《A火力發(fā)電廠冷卻水處理設(shè)計案例》4600字（論文）

A火力發(fā)電廠冷卻水處理設(shè)計案例目錄TOC\o"1-2"\h\u1198A火力發(fā)電廠冷卻水處理設(shè)計案例 131501.1冷卻水水質(zhì) 18099(1)懸浮物和膠體 116117(2)含鹽量和電導(dǎo)率 23389(3)有機(jī)物 213592(4)鈉、鉀陽離子 232543(5)鈣、鎂陽離子 212083(6)碳酸氫根堿度 315277(7)氯離子 3108881.2循環(huán)過程冷卻水水質(zhì)變化 386541.2.1含鹽量與濃縮倍數(shù) 4118821.2.2二氧化碳與pH值 5142101.3循環(huán)冷卻水的處理 5155881.3.1循環(huán)水的旁流過濾 66221.3.2阻垢劑與緩蝕劑 6188591.3.3殺生劑 785941.4補(bǔ)給水的處理 81.1冷卻水水質(zhì)在開式（即水與空氣相互接觸）循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，冷卻水水質(zhì)關(guān)乎著冷卻水系統(tǒng)中最重要的設(shè)備——凝汽器和冷卻塔運(yùn)行的效率以及使用壽命。不符合要求的冷卻水往往會破壞系統(tǒng)設(shè)備，造成不良后果。雖然冷卻水水質(zhì)的要求相比于飲用水等要求較低，但仍不可忽視其影響，必須對冷卻水進(jìn)行必要的物理化學(xué)處理。懸浮物和膠體懸浮物和膠體都是冷卻水中常見的污染物，來源多種多樣，風(fēng)吹帶入、管道腐蝕脫落等都是產(chǎn)生懸浮物和膠體的途徑。懸浮物會在循環(huán)水系統(tǒng)中聚集，最終沉淀下來形成污垢；膠體會在水中黏結(jié)，吸附在管道上或者其他設(shè)備中，促進(jìn)污垢沉積形成更大更難去除的污垢。因此對循環(huán)水和廠外冷卻水需要嚴(yán)格控制其渾濁度，渾濁度越低，對整個系統(tǒng)健康運(yùn)行越有利。一般來說對于補(bǔ)給水需要將其濁度控制在2~5NTU，循環(huán)水不得超過20NTU。含鹽量和電導(dǎo)率循環(huán)水中所含的鹽都是以離子狀態(tài)存在于水中，具有導(dǎo)電能力，因此可以通過測電導(dǎo)率的方法來間接得到含鹽量的高低。以往的經(jīng)驗表明，含鹽量越高也即電導(dǎo)率越高，系統(tǒng)腐蝕率會加大，但是還是要具體看循環(huán)水中的鹽是腐蝕性的還是結(jié)垢性的，含鹽量的增加既可能增加循環(huán)水腐蝕性，又可能增加結(jié)垢性。投加阻垢劑和緩蝕劑后，要求正常情況下電導(dǎo)率不超過3000μS/cm。一般情況下冷卻水很難達(dá)到如此之高的電導(dǎo)率，在現(xiàn)代電廠管理中，只對循環(huán)水電導(dǎo)率進(jìn)行定期監(jiān)測，不去人為處理控制。有機(jī)物循環(huán)水中有機(jī)物存在的形式可能是懸浮物、膠體，也可以是溶解物質(zhì)。正常來說，有機(jī)物一般不會直接對循環(huán)水系統(tǒng)造成太大危害，更多的是有機(jī)物作為微生物的營養(yǎng)物質(zhì)加速微生物的繁殖，因此有機(jī)物含量也不宜過高。對于水中污染物一般用COD來表示，根據(jù)我國多年來經(jīng)驗，COD（高錳酸鉀法）<5mg/L時，水質(zhì)較好，故循環(huán)水和補(bǔ)給水應(yīng)控制在此范圍內(nèi)。補(bǔ)給水可以通過進(jìn)廠時的混凝沉淀等工藝去除大量有機(jī)物，循環(huán)水中可以投加殺生劑控制微生物數(shù)量來降低有機(jī)物含量。