火力发电厂循环水系统水质特征及控制共98页文档
电厂循环水质的控制与优化
电厂循环水质的控制与优化摘要：循环水作为电厂主要冷却介质，其水质的好坏对凝汽器等换热设备的结垢与腐蚀影响特别重大，通过对循环水水质的影响因素进行分析研究，通过动态模拟实验等控制措施，优化循环水质，保证了凝汽器等换热设备的安全稳定运行。
关键词：循环水影响因素结垢控制优化引言电厂是工业用水大户。
根据中电联发布的《中国电力行业年度发展报告2020年》预估，2019年火电厂取水量约61.1亿t，废水排放约2.7亿t。
以开式循环冷却水为主的火电厂占全部火电厂装机容量的53.7%。
火电厂的各用水系统中，循环水系统用水量最大，占全厂用水量的70%~85%。
近年来，随着淡水资源的日益紧张与节约用水日益成为社会共识，提升循环水浓缩倍率、进行排污水回用成为循环水运行新趋势[1-3]。
循环水作为电厂的主要冷却介质，其水质的好坏对凝汽器等换热器的影响特别重大，如果水质控制不好则会造成凝汽器管内结垢或腐蚀，严重时还会造成管道泄漏、爆管，严重危及机组的安全生产，所以做好循环水质化验以及控制好循环水水质尤其重要。
1影响循环水水质的因素1.1补充水水质的影响循环水系统补充水，有地表水(受到污染或未受到污染)、地下水、二级城市中水等，水质差异较大，即使相同类型水源，因地域、时间不同其水质差别也很大。
补充水水质不同，经过浓缩后循环水水质也各不相同，循环水中的悬浮物、碱度、硬度等都影响循环水的水处理效果。
水质中碱度和硬度大小，与碳酸钙水垢析出具有直接关系。
一般情况下，在同一配方水处理药剂和相同使用浓度条件下，当补充水碱度、硬度不同时，达到极限碱度不同。
当补充水碱度较低时，循环水碱度相应也较低，但对应的极限浓缩倍率则较高;当补充水碱度较高时，循环水中的碱度也较高，但对应的极限浓缩倍率则较低。
当补充有城市中水时，有时会发生特殊的变化。
较高的补充水硬度，已经达到循环水硬度极限，但它的浓缩倍率却很低，较低的补充水硬度，则浓缩倍率可以调至高点，同时又保证循环水的硬度不超标准，这样也可以节约用水量。
火力发电厂水处理及水质控制研究
火力发电厂水处理及水质控制研究摘要：我国火电体量大，火电是电力系统的稳定器，目前正值“十四五”能源规划的关键时期，火电的定位转变，将从从电量为主的定位转变为电力电量并举，最终转向系统服务的定位。
因此火力发电厂必须跟上国家“清洁低碳，安全高效”的节能理念才能在庞大的火电竞争市场中不被淘汰，合理利用水资源，降低水污染物排放是目前的耽误之急火力发电厂工作原理是利用石油、煤矿、天然气作为燃料进行生产电能的工厂，在其生产过程中是将燃料在锅炉中燃烧并且加上热水使之变为蒸汽，由此化学能转为热能带动机器将机械能转化为电能。
过程中消耗的水和水质关乎一个火力发电厂的最重要的中间枢纽部分。
所以控制水和水质直接影响到火力发电厂的工作过程。
关键词：火力发电厂；节水；水务管理；水质；水处理前言随着火力发电厂在人类的电力事业中扮演着不可或缺的角色，稳定的给人类的电力事业贡献着自己的力量，而参与其中的主要功臣——水资源充当着枢纽的作用，但是往往在处理水资源的问题上没有采用恰当的方式的话，水资源会难以维系人类的发电事业，水资源遭遇破坏不仅影响发电厂也会影响城市周边自然环境并且给人类的经济和生活带来许多负面影响。
随着国家“十三五”能源规划提出“加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系”的工作要求，“十四五”将仍然秉承此核心目标，燃煤电厂近年来面临的不仅仅是对于煤耗、油耗、厂用电等传统的节能指标降耗压力，节水减排也成为了火力发电行业的重点课题。
国家新《环境保护法》、《水十条》、新版《环境保护法》、水利部相关节水用水规划等各项环保政策的陆续出台，环保监管日趋严格，对水资源利用及水污染防治提出更高要求对企业节水、用水及排水提出了更高要求。
近期新建电厂的“环评批复”已普遍要求实施废水零排放，已建电厂的污染物排放指标要求也在不断严格。
燃煤电厂火力发电厂是工业耗水大户，其用水量约占工业用水量的30%～40%，随着水资源的日益匮乏和国家环境保护要求的提高，水的成本在电厂运行成本中所占比例越来越大，在有限条件下优化和提高水资源利用效率是燃煤电厂的必然选择。
热力发电厂给水处理之水质概述
3、非碳酸盐硬度(HF) 水的总硬度和碳酸盐硬度之差就是非碳酸盐硬度，它 们是指水中钙、镁的氯化物和硫酸盐的含量。
水沸腾时不能除去又称为永久硬度。
四、表示水中酸、碱物质的指标
1、碱度（mmol/L（H+）） 表征：水中碱性物质的指标。 定义：水中能接受H+，与强酸进行中和反应的物质的含量。 形成碱度的物质 （1）强碱：在水中完全电离，以OH-形式构成的碱度, 如NaOH、Ca(OH) （2）弱碱：在水中部分电离出OH-，如NH4OH （3）强碱弱酸盐：水解时产生的OH-，Na2CO3
