发电冷却水处理.doc

发电厂冷却水处理 第一节　发电厂冷却水系统 1 冷却水系统及设备 1.1 冷却水系统 用水作冷却介质的系统称为冷却水系统。冷却水系统可分为直流冷却水系统、开式循环冷却水系统、闭式循环冷却水系统三种，如表4-1所示。 表4-1 冷却水系统的分类 冷却水系统 类 型 特 点 备 注 直流冷却水系统 湿式冷却 冷却水只利用一次 采用人工和天然冷却池时，如冷却池容积与循环水量比大于100，可按直流系统对待 开式循环冷却水系统 湿式冷却 冷却水经冷却设备 冷却后重复利用 闭式循环冷却水系统 干式冷却 利用空气冷却 1.1.1 直流式冷却水系统 直流式冷却水系统如图4-1所示。此系统的冷却水直接从河、湖、海洋中抽取，一次通过凝汽器后，即排回天然水体，不循环使用。此系统的特点是：用水量大；水质没有明显的变化。由于此系统必需具备充足的水源，因此在我国长江以南地区及海滨电厂采用较多。 1.1.2 开式循环冷却水系统 开式循环冷却水系统如图4-2所示。该系统中、冷却水经循环水泵送入凝汽器，进行热交换，被加热的冷却水经冷却塔冷却后，流入冷却塔底部水池，再由循环水泵送入凝汽器循环使用。此循环利用的冷却水则称循环冷却水。此系统的特点是：有CO2散失和盐类浓缩，易产生结垢和腐蚀问题；水中有充足的溶解氧，有光照，再加上温度适宜，有利于微生物的孽生；由于冷却水在冷却塔内洗涤空气，会增加粘泥的生成。 图4-1 直流式冷却水系统 1—凝汽器；2—河流；3—循环水泵 图4-2 开式循环冷却水系统 1—凝汽器；2—冷却塔；3—循环水泵；PB—补充水； PZ—蒸发损失；PF—吹散及泄漏损失；PP—排污损失 此系统较直流式系统的主要优点是节水，对一台 300MW的机组，循环水量按3.2×104t/h计，如果补充水量为2.5%，则每小时的耗水量仅800t，因此该系统在水资源短缺的我国北方地区被广泛采用。随着今后水资源短缺现象越来越严重，我国将有更多的火电厂采用开式循环冷却水系统。 1.1.3 闭式循环冷却水系统 闭式循环冷却水系统在火电厂有三种应用场合。一是空冷系统冷却汽轮机的乏汽，如在严重缺水地区建设的空冷机组，多采用此系统，目前，我国大同第二电厂、丰镇电厂的海勒式间接空冷系统已投入运行，如图4-3所示。哈蒙式间接空冷系统也已在太原第二热电厂投入运行。如图4-4所示。二是有些电厂将轴瓦冷却水等组成一个专门的闭式循环冷却系统 （亦称二次冷却系统）。三是装有水内冷发电机的电厂，将内冷水也组成一个闭式循环冷却系统。此系统的特点是：没有蒸发而引起的浓缩，补充水量少，一般都使用除盐水作为补充水。 图4-3 闭式循环冷却水系统（海勒间接空冷系统） 1—汽轮机；2—混合式凝汽器；3—冷却塔；4—空冷元件；5—循环水泵 图4-4 闭式循环冷却水系统（哈蒙间接空冷系统） 1—汽轮机；2—凝汽器；3—冷却塔；4—空冷元件；5—循环水泵；6—凝结水泵 1.2 凝汽器 在火电厂循环冷却水系统中，其换热设备为凝汽器。凝汽器是用水冷却汽轮机排汽的设备，在火电厂使用的主要是管式表面式凝汽器，如图4-5所示。 图4-5 管式表面式凝汽器结构简图 1—蒸汽入口；2—冷却水管；3—管板；4—冷却水进水管； 5—冷却水回流水室；6—冷却水出水管；7—凝结水集水箱（热井）， 8—空气冷却区；9—气气冷却区挡板；10—主凝结区；11—空气抽出口 凝汽器由壳体、管板、管子等组成，冷却水在管内流动，蒸汽在管外被凝结成水。凝汽器的壳体和管板一般为碳钢，管子为黄铜，不锈钢或钛管等材质。管与管板的连接为胀接或焊接。 凝汽器传热性能的好坏，可由凝汽器的真空度和端差来判断。 1.2.1 凝汽器的真空度 在正常运行时，凝汽器内会形成一定的真空度，其值一般为0.005MPa。 1.2.2 凝汽器的端差 汽轮机的排汽温度tp与凝汽器冷却水的出口温度t2之差，称为端差，用δt表示。它与汽轮机排汽温度和冷却水温度之间有以下关系： tp= t1+Δt +δt （1-1） Δt = t2－t1 式中t1——冷却水的进口温度，℃； t2——冷却水的出口温度，℃； 正常运行条件下，端差一般为3～5℃。如铜管内结垢或附着粘泥，端差甚至可上长升到20℃以上。此外，汽轮机排汽量的增加和凝汽器中抽汽量的减小，冷却水流量的减少，都会使凝结水温度升高、端差上升或凝汽器内压力升高、真空度降低，影响机组的热经济性。 1.2.3 凝汽器的传热 设凝汽器的排汽温度为tp，冷却水温度为tw，S为传热面积，K为总传热系数，则可用以下的基本方程式来表示凝汽器的传热过程： Q = KS（tp－tw）=KSΔtm