鈉、鉀陽離子鈉離子是水中數(shù)量最多的陽離子，鉀離子含量較少，但是鈉離子和鉀離子化學(xué)性質(zhì)十分類似，可以看做同一種污染物。鈉鹽和鉀鹽在水中溶解度較大，特別是在冷卻水這樣的高溫水中，基本不會出現(xiàn)沉淀析出的問題，因此對于鈉鉀離子含量只進(jìn)行日常監(jiān)測不進(jìn)行處理。鈣、鎂陽離子鈣鎂離子都是決定水的硬度的關(guān)鍵離子，其中鈣離子在冷卻水系統(tǒng)中具有很強(qiáng)的成垢性，在冷卻水這樣的較高溫度中，能夠與水中的堿度形成碳酸鈣沉淀。碳酸鈣是冷卻水系統(tǒng)中危害性最大影響最大的水垢，能夠降低凝汽器導(dǎo)熱效率，此外鈣離子還可能與水中硫酸根離子形成硫酸鈣沉淀，如果使用的殺菌劑或其他藥劑中還有磷酸鹽，鈣離子還會與正磷酸根形成磷酸鈣沉淀。因此冷卻水中必須對鈣離子進(jìn)行控制。鎂離子含量較低，且在循環(huán)水這樣較為中性的pH環(huán)境下較難形成氫氧化鎂沉淀，因此鎂離子在循環(huán)水系統(tǒng)中不作為成垢離子，因此對于冷卻水中的鎂離子，只做定期的監(jiān)測而不去特意處理?？刂评鋮s水中鈣鎂離子的含量主要是通過控制補(bǔ)給水中鈣鎂離子含量來實現(xiàn)，補(bǔ)給水處理時采用石灰軟化法或者采用離子交換技術(shù)去除大部分鈣鎂離子。當(dāng)補(bǔ)給水中鈣鎂離子含量較低時，也可以不進(jìn)行處理，通過控制濃縮倍數(shù)來保持該鎂離子含量在合理范圍內(nèi)。碳酸氫根堿度冷卻水pH一般在6~9附近，在該pH情況下，水中堿度多是以碳酸氫根形式存在。碳酸氫根離子在冷卻水具有重要作用，受熱分解后的碳酸根離子會與鈣離子形成沉淀，少量的碳酸鈣沉淀會在管道上形成保護(hù)膜，防止管道腐蝕，大量的碳酸鈣會形成水垢。一般情況下控制冷卻水總堿度（以碳酸鈣計）M<500mg/L。但在實際生產(chǎn)中，對總堿度只檢測不控制，而是去控制冷卻水pH，因為開式循環(huán)水系統(tǒng)中，pH與lgM成線性關(guān)系，所以只要對pH進(jìn)行嚴(yán)格限制，就可以控制水中堿度。氯離子作為水中最為常見數(shù)量最多的陰離子，氯離子具有極高的極性，能夠促進(jìn)冷卻水中的腐蝕反應(yīng)，同時又具有穿透性，會輕松穿過金屬表面保護(hù)膜，造成嚴(yán)重的金屬縫隙腐蝕和孔蝕，使得凝汽器在短時間內(nèi)泄露報廢。一般情況下應(yīng)控制冷卻水中的氯離子含量<1000mg/L。1.2循環(huán)過程冷卻水水質(zhì)變化冷卻水不斷循環(huán)，損耗的水量在不斷補(bǔ)充進(jìn)入，整個冷卻水也就在這循環(huán)過程中發(fā)生一些變化，比如含鹽量由于系統(tǒng)內(nèi)的鹽分沒有及時的處理排除措施，含鹽量不斷增加，水中沉淀物不斷沉淀又脫落帶來冷卻水濁度增加，同時風(fēng)吹等也將塵埃帶入冷卻水中，也使使?jié)岫炔粩嘣黾拥鹊?。弄清楚水質(zhì)循環(huán)過程的變化，可以更好的幫助我們處理冷卻水。1.2.1含鹽量與濃縮倍數(shù)水在循環(huán)過程中，水不斷地蒸發(fā)損耗，而水中的鹽分則在不斷地富集濃縮。在之前的計算中我們知道，循環(huán)水系統(tǒng)總損失水量計算式為：式中，設(shè)補(bǔ)給水，則補(bǔ)給水進(jìn)入系統(tǒng)的鹽量為，蒸發(fā)過程中循環(huán)水鹽分沒有任何損失，則由于水量消耗造成的鹽量損失為。：補(bǔ)給水帶來的鹽量應(yīng)與消耗的水中鹽量相同，則會有：由此我們得到濃縮倍數(shù)N：水量損失P中，只有排污水量P4這部分水量是可以人為控制變化的。若想減少補(bǔ)充水量，只能通過減少排污水量來控制實現(xiàn)，由此必然會造成水中含鹽量不斷增加，濃縮倍數(shù)也會不斷增大。