火電廠循環(huán)水監(jiān)督控制存在的問(wèn)題及建議

王 平，任漢濤，周慧波

(河北省電力研究院，石家莊 050021)

1 概述

循環(huán)水系統(tǒng)是火電廠最重要的冷卻系統(tǒng)，循環(huán)水系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，直接影響到機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于干除灰電廠，循環(huán)水系統(tǒng)的用水量約占電廠用水總量的70%以上。隨著水資源日益緊缺和國(guó)家環(huán)保政策的不斷嚴(yán)格，循環(huán)水的監(jiān)督控制顯得尤為重要。然而，由于污水、廢水、中水等不斷的回用到循環(huán)水系統(tǒng)中，使得循環(huán)水水質(zhì)及其控制條件日趨復(fù)雜，這就給原本脆弱的循環(huán)水監(jiān)督提出了更高的要求。

2 火電廠循環(huán)水監(jiān)督控制的現(xiàn)狀

火電廠機(jī)組參數(shù)不斷提高、中水回用日益普遍，電廠對(duì)循環(huán)水的控制要求也越來(lái)越嚴(yán)格，在這種形勢(shì)的推動(dòng)下火電廠的循環(huán)水監(jiān)督也逐步趨于標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化和規(guī)范化。目前大多火電廠都十分重視循環(huán)水的監(jiān)督和控制工作，河北省南部電網(wǎng)化學(xué)監(jiān)督要求對(duì)于新建或者改變工藝(水質(zhì)改變、藥劑改變或者處理方式改變)的火電廠循環(huán)水處理系統(tǒng)均應(yīng)由有資質(zhì)單位進(jìn)行中試試驗(yàn)后方可投入工業(yè)生產(chǎn)。

然而電力體制改革和廠網(wǎng)分開(kāi)后，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，不同集團(tuán)電廠間的溝通和技術(shù)協(xié)作渠道顯得不足，煤價(jià)的上漲使發(fā)電成本逐年攀升，因此電廠不得不挖潛增效。為了降低成本，有些電廠不惜降低循環(huán)水處理藥劑的品質(zhì)，減少殺菌劑的用量；為了降低建設(shè)投資，某些污水回用于循環(huán)水系統(tǒng)的電廠簡(jiǎn)化預(yù)處理工藝，降低了設(shè)備腐蝕防護(hù)等級(jí)。

另外，由于中水回用的發(fā)展十分迅速，許多電廠對(duì)中水回用后循環(huán)水的處理、監(jiān)督和控制技術(shù)還未全面掌握，缺乏對(duì)殺菌滅藻與循環(huán)水系統(tǒng)防垢、防蝕針對(duì)性、系統(tǒng)性的研究，加之運(yùn)行過(guò)程中有效的監(jiān)測(cè)手段尚不完善、電廠對(duì)藥劑廠商的依賴性較強(qiáng)，致使循環(huán)水處理控制指標(biāo)的制定缺乏實(shí)用性和操作性。

3 存在的問(wèn)題

3.1 監(jiān)督控制標(biāo)準(zhǔn)匱乏

經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，我國(guó)火電廠化學(xué)工作者已逐漸掌握和摸索出一些行之有效的循環(huán)水試驗(yàn)、檢測(cè)，特別是監(jiān)督和控制的規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)公式，但直到目前，針對(duì)火電廠的循環(huán)水系統(tǒng)監(jiān)督管理的標(biāo)準(zhǔn)還比較匱乏，有些標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)性和操作性還不夠強(qiáng)。

GB 50050-2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》是目前最為全面和有效的循環(huán)冷卻水處理執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，它從原水的預(yù)處理、循環(huán)水的阻垢、緩蝕、殺菌等方面，對(duì)循環(huán)水的控制處理和控制指標(biāo)作了要求，其適用涵蓋了鋼鐵、發(fā)電、煉油等各個(gè)行業(yè)，能夠指導(dǎo)各行業(yè)的循環(huán)水處理和監(jiān)督控制。但由于其標(biāo)準(zhǔn)適用范圍的廣泛性，使得其在監(jiān)控指標(biāo)的測(cè)試掌控方面缺乏對(duì)火電廠循環(huán)水系統(tǒng)處理的針對(duì)性，且規(guī)范中對(duì)循環(huán)水的有些指標(biāo)控制尚停留在具體數(shù)值的控制方式上(如：鈣硬度小于200 mg/L等)，而不是給出水質(zhì)結(jié)垢或腐蝕的計(jì)算、判定公式或以試驗(yàn)結(jié)果為判定依據(jù)，這種絕對(duì)值式的控制顯然不能適用于所有的情況和中水回用后的復(fù)雜水質(zhì)(有些地方的中水本身鈣硬度就超過(guò)200 mg/L，而且實(shí)踐證明其可在火電廠循環(huán)水系統(tǒng)中安全使用)。

