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结垢问题 一、结垢 （一）铜管内的结垢及结垢判断 发电厂的循环冷却水，大多采用地表水或地下水，由于水中含有各种 盐类，特别是Ca2+、Mg2+的重碳酸盐，冷却水在循环过程当中，由 于温度的升高、盐类的浓缩等原因，往往会形成比较坚硬的碳酸盐水 垢。 1．碳酸盐水垢的形成 （1）循环水的浓缩作用。循环水在循环冷却过程中，由于不断蒸发 而使水中含盐量增大，使得碳酸盐硬度总是大于补充水的碳酸盐硬度。 （2）重碳酸盐的分解。循环水中钙、镁的重碳酸盐和游离的CO2 之 间的平衡关系为 Ca (HCO3)2 CaCO3 ↓+ CO2 ↑+ H2O 当循环水在冷却塔中与空气接触时，水中游离的CO2 就向空气中大 量流失，破坏了上述平衡关系，使反应向生成碳酸钙的方向移动。因 此，重碳酸盐的分解，促使碳酸盐从水中析出，并附着在铜管内壁。 （3）循环水温度的升高。由于循环水在冷却蒸汽的过程中，水温的 升高，导致钙、镁碳酸盐溶解度的降低，使碳酸盐平衡关系进一步向 右移动，所以又促使碳酸盐垢从水中析出。 2．析出碳酸盐水垢时的水质判断 （1）极限碳酸盐硬度法。任何一种水质在实际运行中，都有一个不 结垢的碳酸盐硬度值，此值称为极限碳酸盐硬度，其数值的大小不仅 与水质有关，而且还与运行条件有关。 为了防止循环水系统结垢，控制浓缩倍率是有效的途径之一，控制循 环水的碳酸盐硬度低于极限碳酸盐硬度，循环水系统就没有结垢条件。 利用该法判断是否有碳酸盐水垢生成，对大多数电厂比较适合，但对 于循环水中碳酸盐较低或碱性较大，则测量误差较大。 （2）碳酸盐饱和指数。碳酸盐饱和指数是表示碳酸钙析出的倾向性。 其表达式为 IB = pHyu — pHB 式中 IB——碳酸钙饱和指数； pHyu——循环水在运行条件下实测的pH 值； pHB——循环水在使用温度下被CaCO3 饱和时的pH 值。 当IB＞0 时，水中CaCO3 处于过饱和状态，可能有CaCO3 析出，称 结垢型水。 当IB＜0 时，水中CaCO3 处于未饱和状态，而有过量的CO2 存在， 可以将原来附着在受热面上的碳酸钙溶解下来，甚至使金属裸露于水 中，发生腐蚀，称腐蚀型水。 当IB=0 时，CaCO3 刚好达到饱和平衡状态，既不会有CaCO3 析出， 也不会有CaCO3 溶解，称稳定型水。 利用饱和指数判断循环冷却水系统是否有CaCO3 析出，虽然有严格 的理论根据，但实际使用中，常常出现与实际情况相反的情况，原因 是： 1) 饱和指数是在一个确定大水温下测出的，但循环冷却水系统 中各点的温度并不一致，特别是换热设备的进出口端，有时相差十几 度，因而造成测量误差较大。 2) 根据饱和指数的判断式可以判断出各种组分是否达 到平衡时的浓度，但并不能判断这些组分达 到或超过平衡浓度时，是否一定会结垢。一般这些组分在水中的浓度 超过平衡浓度的几倍或几十倍时，才发现有晶体析出，这是因为晶体 的结晶过程还受晶体形成条件、水中杂质的干扰等因素的影响。 （3）碳酸钙稳定指数。稳定指数是一种经验指数，其表达式为 IW = 2pHB — pHyu 式中 IW——稳定指数； pHB——循环水在使用温度下被CaCO3 饱和时的pH 值； pHyu——循环水在运行条件下实测的pH 值。 （4）临界pH 值法。当微溶性盐类如碳酸钙的浓度达到一定的过饱和 度时，就开始有沉淀析出，与其对应的pH 值称为临界pH 值。如果 实测pH 值超过它的临界pH 值，就会结垢。小于临界pH 值就不会结 垢。 （二）冷却水系统污泥的形成及微生物的污染 污泥是指那些比较疏松的、多孔的或呈凝胶状的沉积物，它们常常含 有泥砂、各种腐蚀产物、微生物或其分泌的粘液、生物的代谢产物及 其腐烂物等。 有时，冷却水系统中形成的沉积物是水垢和污泥的混合体，难以区分。 在热力发电厂中，冷却水系统的特点有：水量大，处理比较困难；运 行温度较低，故对水质的要求比锅炉水低的多；热交换器管材为黄铜， 耐腐蚀性较强。因此，冷却水的处理和锅炉给水的处理有很大的差别， 它形成了一种独特的工艺。 污泥是循环水系统中常见的物质。它们可以遍布于冷却水系统的各个 部位，特别是水流滞缓的部分，如冷却塔水池的底部。污泥的组成主 要是冷却水中的悬浮物与微生物繁殖过程中生成的粘泥。 1．冷却水中的悬浮物 冷却水悬浮物的来源有： （1）采用未经处理的地面水作为补充水，或澄清处理的效果不佳， 以致有泥砂