沼蛤对抽水蓄能电站管道的危害及防治

严天豪，孙育哲

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台317200）

1 引言

桐柏抽水蓄能电站位于浙江省台州市天台县境内，是一座日调节抽水蓄能电站，电站装设4台单机容量为300 MW的水轮发电机组。在华东电网中主要担负调峰、填谷、调频、调相和紧急事故备用等任务。桐柏抽水蓄能电站包括上水库、下水库、输水系统等过水枢纽工程，上游输水系统为一洞两机，下游输水系统为一洞一机。上水库利用己建的桐柏电站水库改建为桐柏抽水蓄能电站上水库，下水库位于三茅溪支流百丈溪中游，上下水库均有天然来水。

机组技术供水系统采用单元供水方式，常用供水源取自本机组的下游侧尾水管，备用水源取自公用侧技术供水管。技术供水管进口端配有技术供水泵和滤水器。供水对象包括主变负载冷却系统、上导轴承冷却器、发电/电动机空气冷却器、推力和下导轴承冷却器、调速器油槽冷却器、水导轴承冷却器、机组主轴密封、上下迷宫环等。

公用供水系统设有2台主滤过器，水源取自1号机组尾水闸门外侧和4号机组尾水闸门外侧。供水对象包括4台主变空载冷却系统、SFC冷却系统、高压气机冷却系统、SFC输入输出变冷却系统消防用水、空调系统冷却水等。

2 背景介绍

桐柏抽水蓄能电站技术供水管道2005年投入运行，设备长期运行后管道砂眼逐渐增多，为保证机组稳定运行，分批将该碳钢管道更换为不锈钢管。对拆下来的碳钢管内壁进行检查时，发现管道内壁腐蚀严重，并附着有较多的贝类水生物，经过多方查证，判断该贝壳类水生物为沼蛤。沼蛤俗称淡水壳菜，普遍散布于中国及周边国家的淡水河湖的硬质材料表面。沼蛤对环境的适应能力强，繁殖率高，进入技术供水管道内后易迅速扩张，密集附着于弯管、机械阀门及机械法兰连接处，由于附着在壁面的沼蛤腐烂后会腐蚀管壁，从而缩短了设备的使用寿命。

2017年，2号机C修复役试验过程中，出现水导瓦温高报警，4个水导瓦温RTD均出现明显上升现象，水导瓦温上升至65°且继续上升。经过分析，可以判断造成瓦温升高的原因为水导冷却水管道堵塞。结合机组检修时在球阀活门表面、技术供水滤过器内表面附着的沼蛤，怀疑为管道内部的沼蛤在检修期内逐渐死亡后脱落，机组充水后全部堆积在水导冷却器前端无法通过，造成冷却器堵塞，降低了冷却水流量。拆除水导冷却器进口端管道，果然发现有较多沼蛤堆积在水导冷却器前端。

桐柏抽水蓄能电站尾水管水位测量装置安装在尾水管进人门附近，通过在外接的管道中安装4个水位计来测量尾水管内水位的高度从而控制机组流程，其灵敏度较高。电站运行至今，频繁发生由于水位计误动造成机组启停异常的情况。机组检修期间，通过内窥镜检查管道内部情况，发现管道内附着有部分沼蛤，可能是造成水位计误动的原因之一。

另外，在机组检修排水期间，曾在机组技术供水滤过器、水导冷却器前端、主进水球阀活门等多处发现沼蛤聚集，严重威胁到设备的安全稳定运行。因为机组各轴承冷却器内部大多为细铜管布置，管径较小，成年的沼蛤极易卡在铜管处造成冷却器堵塞，导致机组各轴承冷却效果降低，严重时会导致机组烧瓦事故，影响机组稳定运行。若重要部位的流量表计因沼蛤附着而失灵，将导致机组开机条件不满足，造成开机受阻。

为防止沼蛤附着对设备造成直接或间接地损坏，公司成立专题研究小组分析讨论沼蛤的聚集原因和防止方法，已初见成效。

图1 水导冷却器前端管道内情况

3 原因分析

沼蛤是贻贝的一种，它能分泌出一种叫足丝的蛋白质，牢固地固着在水中物体上，如在冷却水管道、拦污栅、以及其他过流部件处，可致管道有效过流面积变小，甚至可把管道完全堵塞。或者由于它们的正常死亡，脱落下来的沼蛤，在管道的转折处或冷却器前端沉积，因而引起管道堵塞，水流不通，冷却效果降低而影响机组设备安全稳定运行。沼蛤的适宜生存温度在16～21℃左右，幼体生长1年可达8～10.5 mm。

沼蛤的大量繁殖堆积与抽水蓄能电站封闭式的运行方式有关。在沼蛤的繁殖期，水流携带幼虫进入机组流道内，可在技术供水管道内部广泛传播和污损附着。由于幼虫个体微小，随水流自由迁移，且可以穿过技术供水滤过器到达各用户处。由于抽水蓄能电站内部的水温、流速等条件十分有利于沼蛤的附着成长，沼蛤在幼虫阶段随水流进入抽水蓄能电站的管道内，随着其生长发育，逐渐开始分泌足丝附着在物体上，凭借过滤水流带来的藻类悬浮碎屑等进食并不断长大，大量生长、高密度附着，形成灾害，不仅对水工建筑物表面造成腐蚀、破坏，降低工程的使用寿命，还会堵塞冷却器，影响冷却效果。

