火电厂循环水监督控制存在的问题及建议

2011-01-18任汉涛周慧波

河北电力技术 2011年4期

王平，任汉涛，周慧波

(河北省电力研究院，石家庄 050021)

1 概述

循环水系统是火电厂最重要的冷却系统，循环水系统能否正常运行，直接影响到机组的安全、经济和稳定运行。对于干除灰电厂，循环水系统的用水量约占电厂用水总量的70%以上。随着水资源日益紧缺和国家环保政策的不断严格，循环水的监督控制显得尤为重要。然而，由于污水、废水、中水等不断的回用到循环水系统中，使得循环水水质及其控制条件日趋复杂，这就给原本脆弱的循环水监督提出了更高的要求。

2 火电厂循环水监督控制的现状

火电厂机组参数不断提高、中水回用日益普遍，电厂对循环水的控制要求也越来越严格，在这种形势的推动下火电厂的循环水监督也逐步趋于标准化、科学化和规范化。目前大多火电厂都十分重视循环水的监督和控制工作，河北省南部电网化学监督要求对于新建或者改变工艺(水质改变、药剂改变或者处理方式改变)的火电厂循环水处理系统均应由有资质单位进行中试试验后方可投入工业生产。

然而电力体制改革和厂网分开后，市场竞争越来越激烈，不同集团电厂间的沟通和技术协作渠道显得不足，煤价的上涨使发电成本逐年攀升，因此电厂不得不挖潜增效。为了降低成本，有些电厂不惜降低循环水处理药剂的品质，减少杀菌剂的用量；为了降低建设投资，某些污水回用于循环水系统的电厂简化预处理工艺，降低了设备腐蚀防护等级。

另外，由于中水回用的发展十分迅速，许多电厂对中水回用后循环水的处理、监督和控制技术还未全面掌握，缺乏对杀菌灭藻与循环水系统防垢、防蚀针对性、系统性的研究，加之运行过程中有效的监测手段尚不完善、电厂对药剂厂商的依赖性较强，致使循环水处理控制指标的制定缺乏实用性和操作性。

3 存在的问题

3.1 监督控制标准匮乏

经过几十年的发展，我国火电厂化学工作者已逐渐掌握和摸索出一些行之有效的循环水试验、检测，特别是监督和控制的规范和经验公式，但直到目前，针对火电厂的循环水系统监督管理的标准还比较匮乏，有些标准的指导性和操作性还不够强。

GB 50050-2007《工业循环冷却水处理设计规范》是目前最为全面和有效的循环冷却水处理执行标准，它从原水的预处理、循环水的阻垢、缓蚀、杀菌等方面，对循环水的控制处理和控制指标作了要求，其适用涵盖了钢铁、发电、炼油等各个行业，能够指导各行业的循环水处理和监督控制。但由于其标准适用范围的广泛性，使得其在监控指标的测试掌控方面缺乏对火电厂循环水系统处理的针对性，且规范中对循环水的有些指标控制尚停留在具体数值的控制方式上(如：钙硬度小于200 mg/L等)，而不是给出水质结垢或腐蚀的计算、判定公式或以试验结果为判定依据，这种绝对值式的控制显然不能适用于所有的情况和中水回用后的复杂水质(有些地方的中水本身钙硬度就超过200 mg/L，而且实践证明其可在火电厂循环水系统中安全使用)。

3.2 浓缩倍率监测困难

电厂采用污水、中水和废水作为循环水的水源，这些水成分复杂，且其流量和水质均随时间、季节的变化很大，特别是氯离子和各种离子比例也不尽相同，甚至相差很大，所以，单凭检测循环水中氯离子含量来判断浓缩倍率已不太准确。同时，由于菌藻滋生给系统带来麻烦，火电厂循环水系统必须定期加入一定量的杀菌剂进行杀菌灭藻处理，而常用的有效氧化型杀菌剂以氯系杀菌剂为主，采用氯系杀菌剂(特别是次氯酸钠)则无疑会给系统带入大量的氯离子，进而影响氯离子的测定和浓缩倍率的计算。

3.3 疏水管道腐蚀严重

腐蚀是不可避免的，但腐蚀是可以控制的。对于火电厂的循环水系统，腐蚀、结垢和菌藻滋生并列为三大主要问题。20世纪90年代以前，火电机组的换热器材料大多以铜质为主，输水管道以普通碳钢(如20G和Q235等)为主。但那时循环水的水质较好、浓缩倍率控制较低、水质的侵蚀性不强，虽然也曾发生过由于保护和控制不当使铜管腐蚀损坏，但是经过摸索、研究，人们已经掌握了有效预防铜管腐蚀破坏的方法和途径。

