火力发电厂循环冷却水处理技术与运行监督

黄 飞

（陕西煤业化工集团神木电化发展有限公司，陕西榆林 719300）

中国是水资源严重短缺的国家，我国人均水资源拥有量只占世界人均占水量的1/4，我国不仅是水资源短缺紧张，并且还存在浪费水资源的现象，其中工业用水中的占比非常大。我国对于水资源紧张问题也提出了节约用水的措施，同时对工业用水也提出相应政策来进行约束用水。火力发电厂的用水一般是来源于江河等自然环境中的水资源，但是江河中的水存在着大量的泥沙与杂质，在使用过程中会出现管壁结垢现象，严重情况会造成工业事故锅炉爆管的现象。

在循环冷却水中还存在着一定的浪费水资源，当热水与冷水融合时，降低热量的同时会有部分水蒸气挥发进入空气中，时间久后损失的水量就较大。在工业用水中，火力发电厂更是用水大户，占据工业用水的20%，水资源的循环利用对火电厂有着极其重要的意义，减少水资源浪费，可以实现废水零排放[1]。循环冷却水处理技术也对我国的社会经济和环境保护都具有重要意义。

1 循环冷却水系统

在火力发电厂工作中，会产生大量的热量，这些热量就需要介质进行散热，以保证发电厂工作的正常运行。由于水是自然环境下的产物，成本较低，就作为传热介质进行散热。在工业中，这种水质被称为冷却水，工业所需的冷却水在工业用水中占比是较大的，为了节约用水和保护水资源，就发明出了循环冷却水的系统，采取相应的降温措施将水进行再循环利用，同时循环用水也是工业中节约用水的主要途径。

发电厂现在需采用循环式供水，在这种系统中冷却水循环使用，经过处理后的补给水注入到冷设备中，在火力发电厂中，冷却设备一般是冷却水塔或喷水池[2]。补给水由冷却设备经过水泵提供给换热器，同时热水回流回到冷却设备中，进行冷却后再次循环使用。一般循环设备是安装在机房内的，循环系统也是敞开式的，当热水与冷水汇合时会出现水汽蒸发现象，必须要补给新水源，由于是江河水，水中杂质较多，在水蒸发后循环水在浓缩中就会出现结垢现象，补给的新水源就会产生稀释作用，因此要定期进行排放冷却水确保污垢的长期积累。还有一种封闭式的冷却水系统，是采用循环水流动，通过风力对管壁散热，除了换热过程中出现泄漏情况，其他时间并不会改变水质，但若水中杂质盐垢较多就要不定期对冷却水进行软化。

我国工业技术不断进步，但是循环冷却水系统的技术还有待提升。我国循环冷却水的重复使用的效率较低，循环水浓缩倍数与发达国家相比还是有着较大的差距，循环水的浓缩倍数较低就会导致冷却水的补给量大，同时排出量也是较大的，就会导致水资源的过度使用产生浪费现象。我国工业人员对循环冷却水系统没有足够重视导致对系统的操作不是太过熟练，并对其理论知识也缺乏掌握，因此系统的能量消耗就过大，同时系统也要根据不同的季节进行调整。

2 循环冷却水处理技术研究

在火力发电厂的生产过程中，用水量最大来源为冷却水，冷却水的处理就变成了工业生产中的重要问题[3]。对于水资源浪费问题我国应先完善处理方式，目前所掌握的水处理方式为石灰处理、软化处理、加酸处理及杀菌处理。

2.1 石灰处理

石灰处理能有效减少循环冷却水中的盐垢，冷却水结垢是因为冷却水中的Ca2+、Mg2+和碳酸氢根所形成的，所以在冷却水中加入石灰乳，可以有效去除水中游离的二氧化碳和碳酸盐等物质，还能去除部分微生物，极大地降低了循环冷却水的结垢现象。石灰处理得方法也较简单，但是会消耗大量石灰，并且要求石灰纯度要达到80%以上，石灰虽然不能减少水中的非碳酸盐硬度，但这些物质也不会导致其在管壁结垢[4]。国内石灰的纯度不够并且循环冷却水系统的不稳定，导致后期会出现沉淀现象，可能造成管道堵塞等现象，并且对循环水的浓缩倍率也没有明显提高，但相对也是节约水的一种方式。

2.2 杀菌处理

微生物生长的水温一般在25～40℃，循环冷却水系统所在的环境，也为微生物的生长和繁殖提供了好的条件，冷却水是从江河或水库引进的水资源，其中所富含的矿物质，并且在循环系统中工艺介质的泄漏及空气中的大量细菌和充足的阳光都为微生物繁殖生长提供了良好的环境条件。微生物的繁殖对循环系统是有一定的危害，微生物在循环冷却水中会引起管壁腐蚀，同时会使管壁出现结垢现象，降低热量的传导速度。冷却水也要保证水的质量，但是微生物的长期繁衍就导致水质被污染，并且管壁被腐蚀出现结垢长期会造成堵塞管道，水质也会变差。所以控制微生物的繁殖也是循环冷却水系统中的重要部分，我国对冷却水的水质有一定的要求，想要达到国家的标准，就要做出相应的措施控制微生物的生长。