實際運(yùn)行中，如果水中氯離子除開補(bǔ)給水進(jìn)行補(bǔ)充外，無其他的補(bǔ)充方式時，氯化物及其成鹽在水中難以沉淀，特別是在冷卻水這樣較高溫度水中，所以系統(tǒng)中氯離子濃度在水中全部鹽類中所占比例十分穩(wěn)定，故循環(huán)水濃度和補(bǔ)給水濃度之比也可以代表含鹽量之比，故濃縮倍數(shù)還可以表示為：一般情況下，濃縮倍數(shù)控制在3~5比較合理，本設(shè)計中采用濃縮倍數(shù)為4.8。1.2.2二氧化碳與pH值循環(huán)冷卻水在不斷地循環(huán)過程中，與大氣保持接觸，水溫越高的情況下，二氧化碳溶解度越低，即水中二氧化碳會不斷溢出，使水中鈣離子不斷沉淀形成碳酸鈣沉淀結(jié)垢，此時水中存在如下反應(yīng)：上述反應(yīng)中，二氧化碳不斷溢出會加劇反應(yīng)向右移動，使得碳酸鈣沉淀不斷產(chǎn)生，水中二氧化碳的含量主要受到水溫影響，在不同水溫下水中含量見下表（表1.2）：表1.2二氧化碳濃度與水溫關(guān)系水溫（℃）1020304050游離（mg/L）14.51.73.51.50循環(huán)冷卻水的pH除開與溫度有關(guān)外，主要與水中堿度有關(guān)，循環(huán)水pH略高于補(bǔ)給水的pH。補(bǔ)給水進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)之后，水中所含有的會由于水溫的升高和塔內(nèi)冷卻水噴灑等過程向外界逸出而不斷減少，所以冷卻水pH會不斷上升，直到該次循環(huán)中冷卻水的和大氣中的相互平衡，此時的pH值被稱為冷卻水的自然平衡pH值，這個數(shù)值通常在8.5~9.3之間。實際中，通過把室溫為20℃下的pH值與其他溫度下的pH值用下列關(guān)系式表面：其中為溫度為t時的pH校正值，通過把不同堿度在水溫為t時的校正值與對應(yīng)的20℃時pH制成表，需要計算時直接查取使用。1.3循環(huán)冷卻水的處理 循環(huán)水量十分巨大，對所有循環(huán)水都進(jìn)行處理不僅十分沒有必要，而且成本非常高，因此實際中多是取循環(huán)水的一部分進(jìn)行處理，處理完成后再次進(jìn)入系統(tǒng)，由此達(dá)到控制循環(huán)水水質(zhì)減少補(bǔ)充水量和排污水量的要求。對于補(bǔ)充循環(huán)水損失的補(bǔ)給水，通常在進(jìn)廠時按照正常的給水處理方式處理，即混凝過濾沉淀加藥等步驟。1.3.1循環(huán)水的旁流過濾旁流水處理即是取部分循環(huán)水（通常為循環(huán)水總水量的1%~5%）進(jìn)行處理后再次返回系統(tǒng)，旁流水處理的主要目的是去除水中的懸浮物或膠體以及水中部分溶解固體。旁流水處理與一般給水處理相關(guān)方法相同，實際中多采用過濾方法。旁流處理流程見圖1.1。圖1.1旁流水處理流程1.3.2阻垢劑與緩蝕劑循環(huán)水循環(huán)過程中鹽分不斷增加可能導(dǎo)致沉淀不斷析出形成水垢，水垢的存在對于循環(huán)水系統(tǒng)正常運(yùn)行帶來危害，它會使凝汽器熱交換效率降低、運(yùn)行能耗增加，水流阻力不斷增加甚至?xí)咕徫g劑無法發(fā)揮作用，加劇腐蝕等，帶來嚴(yán)重問題。為此需要對循環(huán)水進(jìn)行結(jié)垢控制與處理。防止成垢的方法即是向水中投加阻垢劑分散劑。對于阻垢劑，首先要保證所選的阻垢劑即使是在鈣鎂等離子濃度較高的情況下也能正常工作，起到防止結(jié)垢作用，又需要在高溫條件下，能夠和同樣投加于水中的緩蝕劑、殺生劑共同作用，不影響它們的處理效果，此外還需要毒性低、成本低，制取投加方便。