中水在線指標監(jiān)測系統(tǒng)在火電廠的應用

齊燕

摘 要：越來越多的火力發(fā)電企業(yè)嘗試使用中水作為電廠循環(huán)冷卻水的補充水，對于循環(huán)系統(tǒng)水質(zhì)指標的監(jiān)測提出了更高的要求。

關鍵詞：電廠;中水;化學儀表;在線監(jiān)測

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.159

1 引言

水是人們生活和國民經(jīng)濟建設中不可缺少的重要資源，是不可替代的物質(zhì)。隨著經(jīng)濟的發(fā)展、人口的增長和人們物質(zhì)文化生活水平的提高，世界各地對水的需求在日益增長，水資源短缺問題日益突出。在國家環(huán)境保護要求的不斷提高和企業(yè)降本增效的需求下，水資源的合理利用已成為各大型工業(yè)企業(yè)關注的重點問題。越來越多的火力發(fā)電企業(yè)已經(jīng)開始嘗試使用中水（城鎮(zhèn)污水處理廠的二級處理水）經(jīng)過深度處理后作為電廠循環(huán)冷卻水的補充水，以降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高火電廠的效益。由于中水的水質(zhì)較復雜，對于循環(huán)系統(tǒng)水質(zhì)指標的監(jiān)測提出了更高的要求。

2 中水回用對火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的影響

2.1 中水的水質(zhì)特點

中水為污水處理廠經(jīng)二級生物化學處理后達到排放標準的排放水，其水質(zhì)介于上水與下水之間，主要用于供給工業(yè)生產(chǎn)、城市綠化、市政用水等，達到緩解水資源緊張問題的目的。中水中仍含有包括原態(tài)污染物、中間反應物和最終反應物等殘留的污染物，其有機物含量及氨氮含量遠高于自然界水質(zhì)，且油類物質(zhì)、色度、磷、鹽等含量均較高。在實際使用中，有時還會存在化學需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、氨氮含量和色度等指標超標的現(xiàn)象[1]，在回用中可能會造成對工業(yè)系統(tǒng)產(chǎn)生一定的不利影響。由于由于其水源復雜，不確定因素多，水質(zhì)指標變化時間、持續(xù)時間及變化幅度均不可預知，因此不適宜使用定時取樣化驗的方法進行監(jiān)測。

2.2 中水回用對火電廠循環(huán)冷卻水的影響

中水對于火電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)影響主要有以下幾個方面：

2.2.1 設備腐蝕

各種腐蝕對循環(huán)水系統(tǒng)的金屬材料和水泥構件的使用壽命、安全性有著較大的影響。主要有以下幾個方面：（1）氨氮發(fā)生亞硝化、硝化反應后pH值下降導致對系統(tǒng)產(chǎn)生酸性腐蝕。（2）高有機物含量造成細菌大量繁殖，產(chǎn)生的生物腐蝕。（3）高含鹽量造成的電化學腐蝕等。

2.2.2 管道結垢

具體如下：（1）有機物含量過高造成的細菌和藻類生長，形成大量的粘泥沉積在熱備中。（2）高堿度下鈣鎂離子在熱交換器表面形成的碳酸鈣等硬垢。（3）懸浮物促進微生物繁殖，產(chǎn)生生物粘泥。（4）部分懸浮物成為鈣鎂離子的誘發(fā)晶核，促進結垢。

2.3 安徽省能源集團皖能合肥發(fā)電有限公司中水系統(tǒng)概況

安徽省能源集團皖能合肥發(fā)電有限公司采用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，該系統(tǒng)補給水擁有兩路水源，一路為新鮮水，一路為中水，可通過調(diào)整進水閥開度調(diào)節(jié)兩路水源的供水量。根據(jù)兩路水源的使用情況和監(jiān)測指標，向冷卻塔中加入相應比例的阻垢劑和緩蝕劑，降低中水對系統(tǒng)水質(zhì)的影響，同時通過加入硫酸控制循環(huán)冷卻水的pH值。

2.4 中水系統(tǒng)的化學儀表配置

由于中水供水的污水處理廠對水源只檢測CODCr、NH3-N、TP三個主要指標，且采樣時間為每3小時一次，皖能合肥發(fā)電有限公司無法通過污水廠數(shù)據(jù)對中水指標實現(xiàn)實時監(jiān)測?？紤]中水的水質(zhì)特點和對火電廠設備的影響，為保證能夠?qū)χ兴笜诉M行及時準確的監(jiān)測和調(diào)整，公司增加了一系列的儀表，用于實時監(jiān)測水質(zhì)指標的變化，并以此作為調(diào)整加藥量及補給水配比的參考依據(jù)。

2.4.1 循環(huán)冷卻水指標情況

皖能合肥發(fā)電有限公司采用閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，循環(huán)冷卻水設計水質(zhì)指標見表1。

2.4.2 化學儀表設置情況

為測量中水來水水質(zhì)，系統(tǒng)加裝取樣裝置一套。取樣裝置從中水進水口處取水樣，通過取樣泵送至取樣裝置，經(jīng)恒溫，送至各表計。表計配置如下：