3.2 濃縮倍率監(jiān)測(cè)困難

電廠采用污水、中水和廢水作為循環(huán)水的水源，這些水成分復(fù)雜，且其流量和水質(zhì)均隨時(shí)間、季節(jié)的變化很大，特別是氯離子和各種離子比例也不盡相同，甚至相差很大，所以，單憑檢測(cè)循環(huán)水中氯離子含量來(lái)判斷濃縮倍率已不太準(zhǔn)確。同時(shí)，由于菌藻滋生給系統(tǒng)帶來(lái)麻煩，火電廠循環(huán)水系統(tǒng)必須定期加入一定量的殺菌劑進(jìn)行殺菌滅藻處理，而常用的有效氧化型殺菌劑以氯系殺菌劑為主，采用氯系殺菌劑(特別是次氯酸鈉)則無(wú)疑會(huì)給系統(tǒng)帶入大量的氯離子，進(jìn)而影響氯離子的測(cè)定和濃縮倍率的計(jì)算。

3.3 疏水管道腐蝕嚴(yán)重

腐蝕是不可避免的，但腐蝕是可以控制的。對(duì)于火電廠的循環(huán)水系統(tǒng)，腐蝕、結(jié)垢和菌藻滋生并列為三大主要問(wèn)題。20世紀(jì)90年代以前，火電機(jī)組的換熱器材料大多以銅質(zhì)為主，輸水管道以普通碳鋼(如20G和Q235等)為主。但那時(shí)循環(huán)水的水質(zhì)較好、濃縮倍率控制較低、水質(zhì)的侵蝕性不強(qiáng)，雖然也曾發(fā)生過(guò)由于保護(hù)和控制不當(dāng)使銅管腐蝕損壞，但是經(jīng)過(guò)摸索、研究，人們已經(jīng)掌握了有效預(yù)防銅管腐蝕破壞的方法和途徑。

當(dāng)前火電機(jī)組飛速發(fā)展，循環(huán)水的水質(zhì)日趨惡劣，濃縮倍率不斷提高，銅管已經(jīng)不能再抵抗當(dāng)前水質(zhì)的侵蝕，所以多數(shù)新建電廠選擇了不銹鋼作為凝汽器換熱器的材料。然而，目前火電廠的循環(huán)水輸水管道仍然采用普通碳鋼(如20G和Q235等)進(jìn)行設(shè)計(jì)，且沒(méi)有有效的防腐，這就造成在短期內(nèi)管道的腐蝕嚴(yán)重。況且由于輸水管道多埋于地下、很少檢查，問(wèn)題難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)。實(shí)踐表明：在采用中水(或類(lèi)似中水)作為循環(huán)水補(bǔ)充水的火電廠中，若以普通碳鋼(如20G和Q235等)管道作為輸水管道設(shè)計(jì)運(yùn)行，如未采取適當(dāng)?shù)姆栏胧疃?年將會(huì)發(fā)生腐蝕破壞。因此，在火電廠的循環(huán)水運(yùn)行管理中，大多數(shù)管理者往往只重視了凝汽器的腐蝕而忽視了輸水管道腐蝕的嚴(yán)重后果。

4 建議

4.1 轉(zhuǎn)化現(xiàn)有成果為標(biāo)準(zhǔn)

在過(guò)去長(zhǎng)期的電廠生產(chǎn)試驗(yàn)過(guò)程中，摸索到了許多循環(huán)水處理和控制的經(jīng)驗(yàn)公式(如：ΔA、ΔB等)和數(shù)據(jù)，但許多方法還停留在內(nèi)部自控階段。由于未形成完成的標(biāo)準(zhǔn)體系，這些經(jīng)驗(yàn)公式還不能有效和廣泛的被應(yīng)用。因此，必須加強(qiáng)對(duì)成果的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用，使一些真正實(shí)用且具操作性的方法和監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)得到應(yīng)用，從而進(jìn)一步提高火電廠的循環(huán)水處理監(jiān)控水平。同時(shí)，還應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)循環(huán)水監(jiān)督控制方面的研究，提出更加合理可靠和方便實(shí)用的控制方法。

4.2 改進(jìn)濃縮倍率監(jiān)測(cè)方法

針對(duì)濃縮倍率的測(cè)試不準(zhǔn)確或影響因素多的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)許多科研機(jī)構(gòu)也都嘗試采用一些行之有效的方法，如以電導(dǎo)率、鈉離子、二氧化硅等參數(shù)來(lái)代替氯離子進(jìn)行測(cè)定和計(jì)算，建議有類(lèi)似問(wèn)題的火電廠可根據(jù)自身水質(zhì)特點(diǎn)和藥品情況嘗試采用這些方法進(jìn)行濃縮倍率的測(cè)定。另外，火電廠還可以通過(guò)對(duì)殺菌劑的篩選選擇非氯型殺菌劑，減少其對(duì)氯離子測(cè)定的影響來(lái)提高濃縮倍率數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。然而，上述這些方法在目前還都處于研究階段，且其方法適用性尚未得到大范圍試驗(yàn)的驗(yàn)證，沒(méi)有進(jìn)行推廣和使用。

