滨海火电厂海水循环冷却系统污损生物防除研究与实践

张文帅

(天津国投津能发电有限公司，天津 300480)

滨海火电厂(以下简称“电厂”)2×1 000 MW燃煤机组采用海水循环冷却系统，并配套建设20万t/d海水淡化工程。海水循环冷却补水和海淡进水来自带二级沉淀池的潮汐式取水构筑物，污损生物防除设计上采用电解海水制氯系统维持进水余氯含量在0.2 mg/L～0.5 mg/L，夏季污损生物较多时，配合冲击投加氯锭以保证污损生物的防除效果。

但是，自2009年机组开始运行以来，海水循环冷却系统出现了越来越明显的污损生物附着现象，并由此引发多个问题。首先，凝气器换热管发生污损生物堵塞和生物粘泥附着导致机组发电煤耗上升0.2 g/kW·h，且每次清理费用高达3.52万元。其次，海水冷却塔外围支柱及塔下水池内壁上附着大量贝类及藻类，自然脱落后堵塞在循环水泵入口滤网处，造成滤网变形并严重威胁机组安全运行。

针对以上问题，电厂在分析问题成因的基础上开展了贝类控制的加药灭杀试验和系统运行实践，以期找到有效的方法解决污损生物在海水循环冷却系统中的滋生和蔓延现象。

1 研究和实践过程

1.1 问题成因分析

首先，由于取水构筑物需要同时向海水冷却和海水淡化同时供水，而次氯酸钠的投加量高低对海淡产品水中氨氮及pH值影响很大，因此电解海水制氯系统只能以较低的出力长期运行，由此造成较低的次氯酸钠投加量对海生物的杀生效果有限。其次，长期使用单一的次氯酸钠作为杀生剂还造成海生物的抗药性提高，增加了海生物的防控难度[1]。最后，经长期监测发现，电厂取水构筑物两级沉淀池海虾养殖的现状导致取集的海水较外海原海水COD和氨氮浓度增高，为污损生物繁殖和附着提供了充足养分。机组投产以来海水循环冷却系统COD和氨氮变化如图1和图2所示。

1.2 实验方案

1.2.1 贝类控制的加药灭杀试验

根据其它滨海电厂海水冷却系统污损生物的防除经验，联合投加非氧化性杀生剂和氧化性杀菌剂能在有效控制污损生物繁殖和附着的基础上，即可降低氧化性杀生剂的投加量，又可避免投加单一药剂造成的生物抗药性[2-3]，因此较为适合电厂情况，决定采用。

试验用水采用从取水构筑物取集未加药原海水。

试验污损生物选择渤海湾典型附着贝类青口、藤壶、牡蛎各50个，并于实验装置内先培养3 d，观察存活情况。

试验用非氧化性杀生剂LH300为一种复合季铵盐混合物，在水中与污损生物接触时，其携带的亲水基团会紧密结合靶向目标，将疏水基团朝外，形成憎水的表面，阻止中水氧的传递。同时，较高的阳离子浓度能够帮助药剂更好的与生物膜相结合，破坏细胞膜蛋白活性，切断细胞内营养物质的传送，达到杀灭效果[4-5]。

试验周期为3 d，试验期间保证试验进水水流稳定，不中断，流量恒定为500 L/h。活体生长情况良好后开始加药试验，并定期清点和记录生物监测箱内海生物死亡个数。加药方案如表1。

表1 加药方案

1.2.2 系统运行实践

根据贝类控制的加药灭杀试验结果，每周对单条取水管线进行一次杀生剂投加，同时停运相应管线的电解海水制氯系统(对一条取水管线进行投加时，短时间由另一条取水管线向海水淡化系统供水，以防杀生剂进入海淡系统)。

每月对取水管线进行一次氯锭(主要成分为次氯酸)冲击投加，投加浓度为100 mg/L～120 mg/L；在对取水管线进行杀生剂及氯锭冲击投加时，对两台冷却塔也进行相应的杀生剂及氯锭冲击投加。

每年对冷却塔进行两次粘泥剥离剂的投加(粘泥剥离剂的投加时机选择在氯锭投加的次日)，以提高粘泥剥离的效果。

2 试验结果与讨论

2.1 贝类控制的加药灭杀试验结果与讨论

由试验结果图3～图5可以看出，方案1对实验贝类72 h的杀灭率：青口为100%、牡蛎为88%、藤壶为74%；方案2对实验贝类72 h的杀灭率：青口为100%、牡蛎为94%、藤壶为80%；方案3对实验贝类72 h的杀灭率：青口为100%、牡蛎为98%、藤壶为86%。实验方案呈现的特点是前8 h对贝类杀灭迅速，添加氧化性杀菌剂在后续的实验中效果显著，贝类死亡率随着氧化性杀菌剂投加时间的延长而升高。综合实验结果，方案3对贝类的控制效果最好，决定以此方案对电厂系统进行实验验证。

2.2 系统运行实践结果与讨论

执行新的杀生方案后，在不影响海水淡化系统运行的情况下，循环水及凝汽器系统的海生物得到有效控制。系统运行实践新的杀生方案后，凝汽器换热管、冷却塔立柱和旋转滤网状态得到显著改善。

可以看出，新的海生物控制方案效果明显，贝类大面积死亡且逐渐脱落；藻类死亡分解，对旋转滤网造成的压力减小；黏泥剥落效果明显，牺牲阳极能充分和机体及海水接触，凝气管壁洁净如新，换热效果优异。新的运行方案充分考虑了海生物生长繁殖周期特点，采用海生物预防控制技术，使得系统中的海生物始终被有效控制，显著地降低对系统造成的危害。少剂量多频次交替投加改善了单一药剂可能产生的海生物抗药性，使药剂充分接触海生物，最大发挥药剂作用，既不浪费药剂，同时也不会造成海洋生态系统污染。

3 结论

滨海电厂海水循环水系统具有海生物繁殖迅速等特点，若不能解决好此问题，将会直接影响电厂运行安全，并伴有一定的经济损失。研究和实践证明，相较于单一氧化型杀菌剂投加，每年5月～10月，在连续投加次氯酸钠的基础上，辅以每周冲击投加6 mg/kg～8 mg/kg的杀贝剂及每月冲击投加100 mg/kg～120 mg/kg的氯锭，对于海水循环冷却系统的微生物防治，可以起到很好的防控效果。