3.1 水质调查

水质状况不仅反应了上下库水体中浮游生物的丰度，也反应了沼蛤的生长环境。选取影响沼蛤生长的水质因素及反映桐柏水库水质状况的参数进行比较，分析包括水样外观、高锰酸盐指数、溶解氧、总氮等指标如表1所示。

表1 2018年桐柏抽水蓄能电站上下库水质检测数据

数据显示，桐柏抽水蓄能电站水质较好，适合沼蛤的生存，水体中含有足够的有机物质、营养元素等促进了硅藻及其他浮游植物的生长，为沼蛤提供足够的营养物质及充足的食物来源。

3.2 水流及温度调查

文献研究表明，管道沼蛤附着密度与温度呈现对数关系，较高的水流速度能减少沼蛤在管道内的附着活动，当水流速度在2 m/s以上时，沼蛤不易附着。分析桐柏抽水蓄能电站管路参数，如表2所示。

技术供水管道安装初期基本采用碳素钢材质，多年运行后均有不同程度的锈蚀，表面变得粗糙，便于沼蛤的附着。后期部分管段已更换为不锈钢材质，但弯管、阀门及法兰连接处仍容易造成沼蛤附着生长。

表2 技术供水冷却水管参数

在机组停机备用时，机组技术供水泵停止运行，技术供水管道内水体不流动，有利于沼蛤附着定居，且水温适宜，故各技术供水管道内沼蛤容易迅速繁殖生长，造成冷却水流量偏小，最终导致机组各轴承冷却效果降低，严重时会导致机组烧瓦事故，影响机组运行及稳定系数。

机组检修期间，管路内水基本排空，原来附着在管壁处的沼蛤无法继续存活而大量死亡脱落，机组复役充水后，死亡的成年沼蛤被冲至管径较小的冷却器前端造成堵塞。因此在机组检修期过后，应特别关注冷却水流量情况，避免烧瓦。

4 防治措施

沼蛤在抽水蓄能电站管道及其他过流部件内的大量滋生及入侵已经严重威胁到设备的安全稳定运行，迫切需要寻找到简单有效的防治措施。目前控制和预防沼蛤危害的有效措施主要有物理方法、化学方法以及生物防治。

4.1 物理防治

物理防治措施主要是当沼蛤在管道内聚集到一定程度后，利用物理方法进行清除的一种手段，简单有效、对环境影响较小，但是无法根治。

对于空间较大或方便拆除的设备，可在机组检修期间排水后采用人工或机械刮除，并重新刷漆处理。有条件的电站可在电站管道进水口处设置沉降池，利用幼虫的自身重量，自然沉到池底淤泥层后窒息死亡，从而减少进入管道内部的沼蛤数量。

对于冷却器前端管路细长等部位，人工刮除难度较大，可在机组充水后采用反冲洗等手段，将聚集的沼蛤冲洗干净。为避免沼蛤聚集造成管道堵塞，影响冷却效果，应定期监视冷却水流量，发现冷却水流量有明显降低时应加强关注并及时清除。

4.2 化学方法

化学防治措施主要是在管道内投放化学药剂，对沼蛤进行灭杀，对于抽水蓄能电站这种流量较大的输水管道，效果不明显，且有害化学药剂的使用将对电厂水库系统造成环境污染和生态破坏，因此不宜推广。

4.3 生物防治

国内外的研究经验表明：成贝阶段的沼蛤有贝壳保护，具有一定的环境耐受力，加之繁殖力强，一旦进入水利工程通常很难清除；而幼虫阶段的沼蛤自我防护能力差，是防治灭杀的好时机，但其个体微小且数量众多，彻底灭杀也非易事。

综合实地调查和文献资料，可以在水库中投放鲤鱼、青鱼、三角鲂等鱼类。鲤鱼、青鱼、鲂鱼等生活在水体中下层的鱼类可以直接吞食沼蛤，从而控制沼蛤的大量滋生繁殖。其中，三角鲂只能控制壳长为14 mm以下的沼蛤，而青鱼和鲤鱼能控制沼蛤的最大壳长是24 mm。沼蛤靠滤食水中浮游生物为生，主要是硅藻类。也可以考虑在水库投放滤食性鱼类，竞争获取水中浮游的藻类植物，降低淡水壳菜食物丰度。生物防治的优点是有利于环境保护，同时产生经济效益，缺陷是不能像物理、化学方法一样立竿见影，需要一定的时间才能见效。

4.4 其他措施

涂料防护法：主要从预防沼蛤附着考虑，思路较为合理。可在机组上游侧压力钢管、尾水钢管等表面涂覆防护涂料，以提高物体表面的光滑度，减少沼蛤的附着量，或者在涂料中添加杀虫剂或其他特殊元素，对沼蛤进行杀灭。技术供水滤过器每次检修后均可重新涂覆防护涂料。但这些涂料经常因为具有毒性、污染水体而不能广泛推广应用，在涂料选择时应慎重考虑。

另外，还可以用紫外线照射、超声波高频振荡技术、调节水流速度等方法来消除管道内的沼蛤。但目前这些方法可操作性差，经济性差，不适宜推广。

5 结束语

沼蛤的入侵对抽水蓄能电站的危害已经越来越普遍，浙江天荒坪抽水蓄能电站、安徽琅琊山抽水蓄能电站、北京十三陵抽水蓄能电站、广州抽水蓄能电站等均有沼蛤入侵造成设备受损的情况发生。本文以桐柏抽水蓄能电站为依据，从不同的方面提出几个简单易行的防治手段，但还没有根本消除，期待有进一步的突破，同时为电站解决其他类似问题提供一种思路。