中水在電廠循環(huán)水系統(tǒng)的應(yīng)用

張新娟

（大唐灞橋熱電廠，陜西 西安 710038）

1 概述

大唐灞橋熱電廠2×300MW機(jī)組于2008年底投產(chǎn)，循環(huán)水系統(tǒng)為開式循環(huán)冷卻系統(tǒng)，凝汽器管材為TP316L不銹鋼?；鹆Πl(fā)電廠是用水大戶，按照國家發(fā)改委《關(guān)于燃煤電站項(xiàng)目規(guī)劃和建設(shè)有關(guān)要求的通知》中“在北方缺水地區(qū)新建，擴(kuò)建電廠禁止取用地下水，嚴(yán)格控制使用地表水，鼓勵(lì)利用城市污水處理廠的中水或其他廢水，以達(dá)到節(jié)水的目標(biāo)”的要求，循環(huán)水補(bǔ)充水設(shè)計(jì)為城市中水。市政污水處理廠二級生化處理是以去除環(huán)境污染因子，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)為目的，而作為電廠循環(huán)補(bǔ)充水的中水水質(zhì)指標(biāo)必須滿足GB/T 19923-2005《城市污水再生利用 工業(yè)用水水質(zhì)》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為此污水處理廠對供往灞橋熱電廠的中水進(jìn)行了深度處理，其工藝為：二級處理出水→澄清池（加混凝劑、助凝劑）→砂濾池→清水池（加氯）→清水泵→電廠。

2 使用中水后循環(huán)水存在的主要問題

中水雖然經(jīng)過了深度處理，但由于處理工藝的局限性，微生物、COD、無機(jī)鹽離子、氨氮等雜質(zhì)含量仍較高，補(bǔ)入循環(huán)水系統(tǒng)后，隨著循環(huán)水的濃縮，將產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢、微生物過量繁殖等不利因素。

2.1 堿度、鈣離子、氯離子

循環(huán)水中的堿度主要以碳酸氫根的形式存在，進(jìn)入凝汽器后隨著溫度的升高，會(huì)與鈣離子生成碳酸鈣，附著于凝汽器管壁，影響傳熱，并有產(chǎn)生垢下腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，影響安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益。氯離子屬于強(qiáng)腐蝕性離子，隨著循環(huán)水的濃縮，易加劇管材表面的垢下腐蝕和點(diǎn)蝕，嚴(yán)重時(shí)可造成管道穿孔。不銹鋼在高氯離子濃度的介質(zhì)中容易出現(xiàn)晶間腐蝕，TP316L不銹鋼管材容忍的氯離子濃度應(yīng)不超過1000mg/L，使用時(shí)應(yīng)注意控制，確保機(jī)組安全運(yùn)行。

2.2 氨氮

氨氮對循環(huán)水系統(tǒng)影響很大。（1）投加的殺生劑產(chǎn)生HOCL，氨可與之結(jié)合生成NH2CL、NHCL2等，降低氯的殺菌效果，增加殺生劑的用量，使運(yùn)行成本增高。（2）氨是微生物的營養(yǎng)物質(zhì)，使循環(huán)水中微生物大量繁殖。（3）氨在硝化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌的作用下生成和，使循環(huán)水pH降低，造成系統(tǒng)酸性腐蝕。

2.3 微生物

中水與其他水源不同之處在于，前期處理過程是通過活性污泥法利用細(xì)菌分解有機(jī)物，進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)之后，其攜帶的微生物在長期恒定的較高溫度條件下迅速大量滋生，如不加以控制，就會(huì)造成菌藻大量繁殖、產(chǎn)生生物粘泥和污垢的現(xiàn)象，對設(shè)備產(chǎn)生許多危險(xiǎn)因子：減小凝汽器通流面積，增加水流阻力；降低換熱器的傳熱效率；產(chǎn)生垢下腐蝕，嚴(yán)重者造成管材穿孔，設(shè)備泄漏。

2.4 COD

COD作為微生物的主要營養(yǎng)源，促進(jìn)微生物的生長，其排泄的粘性產(chǎn)物會(huì)堆積、吸附其他雜質(zhì)，最終影響傳熱和造成污垢。

3 循環(huán)水處理及運(yùn)行管理

循環(huán)水處理的工作應(yīng)兼顧阻垢、緩蝕、殺菌滅藻處理，通過模擬實(shí)驗(yàn)，制定科學(xué)、切實(shí)可行的處理方案。

3.1 緩蝕阻垢處理

采用加硫酸和緩蝕阻垢劑聯(lián)合處理進(jìn)行防腐防垢。加硫酸的作用是把水中部分碳酸氫根的堿性中和掉，維持循環(huán)水中的碳酸鹽硬度不超過它的極限碳酸鹽硬度以防止結(jié)垢。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，運(yùn)行中控制循環(huán)水堿度≤7mmol/L，pH在8.3～8.7之間。