当前火电机组飞速发展，循环水的水质日趋恶劣，浓缩倍率不断提高，铜管已经不能再抵抗当前水质的侵蚀，所以多数新建电厂选择了不锈钢作为凝汽器换热器的材料。然而，目前火电厂的循环水输水管道仍然采用普通碳钢(如20G和Q235等)进行设计，且没有有效的防腐，这就造成在短期内管道的腐蚀严重。况且由于输水管道多埋于地下、很少检查，问题难以及时发现。实践表明：在采用中水(或类似中水)作为循环水补充水的火电厂中，若以普通碳钢(如20G和Q235等)管道作为输水管道设计运行，如未采取适当的防腐措施，最多5年将会发生腐蚀破坏。因此，在火电厂的循环水运行管理中，大多数管理者往往只重视了凝汽器的腐蚀而忽视了输水管道腐蚀的严重后果。

4 建议

4.1 转化现有成果为标准

在过去长期的电厂生产试验过程中，摸索到了许多循环水处理和控制的经验公式(如：ΔA、ΔB等)和数据，但许多方法还停留在内部自控阶段。由于未形成完成的标准体系，这些经验公式还不能有效和广泛的被应用。因此，必须加强对成果的标准转化和推广应用，使一些真正实用且具操作性的方法和监控标准得到应用，从而进一步提高火电厂的循环水处理监控水平。同时，还应继续加强对循环水监督控制方面的研究，提出更加合理可靠和方便实用的控制方法。

4.2 改进浓缩倍率监测方法

针对浓缩倍率的测试不准确或影响因素多的问题，国内许多科研机构也都尝试采用一些行之有效的方法，如以电导率、钠离子、二氧化硅等参数来代替氯离子进行测定和计算，建议有类似问题的火电厂可根据自身水质特点和药品情况尝试采用这些方法进行浓缩倍率的测定。另外，火电厂还可以通过对杀菌剂的筛选选择非氯型杀菌剂，减少其对氯离子测定的影响来提高浓缩倍率数据的准确性。然而，上述这些方法在目前还都处于研究阶段，且其方法适用性尚未得到大范围试验的验证，没有进行推广和使用。

在长期生产实践过程中，通过对多家电厂循环水处理工艺进行研究后认为，实行总量控制是解决目前循环水监督控制的有效方法。所谓总量控制，就是对水中的主要成垢物质(如钙、镁、硬度、碱度)或造成腐蚀的主要指标(如含盐量等)进行绝对数值上的控制，使其各项指标均控制在试验确定的范围内，逐渐淡化以浓缩倍率作为控制参数(可作为监测指标)的概念。根据这种方法，无论补充水的水质如何变化或氯离子是大是小，只要硬度、碱度和含盐量等控制指标均不超过试验所确定的安全运行数据就可以放心运行，而不用担心浓缩倍率

超标或结垢、腐蚀问题的发生。实践证明，采用总量控制的方法既方便了现场的运行控制又使水资源得到最大限度的合理使用，节约资金，保证了系统的安全稳定运行。

4.3 采取输水管道防腐蚀措施

要解决循环水输水管道的防腐问题，可从源头上着手，一是降低水质腐蚀性，二是提高管道的防腐等级，包括材料本身和防腐处理工艺。各地区的水质腐蚀特性千差万别，一旦选址确定，设计水源就基本确定，无法改变水源水质，因此降低水质腐蚀性不易实现。对于提高管道的防腐等级而言，提高管道材料本身材质等级(如不锈钢等)，无论是从经济上还是从加工工艺上都不现实。因此，采用有效措施，对管道进行防腐处理是解决循环水输水管道腐蚀的最佳方法。

为了有效保护碳钢系统、水泥和木质构件，最大限度地减缓腐蚀，在现场运行中应严格控制循环水的pH值。视情况采用杀菌灭藻及粘泥剥离处理有效防止微生物的滋生，做好循环冷却水系统阻垢、防腐及杀菌工作，有效保证机组的安全、经济运行。对于新建机组和腐蚀性强的水质，要对碳钢管道内部进行涂层处理(如：喷铝并涂刷环氧树脂、采用TH系列涂料处理)、碳钢衬塑、采用Ni-P镀、衬胶或进行渗铝技术等防腐处理，以及增加阴极保护或外加电流电化学保护等处理措施。

值得注意的是，对于采用中水回用处理的循环水系统要从电厂的设计之初就考虑管道的防腐。如果到生产运行出现问题后再采取措施，进行施工和改造不仅会增加费用，而且施工难度会很大。