中水在线指标监测系统在火电厂的应用

齐燕

摘 要：越来越多的火力发电企业尝试使用中水作为电厂循环冷却水的补充水，对于循环系统水质指标的监测提出了更高的要求。

关键词：电厂;中水;化学仪表;在线监测

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.159

1 引言

水是人们生活和国民经济建设中不可缺少的重要资源，是不可替代的物质。随着经济的发展、人口的增長和人们物质文化生活水平的提高，世界各地对水的需求在日益增长，水资源短缺问题日益突出。在国家环境保护要求的不断提高和企业降本增效的需求下，水资源的合理利用已成为各大型工业企业关注的重点问题。越来越多的火力发电企业已经开始尝试使用中水（城镇污水处理厂的二级处理水）经过深度处理后作为电厂循环冷却水的补充水，以降低企业生产成本，提高火电厂的效益。由于中水的水质较复杂，对于循环系统水质指标的监测提出了更高的要求。

2 中水回用对火力发电厂循环冷却水系统的影响

2.1 中水的水质特点

中水为污水处理厂经二级生物化学处理后达到排放标准的排放水，其水质介于上水与下水之间，主要用于供给工业生产、城市绿化、市政用水等，达到缓解水资源紧张问题的目的。中水中仍含有包括原态污染物、中间反应物和最终反应物等残留的污染物，其有机物含量及氨氮含量远高于自然界水质，且油类物质、色度、磷、盐等含量均较高。在实际使用中，有时还会存在化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、氨氮含量和色度等指标超标的现象[1]，在回用中可能会造成对工业系统产生一定的不利影响。由于由于其水源复杂，不确定因素多，水质指标变化时间、持续时间及变化幅度均不可预知，因此不适宜使用定时取样化验的方法进行监测。

2.2 中水回用对火电厂循环冷却水的影响

中水对于火电厂循环冷却水系统影响主要有以下几个方面：

2.2.1 设备腐蚀

各种腐蚀对循环水系统的金属材料和水泥构件的使用寿命、安全性有着较大的影响。主要有以下几个方面：（1）氨氮发生亚硝化、硝化反应后pH值下降导致对系统产生酸性腐蚀。（2）高有机物含量造成细菌大量繁殖，产生的生物腐蚀。（3）高含盐量造成的电化学腐蚀等。

2.2.2 管道结垢

具体如下：（1）有机物含量过高造成的细菌和藻类生长，形成大量的粘泥沉积在热备中。（2）高碱度下钙镁离子在热交换器表面形成的碳酸钙等硬垢。（3）悬浮物促进微生物繁殖，产生生物粘泥。（4）部分悬浮物成为钙镁离子的诱发晶核，促进结垢。

2.3 安徽省能源集团皖能合肥发电有限公司中水系统概况

安徽省能源集团皖能合肥发电有限公司采用循环冷却水系统，该系统补给水拥有两路水源，一路为新鲜水，一路为中水，可通过调整进水阀开度调节两路水源的供水量。根据两路水源的使用情况和监测指标，向冷却塔中加入相应比例的阻垢剂和缓蚀剂，降低中水对系统水质的影响，同时通过加入硫酸控制循环冷却水的pH值。

2.4 中水系统的化学仪表配置

由于中水供水的污水处理厂对水源只检测CODCr、NH3-N、TP三个主要指标，且采样时间为每3小时一次，皖能合肥发电有限公司无法通过污水厂数据对中水指标实现实时监测。考虑中水的水质特点和对火电厂设备的影响，为保证能够对中水指标进行及时准确的监测和调整，公司增加了一系列的仪表，用于实时监测水质指标的变化，并以此作为调整加药量及补给水配比的参考依据。

