海水冷却系统海生物污染的控制措施

2017-06-15夏守庆陈春玲

综合智慧能源 2017年5期

关键词：莱州污损贻贝

夏守庆，陈春玲

(华电莱州发电有限公司，山东莱州 261441)

海水冷却系统海生物污染的控制措施

夏守庆，陈春玲

(华电莱州发电有限公司，山东莱州 261441)

海水冷却系统的海生物污染给发电机组的经济性和安全性造成诸多不良影响，对藤壶等污损生物的生活习性进行了调研，分析了加氯处理控制方案存在的问题并提出了新的控制方案，海水冷却系统的海生物污染问题得到了有效解决。

海水冷却系统；海生物；污染；加氯处理

1 海水冷却系统海生物污染状况

华电莱州发电有限公司(以下简称莱州发电公司)建设2台1 000 MW燃煤发电机组，分别于2012年11月和12月投产发电，机组凝汽器采用海水直流冷却。机组投产1年后的检查性大修中，发现2台机组的循环水系统均存在严重的海生物污染情况(如图1所示)。海生物的大量附着，不仅造成凝汽器钛管的污堵，影响机组效率，还会导致旋转滤网频繁堵塞、压差超限，给机组安全运行造成隐患，为此不得不花费大量的人力和财力进行清理。

为消除海生物污染带来的不良影响，作者对造成污染的海生物的生活习性和控制措施进行了调查研究。

图1 凝汽器钛管管口附着的海生物

2 电厂循环水系统概况

莱州发电公司地处渤海湾南岸，一年中海水温度变化大(如图2所示)：2月平均温度最低，接近0 ℃；8月平均温度最高，超过30 ℃；4—11月海水温度在10 ℃以上。

图2 凝汽器进水温度及排水温度

循环水系统从码头港池内抽取海水，取水管道为2条长330 m、直径4 m的碳钢管道，管道内海水运行流速为1.1～2.0 m/s。凝汽器为双背压、双壳体、单流程、表面冷却式，按组成结构分为低压侧和高压侧，每侧安装有25 948根钛管，内径为25 mm，流通面积为11.70 m2，钛管内海水运行流速为1.2～1.9 m/s，凝汽器结构及海水流程如图3所示。

图3 电厂凝汽器结构及海水流程

海水经过凝汽器的热交换后，温度会升高10～14 ℃，即使在水温最低的2月，凝汽器出水端依然可以保持10 ℃以上的温度，温暖的环境为海生物的生长繁殖创造了适宜的温度条件。

3 附着海生物物种分析

附着在船底、设备等人工设施上，给人类生产带

来不良影响的动物、植物和微生物称为污损生物，据统计，世界海洋污损生物约2 000种，莱州发电公司循环水系统中发现的污损生物主要是藤壶、水螅虫、贻贝。

3.1 藤壶

藤壶俗称马牙，生长在凝汽器水室、循环水管道、开式水滤水器等部位(如图4所示)。

图4 凝汽器水室内壁附着的藤壶

藤壶为无柄蔓足类，壳两侧对称，体形为平截的圆锥体，看上去像座缩小的火山。外壁由一定数目(通常为 6个)的石灰质壳板组成。壳板的中间部分较厚，两侧延伸部分较薄。藤壶开孔部有一个由许多小骨片形成的活动壳盖，水流经孔部时壳盖会打开，里面会伸出羽状触手。4片活动壳板由肌肉牵动开合，退潮后壳盖会紧紧地闭起，以防止体内的水分流失及防御伤害，并能耐受长周期性干燥。

藤壶在水温升高至10 ℃以上时开始产卵，资料[1]调研显示，蓬莱水域的附着期在6—10月，按莱州发电公司水温特点推算，附着期应在4—11月，附着后的藤壶2～3个月后可长成最大体积。

藤壶初期附着仅靠幼虫触角顶端的液压吸盘，吸盘的附着力足以使幼虫经得起186.4 cm/s的水流冲击，动物死后吸盘仍能维持吸附力；同时，藤壶胶黏腺还不断分泌胶黏质，增强附着力。

3.2 水螅虫

水螅虫主要分布在凝汽器水室、循环水管道中(如图5所示)，二次滤网、开式水滤水器、闭式水板式换热器中未曾发现。

图5 凝汽器水室内壁附着的水螅虫

资料[2]介绍，水螅虫约3 000种，无性繁殖。附着期是6—9月，附着1个月后个体即充分生长，8月份1个月的附着量和覆盖面积会远远超过前2个月的总和。

在2013年10月#2机组大修检查中，发现水螅虫布满整个凝汽器水室，2014年2月#1机组大修检查中，发现凝汽器水室及循环水管道中水螅虫附着较少。2次检查的结果表明，水螅虫的附着明显呈现季节性的特点。

