浅谈火力发电厂循环冷却水处理技术与运行监督

2021-04-03贺晓飞

中国设备工程 2021年8期

贺晓飞

（陕西煤业化工集团神木电化发展有限公司，陕西榆林 719300）

1 火力发电厂循环冷却水系统概述

在火力发电厂中，水经过处理后进入冷却搭底部的冷却池，由水泵将水冲塔池传送到热换器，水经过热换器后冷却回到塔池，再次循环使用，从而形成一个水循环系统。在火力发电厂中冷却水受热后会蒸发，造成水体积减少，水中各成分的溶度增加，水中含有一定量的二氧化碳以及碳酸盐，水在循环时也会吸收空气中的二氧化碳和氧气，水中碳酸离子含量增高，和水中的金属离子形成碳酸盐，当碳酸盐的浓度大于最大饱和度时，会产生水垢，结垢会造成发电设备受热不均匀，影响使用效果以及使用寿命，对发电机组的正常工作产生不利影响。同时，水中大量的氧气促进了微生物的生长，造成了大量的细菌，污染水质，在排污过程中细菌跟随污水进入自然界，造成环境污染。受原水水质和机组运行方式的影响，在进行冷却水处理系统水质控制时存在一定难度，需要加强循环冷却水处理技术，重视技术监督工作，从而保证发电机组安全、稳定、高效运行，同时，保证发电机组运行的经济性。

2 火力发电厂循环冷却水处理技术与运行监督

在火电厂循环冷却水处理中，分析影响水循环系统的原因，通过水处理方法解决水循环过程中的问题，从而提高浓缩倍数，做好循环冷却水的防垢、防腐、防菌工作，同时，开展节水减排、减少环境污染，在保证发电机组安全稳定运行的同时，提高经济效益。

2.1 结垢处理

（1）阻垢处理。阻垢处理是当前循环冷却水处理常见的一种结垢处理方式，通过化学处理方式、添加阻垢剂，降低循环水系统中杂质。如果循环水系统的水源比较稳定，控制补充水的氯离子浓度和碱度，避免循环水系统产生杂质，从而达到足够的目的。

（2）酸+阻垢剂联合处理。在处理循环冷却水时，加入阻垢剂以及酸，加入酸后降低了循环水中的碱度，碱度会随着酸物质的添加发生波动。由于绝大多数碳酸盐水解呈碱性，通过降低补充水的碱度，相当于增加了碳酸盐的溶解度，降低了浓度，减少了碳酸盐结晶，有效地避免了碳酸盐结晶产生结垢。

（3）补充水弱酸树脂+阻垢剂联合处理。在循环冷却水系统中，补充水经过弱酸树脂的处理后，其硬度、酸碱度、钙离子含量等水质参数会随着时间变化而发横变化。在用弱酸数值处理水时，需要进行作态模拟实验，从而确定循环水运行的控制参数。通过冬天实验，计算出极限碳酸盐硬度，并将其作为控制参数，保证水质硬度低于极限值，从而有效地处理循环水结垢的问题。

（4）循环水旁流弱酸+阻垢剂联合处理。使用循环水旁流弱酸+阻垢剂联合处理方式处理结构时，循环水经过弱酸处理改变了碱度和硬度。在夏季，水温较高，应该以最大循环水量为依据，用极限环境条件阻值循环冷却水系统结构；同时，在进行模拟实验时，运行周期要和弱酸树脂保持一致，弱酸树脂出水以设计值为判断依据。其次，在进行模拟实验时，需要做对照实验，监测不进行旁流弱酸处理是循环系控制指标，排除因客观原因造成弱酸系统不能运行的现象，提高模拟实验的精确性。

（5）原水控制。原水的pH 值、硬度、碱度、氯离子等水质质变不稳定，而原水的性质是产生结垢的主要原因之一，因此，火力发电厂要控制原水的水质指标，从而较少结垢的产生。如果原水中含有磷，会影响当前市场上大部分阻垢剂的阻垢效果；水中的细菌、氨氮含量较高时会大幅度降低pH值，造成水循环时发生异常。发电厂在给循环冷却水系统补充水时要注意控制水质，减少水中的有机磷含量，如果超标需要添加阻垢剂的用量，加强对水的杀菌处理，防止pH 值降低，同时，在日常工作中对循环水的pH 值、氨氮含量进行重点监测，保证循环水系统的正常。