在工业生产中，循环冷却水系统若要达到国家标准，就要做到对微生物进行控制，需要采用综合有效的治理方式，其中主要任务是为了杀菌。杀菌可以选用杀菌剂，我国消灭微生物的灭菌剂各式各样，种类繁多，据不完全统计能达到80多种。虽然种类繁多，但都为杀菌剂，所以大致可以分为三种，分别为氧化型杀生剂、非氧化型杀生剂以及金属盐类杀生剂。

氧化型杀生剂由于价格低药效高的被大部分工厂普遍使用，但是随着循环冷却水系统的不断优化，这种杀生剂就出现了局限性，氧化型杀生剂主要是通过氯为主，因为氯会污染环境，国家目前对环保的要求在逐渐提高，导致氯气的使用率被降低。在氯被限制的同时，新一代的氧化剂出现了，溴和氯之间的杀菌机理非常相像，并且对环境的污染也相比氯好，杀菌效果相比氯也有过之而无不及，所以以溴为代表的氧化型杀生剂在杀菌中占重要地位。

非氧化型杀生剂的发展是由于杀生剂中含有氮，这种有机化合物在碱性的水中有着杀菌灭菌的作用，科学家在创造杀生剂时也通过多方面的化学实验发现季铵盐在水中可以吸附部分微生物，渗透到微生物体内进行消灭。国家也在研究新式杀生剂使其能更好地控制微生物的繁殖，其中我国近几年对电化学水处理方式的不断优化和发展，使我国杀菌方法也在不断突破自我。

还有一种是金属盐类杀生剂，早期使用的铜盐和汞盐，铜的化合物中含有硫酸铜，使用硫酸铜的杀菌历史也比较悠久，硫酸铜对微生物的杀生作用较强，能破坏微生物中的细胞结构，导致细胞死亡。汞的化合物中含有有毒物质，并且渗透性强，能对微生物起到很好的杀菌效果，但同时汞中有毒物质对动植物也是有害的，所以要尽量减少汞的使用[5]。

2.3 加酸处理

当循环冷却水的碱度过高时，通常是向补给水中加入硫酸，加酸处理时要控制好酸的用量，硫酸具有腐蚀效果，如果大量使用酸，循环冷却水系统就会遭到破坏。适量使用硫酸可以降低冷却水中的碱含量，及时做到除垢效果，同时还能提高循环水的浓缩倍率。我国目前工业技术不断进步，还有离子交换处理方式、阻垢剂处理、软化处理和稳定剂处理方式。

3 循环水监督处理任务

根据循环水补给水水质的特点，我国要将冷却水的浓缩倍率进行提升，发达国家中的浓缩倍率在4～6，而我国浓缩倍率仅为2～3，我国应加强对浓缩倍率的提升，综合分析浓缩倍率控制在5左右是最适宜的。由于我国工业技术的不完善，根据目前实际情况，近期内各火力发电厂应进行逐步提升，首先要将浓缩倍率控制在3以上。

首先我国火力发电厂应对循环冷却水系统除垢技术进行提升，由于循环系统发动机过大，停机除垢会对工厂造成损失，同时会影响附近地区的供电情况，这种停机除垢情况不合理，要寻找合理的除垢方式进行除垢，提前抑制结垢现象的发展。

由于地球但水资源紧张，可以将城市污水进行处理后作为循环水补水使用，污水经过三级处理后还是会含有微生物细菌以及部分化学物质，这些物质随着污水进入到循环系统中会使水质变差，同时污水中的化学物质会加快循环系统冷却器或凝汽器的腐蚀，这就使得污水重复利用得不偿失[6]。在使用污水前应对所能想到的问题进行研究探索，在得到解决后可将污水进行再次利用。

我国火力发电厂中的杀菌方式一般是使用氯作为杀菌剂进行杀菌，随着我国空气质量的降低，环境污染的加剧，同时氯对环境也会造成一定污染，要相应减少氯的使用。随着城市污水的回用，补给水也遭到有机物的污染，并且对循环冷却水采用稳定处理时，水中碱含量较高，碱含量过高就需要杀菌剂进行杀菌，氯有污染环境，就需要使用其他杀菌剂进行杀菌，在节约用水时也要保护环境。

我国现在所需的循环水处理药剂都是小型企业生产的，没有统一的生产基地，而且小型企业或者乡镇企业的技术含量也较低，企业中的管理水平低下也导致产品的质量不稳定有时不达标。针对这种情况，我国应实施定点生产，选用大型企业生产，同时提高技术水平和管理水平，降低药剂的不稳定性。

4 结语

随着我国对环保及节约用水的重视，对工业中循环冷却水系统处理技术的要求也越来越高。在工业中需更加重视火力发电厂循环冷却水系统的处理技术，应达到我国对节能减排、安全环保的要求。同时工业技术在生产过程中也需要注意对工厂的水质进行检测，看是否符合循环冷却水使用标准，并且要加强对水质的检测，将循环冷却水的指标控制在合格范围内。还要对循环水产生的污垢进行采集，为调整水管理方案进行充分的调查及准备。