2.4.1 循环冷却水指标情况

皖能合肥发电有限公司采用闭式循环冷却水系统，循环冷却水设计水质指标见表1。

2.4.2 化学仪表设置情况

为测量中水来水水质，系统加装取样装置一套。取样装置从中水进水口处取水样，通过取样泵送至取样装置，经恒温，送至各表计。表计配置如下：

（1）在线浊度仪，测量范围：（0-200）NTU，用于监测水中悬浮物。悬浮物会引起一些设备的堵塞现象，它的大小决定了设备维护或更换的时间。（2）在线pH分析仪，测量范围：（0.00～14.00）pH;用于监测中水来水pH。（3）在线电导率分析仪，用于监测水中总的含盐量即各种离子的总和。（4）在线硬度分析仪，测量范围：（10～1000）mg/L;用来监测水的硬度。（5）BOD分析仪，测量范围：（0～35）mg/L;用来监测水的生化需氧量：（BOD），生化需氧量或生化耗氧量（五日化学需氧量）。（6）在线CODCr分析仪，测量范围：（0～35）mg/L;用来监测水的化学需氧量。（7）在线氨氮分析仪，测量范围：（0.1～1000）ppm;用来检测废水中氨氮，包括氨水形成的氨氮和无机氨形成的氨氮。（8）在线总磷分析仪，测量范围：总磷：（0.01～5.0）mg/L（以磷计）;用来检测水中各种形态磷的总量，即水样经消解后将各种形态的磷转变成正磷酸盐后测定的结果，以每升水含磷毫克数计算。（9）在线余氯分析仪，测量范围：（0.01～5） mg/L;监测余氯的含量。（10）在线TDS分析仪，测量范围：TDS （0.01—5000）ppm;检测水中的总溶解性固体，TDS 值代表了水中溶解物杂质含量， TDS 值越大，说明水中的杂质含量越大。所有表计通过4～20mA信号远传至水处理系统，运行值班人员可在线监视。为保证循环水水质，系统还在凝汽器循环水侧进口处配置了在线监测仪表。一是在安装了2块pH表，参与循环水硫酸加药泵的PID调节，实时调整硫酸泵加药频率，二是安装了一块余氯表，用于在线监测余氯指标，便于调整杀菌剂的加药量。

3 应用情况分析

3.1 出现的问题及解决方案

基于中水水质特性，中水监测设备和取样管路堵塞和结垢现象比较严重，定期维护的频次高于其他化学仪表。

为保证化学仪表测量稳定性，当管路运行差压增加0.1MPa或水样流量计流量下降达20%以上时，由维护人员对采样系统进行化学清洗及保养。整个过程为：（1）完成系统内被清洗的各腐蚀产物，结垢物的定性、定量分析。（2）把不參与清洗的设备和机器要加临时短管，接临时旁路或盲板盲死等措施与清洗系统分开。（3）水力冲洗（试压、检漏）。水冲洗的目的是用大量的水尽可能冲刷掉系统中的灰尘、泥沙、金属腐蚀产物等疏松的污垢，同时检查系统有无渗漏、气阻和死角情况，有问题及时处理。冲洗时，高点注满，低点排放，并控制进出水平衡。冲洗水速度一般1.0m/s左右，进出水浊度差小于5ppm，浊度曲线趋于平缓时，冲洗结束。（4）杀菌灭藻清洗。其目的是杀死系统内的微生物，并将表面附着的生物粘泥剥离脱落。 排尽冲洗物后，注水充满系统循环，加入适量的杀菌灭藻剂后循环清洗，当系统内的浓度达到平衡时，即可结束。（5）脱脂清洗。除去系统内的防锈油、油脂及其它有机高分子化合物，使络合过程中的作用成分更均匀，彻底地同清洗对象的内壁接触，从而促进铁锈、铜锈等金 属氧化物的溶解。清洗过程中，脱脂液流速不应小于0.6m/s。测试脱脂液的碱度，含油量，温度等曲线趋于平缓而可结束脱脂。如无或少量油脂，则省略该步骤。（6）络合清洗。目的是利用某些高分子聚合物的对金属离子的高度选择性而只与金属的离子发生络合反应，生成溶解度极高的金属络合物，从而促进了铁锈、铜锈及其它金属氧化物和盐垢溶解，而对金属基体无任何损害。清洗过程中，清洗溶液流速不小于0.6m/s。药剂一般采用：洛合清洗剂、缓蚀剂、促进剂、湿润剂、渗透剂、还原剂。（7）洗后水冲洗，除去残留的洛洗液和系统脱落的固体颗粒，以使沉淀在短管内的杂质、残液排除。（8）钝化/预膜处理。目的是形成钝化膜，防锈防腐，一般采用钝化剂、预膜剂。（9）人工清洗检查。清除沉积在过滤器、低处弯管处的各类不溶的固体杂粒如石子、泥砂等。（10）复位检查。检查完毕后，拆除或隔离临时系统，临时盲板，将水样系统复位至正常状态，以备调试后启用。

3.2 产生的效益

中水在线监测装置能及时、准确的反应中水水质变化，并能将水质变化情况记录在控制系统中。该系统一方面为循环补水调整和中水加药提供依据。当中水水质变化时，值班人员能及时通过改变加药量、切换水源、改变中水进水量比例等方法保证循环冷却水品质，保障了设备的安全。另一方面，通过对中水来水指标监测和记录，当发现来水指标异常时，也可及时提醒供水单位进行调整。

通过设置中水在线监测装置、循环水入口水质在线监测装置，结合一些人工定时监测指标，皖能合肥发电有限公司循环冷却水系统的水质得到了较好的保证。

4 结论

中水作为发电厂循环水补水，基于其水质特点，在实际使用中存在许多问题，中水水质在线监测装置对促进中水回用技术的合理使用有着重要的意义。中水在线监测装置提高了运行值班员对中水水质的在线监测能力，降低了中水水源品质变化对循环冷却水系统的影响，缓解了中水资源利用与中水对设备的损害之间的矛盾。

参考文献：

[1]张忠浦，王丽辉.浅谈城市中水回用于火力发电厂[J].中小企业管理与科技，2012（19）：163.