• 电导率是测定水中溶解盐类多少的一种指标，其测定方 法比测定含盐量简便的多。由于火力发电厂制水纯度很 高，并且溶于水中的盐类都能电离出具有导电能力的离 子，因此测定水的电导率是间接表示水中溶解物质的最 简便的方法。 • 表示电导率的单位为西／厘米(S/cm)，它是电阻率单位 欧〃厘米(Ω〃cm)的倒数。实用上，由于水的电导率常常 很小，所以经常用μS/cm单位，它是S/cm的1／106。 • 氢电导：火电厂水汽质量标准中采用，指水样经过氢型 强酸阳离子交换树脂彻底交换后测得的电导率。（可消 除其中氨的影响）
硬度常用的单位是mmol/L。
但目前还在使用一些其他单位，比如： 1）mg CaCO3/L 是将水中硬度离子全部换算成CaCO3，计算以 mg/L为单位的浓度。 2）美国：ppmCaCO3（百万分之一），它与mg/L大致相当 3）德国：德国度(°G) 是指水中硬度离子全部换算成CaO，计 算以mg/L为单位的浓度，1°G相当于10mg／L CaO。
2、溶解固体
概念：在规定条件下，单位水样经过滤除去悬浮固体后， 经蒸发、干燥所得的残渣质量。单位用mg／L表示。
测定方法：取一定体积的过滤水样蒸干，最后将残渣在
火力发电厂循环水系统水质特征及控制
➢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。
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。
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
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
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 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。
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
[修改版]热力发电厂给水处理之水质概述
![[修改版]热力发电厂给水处理之水质概述](https://img.taocdn.com/s3/m/c05b5b53ee06eff9aff80704.png)
• 氢电导：火电厂水汽质量标准中采用，指水样经过氢型 强酸阳离子交换树脂彻底交换后测得的电导率。（可消 除其中氨的影响）
三、表示水中易结垢物的指标
对于天然水中的杂质，由水处理方法需要与杂质颗粒的大小有 关，粗略地可以按其颗粒大小分为三类：
• 1 悬浮物(suspended solids, SS) • 2 胶体(colloid) • 3 溶解物质 (dissolved matter)
3.1 溶解气体 3.2 溶解无机离子 3.3 溶解有机物质
• 1、悬浮固体 • 含义：反映水中悬浮物含量的一项指标。 • 测定方法：悬浮固体测定实际是采用孔径3-4μm玻璃过滤
器对水进行过滤，滤出物在105-110℃烘干称重而得，单位 mg/L。 • 评价：仅能表征水中颗粒较大的悬浮物，而且操作复杂， 不宜现场操作，有较大局限性。
悬浮物和胶体可以使水发生浑浊，所以可以采用浊度和透明度 这些光学性质来表征悬浮物含量。
2、浊度
• 含义：浊度是利用悬浮物和胶体等粗分散颗粒对水清晰透 明的影响程度。
• 利用水中悬浮物和胶体颗粒对光的透射或散射作用来表 征其含量的一种指标。
• 浊度越大，水透明程度差，水中颗粒状物也多；相反，浊 度越小，颗粒状物也少。
• 浊度的测定：用一束光通过含有粗分散颗粒的水，光除了 受到阻碍，透射光强度减弱外，光线遇到水中颗粒物，还 要发生散射。
天然水中常见的溶解气体：O2和CO2，有时有H2S、NH3等。其 中最为关注的溶解气体为O2(5~10mg/L)和CO2(地表水几到几 十mg/L；地下水几十到几百mg/L)，它们的存在是金属腐蚀 的主要原因。
火力发电厂各种水质的作用及差别
【基础知识】火力发电厂各种水质的作用及差别水在火力发电厂水汽循环系统中所经历的过程不同，水质常有较大的差别。
因此根据实用的需要，人们常给予这些水以不同的名称。
热力系统中水的品质，是影响发电厂热力设备（锅炉、汽轮机等）安-全、经济运行的重要因素之一。
没有经过净化处理的天-然水中含有许多杂质，如果直接进入水汽循环系统，将会对热力设备造成各种危害。
为了保证热力系统中有良好的水质，必-须采用化水处理工艺对水进行适当的净化处理，并严格监督汽水质量。
一、电厂用水的类别水在火力发电厂水汽循环系统中所经历的过程不同，水质常有较大的差别。
因此根据实用的需要，人们常给予这些水以不同的名称。
它们是原水、锅炉补给水、给水、锅炉水、锅炉排污水、凝结水、冷却水和疏水等。