通過藥劑選型和工業(yè)實(shí)驗(yàn)后，選用含有磺酸鹽共聚物、多元羧酸共聚物、有機(jī)膦酸鹽等成分的緩蝕阻垢劑，對循環(huán)水系統(tǒng)中的CaCO3、Ca3PO4、MgSiO3垢具有明顯的的阻垢分散效果，同時(shí)多種緩蝕劑復(fù)配，具有協(xié)同效應(yīng)，緩蝕效果良好。從圖3-1和3-2可以看出，硬度濃縮率與氯離子濃縮倍率變化基本保持一致，說明阻垢效果良好。凝汽器管加工的四個(gè)試環(huán)，分別懸掛于循環(huán)水中兩個(gè)月和五個(gè)月，其中腐蝕速率最大為0.00085mm/a，均小于GB 50050—2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》中小于0.005mm/a的要求。

3.2 殺菌滅藻處理

氧化型殺菌劑的殺菌效果好于非氧化型殺菌劑，而非氧化型殺菌劑的抑菌效果好于氧化型殺菌劑，采用氧化型和非氧化型殺菌劑交替處理，一方面可以避免微生物產(chǎn)生抗藥性，另一方面殺菌滅藻與粘泥剝離相互結(jié)合，既能徹底殺滅微生物，又能清除粘泥，清潔金屬表面，有利于緩蝕阻垢。氧化性殺菌劑次氯酸鈉每天投加一次，維持凝汽器出口余氯在0.3～0.8mg/L一小時(shí)；非氧化性殺菌劑夏季二十天投加一次，冬季三十天投加一次，每次2噸。跟蹤監(jiān)測顯示，循環(huán)水細(xì)菌總數(shù)在 1.8×104個(gè)/mL以下，滿足 GB 50050—2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》不大于1×105個(gè)/mL的標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 運(yùn)行管理

（1）加強(qiáng)中水水質(zhì)監(jiān)督，當(dāng)中水指標(biāo)超過GB/T 19923-2005《城市污水再生利用 工業(yè)用水水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，及時(shí)聯(lián)系污水處理廠采取措施，改善水質(zhì)，遇水質(zhì)劣化情況嚴(yán)重時(shí)可減少或停止補(bǔ)充中水，啟用備用水源（來自125MW機(jī)組經(jīng)預(yù)處理后的地表水）。

（2）進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)確定循環(huán)水運(yùn)行水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)，在滿足GB 50050—2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》要求的前提下，確定更加適合本廠實(shí)際情況的水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)。

（3）嚴(yán)格控制循環(huán)水指標(biāo)，特別是堿度、硬度、氯離子、濃縮倍率和總磷，當(dāng)中水水質(zhì)波動(dòng)時(shí)，及時(shí)調(diào)整硫酸、緩蝕阻垢劑加入量以及排污量。中水水質(zhì)有較大變化時(shí)，通過模擬實(shí)驗(yàn)及時(shí)調(diào)整循環(huán)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

（4）定期監(jiān)測循環(huán)水COD，防止因其含量過高而加快微生物的繁殖。

（5）保證膠球清洗裝置每天一次正常投運(yùn)，這是保證凝汽器管表面清潔的必要手段，它可以及時(shí)清除泥砂、粘泥以及軟垢，有效避免凝汽器管的垢下腐蝕和微生物腐蝕。

（6）機(jī)組檢修時(shí)清理水塔內(nèi)淤泥，減少循環(huán)水中懸浮物含量，提高循環(huán)水清潔度，同時(shí)不給微生物滋生提供有利環(huán)境。

（7）氨氮含量超標(biāo)時(shí)處理方案：減少或停止加酸，密切監(jiān)視循環(huán)水pH，根據(jù)水質(zhì)可適當(dāng)加入堿化劑，防止酸性腐蝕；考慮氨氮會(huì)抵消次氯酸鈉殺菌效果，可加大非氧化性殺菌劑用量，抑制菌藻過量繁殖。

4 結(jié)論

（1）大唐灞橋熱電廠2×300MW機(jī)組循環(huán)冷卻水使用中水的成功運(yùn)行，按單臺機(jī)組補(bǔ)水量400噸/小時(shí)計(jì)算，每年可節(jié)約自然水資源700萬噸，在廢水再利用、節(jié)約水資源、保護(hù)環(huán)境等方面意義重大。

（2）中水水質(zhì)波動(dòng)較大，有必要定期進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)各項(xiàng)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是否切合實(shí)際運(yùn)行工況，根據(jù)需要調(diào)整控制標(biāo)準(zhǔn)，確保阻垢、緩蝕效果。

（3）中水微生物含量較高，應(yīng)采用不同類型的殺菌滅藻劑交替處理，以避免其出現(xiàn)耐藥性而削弱殺菌劑的功能。在考察殺菌滅藻效果的同時(shí)，應(yīng)考慮剝離粘泥的功效。

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[3]肖作善，施燮鈞，王蒙聚.熱力發(fā)電廠水處理（第三版）.北京.中國電力出版社，2000.6

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