常見的阻垢劑有：聚磷酸鹽聚磷酸鹽是這類阻垢劑總成，運(yùn)用最廣泛的是聚磷酸鈉，包括六偏磷酸鈉（又稱聚偏磷酸鈉）和三聚磷酸鈉。它們可以有效地分散聚集成型的膠體，同時能夠與鈣鎂離子形成穩(wěn)定的螯合物。此外，聚磷酸鈉也是優(yōu)秀的緩蝕劑。有機(jī)膦酸鹽有機(jī)膦酸鹽大部分性質(zhì)與聚磷酸鹽類似，都是良好的阻垢劑和緩蝕劑，但是比聚磷酸鹽更加穩(wěn)定，不易水解即使在高溫環(huán)境下。但是對于銅制構(gòu)件有一定腐蝕作用，因此需要注意不能在含銅管路系統(tǒng)中使用。目前國內(nèi)使用的有機(jī)膦酸鹽主要包括：ATMP（氨基三甲叉膦酸）、HEDP（羥基乙叉二膦酸）、EDTMP（乙二胺四甲叉膦酸）。有機(jī)膦酸鹽可以與聚磷酸鹽聯(lián)合使用。循環(huán)水系統(tǒng)中各種離子的存在會帶來嚴(yán)重的腐蝕問題，如氯離子帶來的腐蝕。循環(huán)冷卻水造成的腐蝕通常可分為化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕和微生物腐蝕。腐蝕的后果十分嚴(yán)重，因此需要在水中投加緩蝕劑減輕腐蝕。緩蝕劑防止腐蝕的機(jī)理按照保護(hù)膜類型可以分為成膜機(jī)理和吸附機(jī)理。成膜機(jī)理是指緩蝕劑在金屬設(shè)備和管道內(nèi)部表面生成氧化膜或者鈍化膜，或直接與水中離子反應(yīng)生成沉淀膜，從而減少后續(xù)腐蝕；吸附機(jī)理是采用有機(jī)緩蝕劑時，有機(jī)緩蝕劑所具有的N、O等極性基團(tuán)會吸附在金屬表面。起緩釋作用的是緩蝕劑分子結(jié)構(gòu)中的吸附在金屬表面的極性親水基團(tuán)和屏蔽金屬表面的疏水基團(tuán)，從而減少后續(xù)腐蝕。常用的緩蝕劑除了之前提到的聚磷酸鹽和有機(jī)膦酸鹽外，還包括：鉻酸鹽、亞硝酸鈉、鉬酸鹽和鎢酸鹽等等。1.3.3殺生劑殺生劑又稱為殺菌劑，主要作用在于通過限制水中的微生物數(shù)量來達(dá)到去除水中的有機(jī)物的目的。微生物的存在不僅會使水中有機(jī)物含量增加，使水變得渾濁，還會造成管道腐蝕，因此需要在循環(huán)水系統(tǒng)投入殺生劑用于控制微生物和有機(jī)物含量。殺生劑十分豐富，主要分為有機(jī)殺生劑如氯酚類、季銨鹽類等，無機(jī)殺生劑如氯、二氧化氮、臭氧等。投加殺生劑時需要注意保持水中pH在合理范圍內(nèi)，不能與阻垢劑緩蝕劑發(fā)生反應(yīng)。通常可以采用連續(xù)投加或者間歇投加方式。1.4補(bǔ)給水的處理廠區(qū)補(bǔ)給水水源來自與廠區(qū)之外的七里江，七里江與冷卻水要求相關(guān)的水質(zhì)指標(biāo)見下表（表1.3）：表1.3水質(zhì)指標(biāo)對比水質(zhì)指標(biāo)單位七里江規(guī)范要求超標(biāo)率懸浮物/濁度265mg/L≤20.0NTUpH值（25℃）1.346.8~9.50鈣硬度（以CaCO3計）mg/L61≤11000NH3-Nmg/L0.28≤10.00CODmg/L3≤1500除開懸浮物外，其他指標(biāo)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于規(guī)范中的相關(guān)要求，因此可以僅對懸浮物進(jìn)行處理，無需進(jìn)行其他額外的處理便可以作為循環(huán)冷卻水補(bǔ)給水進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)。本次設(shè)計中采用的是機(jī)械攪拌水力澄清池，經(jīng)過澄清處理后，水中懸浮物含量可以降低至5mg