现简述如下：（1）原水：也称为生水，是未经任何处理的天-然水（如江河水、湖水、地下水等），它是电厂各种用水的水源。
（2）锅炉补给水：原水经过各种水处理工艺净化处理后，用来补充发电厂汽水损失的水称为锅炉补给水。
按其净化处理方法的不同，又可分为软化水和除盐水等。
（3）给水：送进锅炉的水称为给水。
给水主要是由凝结水和锅炉补给水组成。
（4）锅炉水：在锅炉本体的蒸发系统中流动着的水称为锅炉水，习惯上简称炉水。
（5）锅炉排污水：为了防止锅炉结垢和改善蒸汽品质，用排污的方法，排出一部分炉水，这部分排出的炉水称为锅炉排污水。
（6）凝结水：蒸汽在汽轮机中作功后，经冷却水冷却凝结成的水称为凝结水，它是锅炉给水的主要组成部分。
（7）冷却水：用作冷却介质的水为冷却水。
这里主要指用作冷却作功后的蒸汽的冷却水，如果该水循环使用，则称循环冷却水。
（8）疏水：进入加热器的蒸汽将给水加热后，这部分蒸汽冷却下来的水，以及机组停行时，蒸汽系统中的蒸汽冷凝下来的水，都称为疏水。
在水处理工艺过程中，还有所谓清水、软化水、除盐水及自用水等。
二、水质指标所谓水质是指水和其中杂质共同表现出的综合特性，而表示水中杂质个体成分或整体性质的项目，称为水质指标。
电厂用水的类别及水质指标.doc
电厂用水的类别及水质指标.doc水处理资料电厂用水的类别及水质指标一、火力发电厂用水的分类由于水在火力发电厂水汽循环系统中所经历的过程不同，其水质常有较大的差别，热力设备用水大致可分为：原水、补给水、给水、锅炉水、排污水、凝结水、疏水、返回凝结水、冷却水等。
1、原水：原水是未经任何处理的天然水（如江河水、湖水、地下水等）。
在火力发电厂中，原水是制取补给水的水源，也可以用来冲灰渣或作为消防用水。
一般取自自备水源（地表水或地下水）或城市供水网。
2、补给水：原水经过各种水处理工艺处理后，成为用来补充火力发电厂汽水损失的锅炉补给水。
锅炉补给水按其净化处理方法的不同，又可分为软化水、蒸馏水或除盐水等。
3、给水：经过各种水处理工艺处理后送进锅炉的水成为给水。
凝汽式发电厂的给水主要由汽轮机凝结水、补给水和各种疏水组成；热电厂的给水中还包括返回凝结水。
4、锅炉水：在锅炉本体的蒸发系统中流动着的水称为锅炉水。
5、排污水：为了防止锅炉结垢和改善蒸汽汽质，用排污的方法排出一部分含盐量高的锅炉水，这部分排出的锅炉水称为排污水。
6、凝结水：锅炉产生的蒸汽在汽轮机内做功后，经冷却水冷凝成的水称为凝结水。
这部分水又重新进入热力系统，成为锅炉给水的主要部分。
7、疏水：在热力系统中，进入加热器的蒸汽将给水加热后，由这部分蒸汽冷凝下来的水，以及在停机过程中，蒸汽系统中的蒸汽冷凝下来的水都称为疏水。
所有疏水经疏水器汇集到疏水箱，符合水质要求的，作为锅炉给水的一部分返回热力系统。
由于火力发电厂（尤其是热电厂）的疏水系统比较复杂，一般在水汽循环的主要系统中不表示出来，另行阐述。
8、返回凝结水：热力发电厂向热用户供热后，回收的蒸汽凝结成水，称为返回凝结水（也称返回水）。
其中又有热网加热器凝结水和生产返回凝结水之分。
9、冷却水：蒸汽在汽轮机中做完功以后，通常通过水冷，闭式水系统的冷却通常也需要水冷，这两部分水称为冷却水。
一般说的冷却水主要是指这两部分。
火力发电厂循环水系统水质特征及控制
Fe
Fe2+ +2e
阴极区 1/2O2+H2O + 2OH-
Fe(OH)2
总反应
Fe + 1/2O2 +H2O
Fe(OH)
火力发电厂循环水系统水质特征及控制
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、
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。
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：
KW
W1W2 10% 0 Ft
其中Kw——以失重表示的腐蚀速率，
g / m2 h
w1——试片未腐蚀前的重量，g w2——试片经腐蚀并除去表面腐蚀产物后的重量，g F ——试片暴露在试液中的表面积，m2 t ——试验时间，h
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
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
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审
容
膝
之
易
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46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
火力发电厂循环水系统水质特征及控 制
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散