3.3 贻贝

贻贝俗称青口、海虹、蓝贝、绿贝、淡菜等(如图6所示)，附着在凝汽器水室、循环水管道、二次滤网、开式水滤水器中，以凝汽器水室、循环水管道居多。

图6 钛管管口附着的贻贝

贻贝是用由足分泌的足丝固着在海底岩石或其他物体上生活的。足丝是一种蛋白质，坚固又有韧性，用足丝固着以后，贻贝可以牵制足丝，使身体在固着面上做小范围的活动。如果遇到环境变化，还能使足丝脱落，进行较大范围的活动，在新的环境分泌新的足丝，重新固着。

温度升高至8～10 ℃后贻贝开始产卵，大致是3—5月和10—12月。每个母体产卵可达1 200万粒，经过3～4个星期便沉至海底用足爬行，然后分泌足丝附着在外物上，变态成小贻贝，过固着的生活。在适宜的环境下，1年内可长50 mm，2年内达到60～80 mm，水温低于10 ℃时不生长，高于10 ℃时快速生长。生长速度与年龄成反比，第1年生长最快。

4 控制方案的分析与调整

海生物污染主要有两种控制途径：一种是投加杀生剂赶走或杀死海生物，从而使系统洁净；另一种是涂刷带有生物毒性的涂料。涂刷涂料的方法对于设备结构复杂、有大量细小管道的电厂循环水设备并不适用，因此，滨海电厂常采用加药处理的方法控制海生物污染。莱州发电公司安装有2套电解海水制氯设备，利用海水淡化排放的浓海水制取次氯酸钠，设计有效氯产量为2×110 kg/h，采取间断性连续加药的方式。发生海生物污染的现状表明原加药方式不合理，本文对加药方式进行分析，并提出新的控制方案。

4.1 原加药方式存在的问题

原先加药方式是：每年的5—10月，在海水淡化设备运行时投运电解制氯设备，进行冲击式加药，冲击加药量为3 mg/L，每隔1 h冲击加药20 min。

根据附着生物的生活习性，原方式有以下几点不合理之处。

(1)加药时期选择在5—10月，不能避免藤壶和贻贝类在设备内产卵和附着。藤壶在水温10 ℃以上时开始产卵，贻贝在8 ℃以上时开始产卵，5月之前的3，4月和10月之后的11，12月，电厂所在海域的海水温度均满足藤壶和贻贝产卵并附着的条件。

(2)短时间高浓度的冲击式加药方式对藤壶和贻贝类无效。已成功附着在设备内壁上的藤壶和贻贝类侦测到海水水质变化或其他危险时会闭合外壳，可以耐受短时间冲击式加药的损害。

(3)在海水淡化设备运行时才投运制氯设备的加药方式不合理。海水淡化设备约每周运行1次，运行时间2～4 d，相当于每周有3～5 d的时间没有对循环水进行加药处理。间断式加药的时间间隙足以使藤壶等海生物在设备内壁上附着，附着之后，其超强的吸附能力和闭合外壳躲避危险的能力使其难以被杀灭和清除。间断式加药的时间间隙过长，也为水螅虫的生长繁殖提供了条件，使其在凝汽器温暖的环境中快速生长和繁殖。

4.2 控制方案的调整

根据莱州发电公司海水的特点，拟定加药处理的原则为：通过连续加药使海水中维持一定的余氯含量，使污损生物不适宜在设备内壁上附着，对已经附着的污损生物进行连续+冲击式加药予以杀灭。据此，对控制方案调整如下。

(1)加药时期。在海水温度5 ℃以上时进行加药控制，对应的时期是每年3—12月。

(2)加药设备连续运行。在海水淡化设备制水期间采用浓海水制氯，在海水淡化设备停运期间采用原海水制氯。

(3)加药量。采取连续+冲击加药方式，连续加药量为1 mg/L，控制排水口余氯含量在0.1～0.5 mg/L。每天进行6次冲击式加药，加药量为3 mg/L，冲击时间60 min。

(4)循环水系统停运期间，系统内存有水即进行加药，每周冲击式加药1次，根据系统存水量计算加药量，按3 mg/L控制。