2.2 防腐处理

造成循环水系统腐蚀的因素分为化学因素、物理因素、微生物因素，造成腐蚀的化学因素有pH 值、腐蚀性离子、络合剂、硬度，造成腐蚀的物理因素有温度、流苏、悬浮物、造成腐蚀的微生物因素主要是因为水循环使用，充足的氧气环境下产生的细菌。不锈钢等材质的腐蚀速度和管内黏泥黏附速率呈正相关关系。结构处理措施很多时候都防腐功效，例如，使用阻垢剂+ 酸联合处理。同时，实验可以发现，在循环水系统加入硫酸盐，让碱度无限接基金0，此时，水呈中性，pH 值在7 左右，没有任何缓冲性对金属产生腐蚀，此时，循环水系统处于最理想的装态。但是，考虑到经济性以及添加过量酸可能造成安全隐患，在实际生产过程中，加硫酸转化为不易结垢的永硬，将碳硬控制在极限碳硬以下；考虑到防腐应保持循环水的弱碱性以及经济性，加酸使水碱度接近于可维持的极限值，在加阻垢剂条件下充分发挥其阻垢剂的效能。除使用化学手段进行防腐蚀处理，还需要加强不锈钢材质的选择。不锈钢材质属于钝化性金属，由于氯离子腐蚀产电点蚀，因此，在设备运行中就要做好循环水质全分析，减少氯离子含量，避免pH 值过低熬成不锈钢的点蚀电位降低引起点蚀；一般可以增加水的流速来增加冷却水的传热效果，防止沉积物破坏不锈钢钝化膜的致密和完整产生点蚀。

2.3 杀菌处理

循环水系统中，由于微生物的生长和繁殖会释放出一种黏液，从而产生大量的有机附着物，因此，杀菌处理主要是杀死冷却水系统中存在的微生物，使有机物失去附着能力。由于冷却水循环系统中的微生物种类比较复杂，对冷却水进行杀菌处理时，需要进行多方位考虑，考虑水的硬度、杀菌成本部等因素，通过合理的措施，提高杀菌效果，降低杀菌成本。当前杀菌的主要方式是讨论杀菌剂。

（1）杀菌剂种类。杀菌剂的种类有氧化型和非氧化型两种。氧化性杀菌剂杀中一般都含有氯，氯是一种氧化性很强的化学物质，可以对细菌以及真菌进行破坏，杀菌成本比较低，使用方便供应比较简单，是一种使用非常广泛的杀菌剂，但是其腐蚀性很强，不能持久性杀菌，需要配合氧化型的杀菌剂使用。二氧化氯也是一种杀菌剂，二氧化氯可以破坏微生物的细胞壁，杀菌效果很强，少量的二氧化硫可以快速、有效地杀死细菌，但是，受限于运输，只能现场制作，所以成本较高。非氧化型杀菌剂一般有氯酚和季胺盐。常用的冷却水杀菌剂是三氯酚以及五氯酚，其在杀菌的效果上是最好的，通常是在冷却塔中进行喷洒，增强循环水系统的细菌抵抗力。

季胺盐是一种有机盐，杀菌透性效果比较好，杀菌能力比较突出，但是，容易和水中的阴离子发生反应失去杀菌性，因此，要和别的杀菌剂配合使用。

（2）常用杀菌系统。①加液氯的系统。氯系统主要是由液氯钢瓶、气液汇流排组件、真空加氯仪、液氯的蒸发器还有扩散器等部件组成。液氯从液氯钢瓶通过汇流排的液氯进入蒸发器中，蒸发器对液氯进行蒸发，产生的氯气经过过滤器进入加氯一起，然后，再进入冷却水中。在使用该系统时，一般为液态氯，由于氯气具有毒性，因此，要做好防漏措施。②加次氯酸钠系统。系统主要是利用点解制氯的原理，对盐酸溶液水解值得次氯酸钠，该系统主要包括次氯酸钠发生器、盐水接装置、贮液装置以及控制系统。稀盐酸发生水解后，在点解槽中生成次氯酸钠和氢气。由于氢气具有易燃易爆的性质，因此，氢气的收集和排放是该系统的重点。③直接进行次氯酸钠投放的系统。该系统是一种新型的净水系统，在系统中加入次硫酸钠，主要设备包括注射器以及药品添加设备。该系统通过使用真空注射器将次氯酸钠加到投加点，通过流量计对投料装置进行手动或者自动调节。

2.4 节水处理

近年来，国家大力倡导可持续发展，在火力发电厂要注意节水处理，通过有效的措施降低水排污量，实现节能减排。当前火电厂循环水处理系统存在不少的问题，水源水质较差，给水处理增加了难度，同时，由于处理技术的问题，造成水源水质不符合工业用水标准，对发电机组以及凝汽器循环冷却水系统的除垢防腐装置构成了严重威胁；同时，浓缩倍率大幅度提升，造成缓蚀剂投入量不足，金属管网被严重腐蚀；由于水处理技术的欠缺，造成了排放水中污染物严重超标，严重影响了生态环境。

当前，火力发电厂通过有效的除垢装置、防腐设施和灭菌处理，有效地处理了水循环系统。火力电厂要继续技术创新，实现循环水零排放，零排放处理技术包括水循环利用、废水回收处理、提高循环水浓缩倍数等技术手段。从而实现节能减排的目的。