在長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中，通過(guò)對(duì)多家電廠循環(huán)水處理工藝進(jìn)行研究后認(rèn)為，實(shí)行總量控制是解決目前循環(huán)水監(jiān)督控制的有效方法。所謂總量控制，就是對(duì)水中的主要成垢物質(zhì)(如鈣、鎂、硬度、堿度)或造成腐蝕的主要指標(biāo)(如含鹽量等)進(jìn)行絕對(duì)數(shù)值上的控制，使其各項(xiàng)指標(biāo)均控制在試驗(yàn)確定的范圍內(nèi)，逐漸淡化以濃縮倍率作為控制參數(shù)(可作為監(jiān)測(cè)指標(biāo))的概念。根據(jù)這種方法，無(wú)論補(bǔ)充水的水質(zhì)如何變化或氯離子是大是小，只要硬度、堿度和含鹽量等控制指標(biāo)均不超過(guò)試驗(yàn)所確定的安全運(yùn)行數(shù)據(jù)就可以放心運(yùn)行，而不用擔(dān)心濃縮倍率

超標(biāo)或結(jié)垢、腐蝕問(wèn)題的發(fā)生。實(shí)踐證明，采用總量控制的方法既方便了現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行控制又使水資源得到最大限度的合理使用，節(jié)約資金，保證了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4.3 采取輸水管道防腐蝕措施

要解決循環(huán)水輸水管道的防腐問(wèn)題，可從源頭上著手，一是降低水質(zhì)腐蝕性，二是提高管道的防腐等級(jí)，包括材料本身和防腐處理工藝。各地區(qū)的水質(zhì)腐蝕特性千差萬(wàn)別，一旦選址確定，設(shè)計(jì)水源就基本確定，無(wú)法改變水源水質(zhì)，因此降低水質(zhì)腐蝕性不易實(shí)現(xiàn)。對(duì)于提高管道的防腐等級(jí)而言，提高管道材料本身材質(zhì)等級(jí)(如不銹鋼等)，無(wú)論是從經(jīng)濟(jì)上還是從加工工藝上都不現(xiàn)實(shí)。因此，采用有效措施，對(duì)管道進(jìn)行防腐處理是解決循環(huán)水輸水管道腐蝕的最佳方法。

為了有效保護(hù)碳鋼系統(tǒng)、水泥和木質(zhì)構(gòu)件，最大限度地減緩腐蝕，在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中應(yīng)嚴(yán)格控制循環(huán)水的pH值。視情況采用殺菌滅藻及粘泥剝離處理有效防止微生物的滋生，做好循環(huán)冷卻水系統(tǒng)阻垢、防腐及殺菌工作，有效保證機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對(duì)于新建機(jī)組和腐蝕性強(qiáng)的水質(zhì)，要對(duì)碳鋼管道內(nèi)部進(jìn)行涂層處理(如：噴鋁并涂刷環(huán)氧樹(shù)脂、采用TH系列涂料處理)、碳鋼襯塑、采用Ni-P鍍、襯膠或進(jìn)行滲鋁技術(shù)等防腐處理，以及增加陰極保護(hù)或外加電流電化學(xué)保護(hù)等處理措施。

值得注意的是，對(duì)于采用中水回用處理的循環(huán)水系統(tǒng)要從電廠的設(shè)計(jì)之初就考慮管道的防腐。如果到生產(chǎn)運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題后再采取措施，進(jìn)行施工和改造不僅會(huì)增加費(fèi)用，而且施工難度會(huì)很大。

5 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)中水回用后火電廠循環(huán)水監(jiān)督控制中存在的標(biāo)準(zhǔn)匱乏、濃縮倍率監(jiān)測(cè)困難、輸水管道腐蝕嚴(yán)重等問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)從標(biāo)準(zhǔn)成果的轉(zhuǎn)化入手，確立阻垢離子總量控制的思路，切實(shí)從工程之初就注意做好管道的防腐，把好運(yùn)行監(jiān)測(cè)控制關(guān)，注重在實(shí)踐中持續(xù)改進(jìn)，不斷提高循環(huán)水安全運(yùn)行管理水平。

循環(huán)水的監(jiān)督控制直接關(guān)系到火電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。加強(qiáng)循環(huán)水的處理、監(jiān)督和管理工作對(duì)保證機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有十分重要的意義。開(kāi)展火電廠循環(huán)水系統(tǒng)的監(jiān)督控制方法和技術(shù)研究仍是今后一段時(shí)間需要認(rèn)真研究的主要課題之一。

本文責(zé)任編輯:王洪娟