞开式循环冷却水系统水质处理应选择相应的预处理措施及适宜的浓缩倍率运行。长江水系电厂控制浓缩倍率45倍，淮河水系电厂控制浓缩倍率34倍，淮北地下水系电厂控制浓缩倍率23倍。长江水系及水库水系电厂应采用热稳定性好，药剂投加量低，适宜高浓缩倍率运行的配方体系。淮河流域电厂应采用阻垢、缓蚀能力均衡，适宜中等浓缩倍率运行的配方体系。淮北地下水系电厂应采用阻垢能力出色，适宜较低浓缩倍率运行的配方体系。按照合理水处理水平进行经济性评估，采用淮河水系电厂循环冷却水处理阻垢缓蚀剂费用应在每吨水0.15元左右。,循环水系统新型处理方式,节能芯处理技术量子管通环处理技术磁场水处理技术静电水处理技术电磁水处理技术,节能芯处理技术,量子管通环技术,磁场水处理技术,1945年，比利时工程师Vermeriven首次用磁处理成功地抑制了锅炉水垢，发现水流经过磁场后能够暂时消失结硬垢的能力。,水的磁化示意图,静电水处理技术,20世纪60年代末由美国新泻华盛顿公司成功研制了第一台静电水垢控制器。,静电水处理仪,电磁水处理技术,电磁场水处理技术是利用电场和磁场有机结合的方法，主要由频率发生器和水处理器两部分组成。它主要是利用外加电磁场和水分子发生共振，改变水分子的存在形式，使原来缔合形成的各种综合链状、团状的大分子解离成单个水分子，最后形成比较稳定的双水分子，增加了水的活性，改变水分子与其它离子的结合状态，从而改变成垢物质在其中的溶解性、结晶过程、晶体结构等。经过电磁处理之后的水能够电离产生活性氧，从而在管道的内壁上形成一层氧化膜，可以阻止管道发生电化学反应，从而延缓管道的腐蚀。同时，由于管道内产生了变频共振场以及活性氧，可以起到杀菌，灭藻的作用。,电磁水处理技术,浸入式电磁阻垢仪器装置,非浸入式电磁阻垢仪器装置,电磁处理技术在火电厂循环水系统中应用情况调查,电磁处理技术在循环水系统应用时水质及热力参数情况调查,机组热力参数情况调查分析,某电厂1、2机组凝汽器端差比较图,电磁水处理技术在循环水系统应用时挂片腐蚀情况调查,1#、3#机循环水挂片腐蚀数据,电磁水处理技术在循环水系统应用时粘泥附着情况调查,1#机组冷却塔水泥构件,4#机组冷却塔水泥构件,结论,从本次采用电磁物理处理装置机组循环水系统调查情况来看，火电厂大型循环冷却水系统只采用电磁物理处理一种方式和化学加药处理方式相比尚有欠缺，各电厂在选择电磁物理处理方式进行循环水系统处理时应持谨慎态度，应用前应多方进行考证和试验。对于已采用电磁物理处理处理方式的电厂应加强水质监督和机组热力参数监督，一旦发生异常情况，应立即恢复化学加药处理或进行两种方式的联合处理。,祝大家工作顺利，身体健康！,