（1）在線濁度儀，測量范圍：（0-200）NTU，用于監(jiān)測水中懸浮物。懸浮物會引起一些設備的堵塞現(xiàn)象，它的大小決定了設備維護或更換的時間。（2）在線pH分析儀，測量范圍：（0.00～14.00）pH;用于監(jiān)測中水來水pH。（3）在線電導率分析儀，用于監(jiān)測水中總的含鹽量即各種離子的總和。（4）在線硬度分析儀，測量范圍：（10～1000）mg/L;用來監(jiān)測水的硬度。（5）BOD分析儀，測量范圍：（0～35）mg/L;用來監(jiān)測水的生化需氧量：（BOD），生化需氧量或生化耗氧量（五日化學需氧量）。（6）在線CODCr分析儀，測量范圍：（0～35）mg/L;用來監(jiān)測水的化學需氧量。（7）在線氨氮分析儀，測量范圍：（0.1～1000）ppm;用來檢測廢水中氨氮，包括氨水形成的氨氮和無機氨形成的氨氮。（8）在線總磷分析儀，測量范圍：總磷：（0.01～5.0）mg/L（以磷計）;用來檢測水中各種形態(tài)磷的總量，即水樣經(jīng)消解后將各種形態(tài)的磷轉(zhuǎn)變成正磷酸鹽后測定的結果，以每升水含磷毫克數(shù)計算。（9）在線余氯分析儀，測量范圍：（0.01～5） mg/L;監(jiān)測余氯的含量。（10）在線TDS分析儀，測量范圍：TDS （0.01—5000）ppm;檢測水中的總?cè)芙庑怨腆w，TDS 值代表了水中溶解物雜質(zhì)含量， TDS 值越大，說明水中的雜質(zhì)含量越大。所有表計通過4～20mA信號遠傳至水處理系統(tǒng)，運行值班人員可在線監(jiān)視。為保證循環(huán)水水質(zhì)，系統(tǒng)還在凝汽器循環(huán)水側(cè)進口處配置了在線監(jiān)測儀表。一是在安裝了2塊pH表，參與循環(huán)水硫酸加藥泵的PID調(diào)節(jié)，實時調(diào)整硫酸泵加藥頻率，二是安裝了一塊余氯表，用于在線監(jiān)測余氯指標，便于調(diào)整殺菌劑的加藥量。

3 應用情況分析

3.1 出現(xiàn)的問題及解決方案

基于中水水質(zhì)特性，中水監(jiān)測設備和取樣管路堵塞和結垢現(xiàn)象比較嚴重，定期維護的頻次高于其他化學儀表。

為保證化學儀表測量穩(wěn)定性，當管路運行差壓增加0.1MPa或水樣流量計流量下降達20%以上時，由維護人員對采樣系統(tǒng)進行化學清洗及保養(yǎng)。整個過程為：（1）完成系統(tǒng)內(nèi)被清洗的各腐蝕產(chǎn)物，結垢物的定性、定量分析。（2）把不參與清洗的設備和機器要加臨時短管，接臨時旁路或盲板盲死等措施與清洗系統(tǒng)分開。（3）水力沖洗（試壓、檢漏）。水沖洗的目的是用大量的水盡可能沖刷掉系統(tǒng)中的灰塵、泥沙、金屬腐蝕產(chǎn)物等疏松的污垢，同時檢查系統(tǒng)有無滲漏、氣阻和死角情況，有問題及時處理。沖洗時，高點注滿，低點排放，并控制進出水平衡。沖洗水速度一般1.0m/s左右，進出水濁度差小于5ppm，濁度曲線趨于平緩時，沖洗結束。（4）殺菌滅藻清洗。其目的是殺死系統(tǒng)內(nèi)的微生物，并將表面附著的生物粘泥剝離脫落。 排盡沖洗物后，注水充滿系統(tǒng)循環(huán)，加入適量的殺菌滅藻劑后循環(huán)清洗，當系統(tǒng)內(nèi)的濃度達到平衡時，即可結束。（5）脫脂清洗。除去系統(tǒng)內(nèi)的防銹油、油脂及其它有機高分子化合物，使絡合過程中的作用成分更均勻，徹底地同清洗對象的內(nèi)壁接觸，從而促進鐵銹、銅銹等金 屬氧化物的溶解。清洗過程中，脫脂液流速不應小于0.6m/s。測試脫脂液的堿度，含油量，溫度等曲線趨于平緩而可結束脫脂。如無或少量油脂，則省略該步驟。（6）絡合清洗。目的是利用某些高分子聚合物的對金屬離子的高度選擇性而只與金屬的離子發(fā)生絡合反應，生成溶解度極高的金屬絡合物，從而促進了鐵銹、銅銹及其它金屬氧化物和鹽垢溶解，而對金屬基體無任何損害。清洗過程中，清洗溶液流速不小于0.6m/s。藥劑一般采用：洛合清洗劑、緩蝕劑、促進劑、濕潤劑、滲透劑、還原劑。（7）洗后水沖洗，除去殘留的洛洗液和系統(tǒng)脫落的固體顆粒，以使沉淀在短管內(nèi)的雜質(zhì)、殘液排除。（8）鈍化/預膜處理。目的是形成鈍化膜，防銹防腐，一般采用鈍化劑、預膜劑。（9）人工清洗檢查。清除沉積在過濾器、低處彎管處的各類不溶的固體雜粒如石子、泥砂等。（10）復位檢查。檢查完畢后，拆除或隔離臨時系統(tǒng)，臨時盲板，將水樣系統(tǒng)復位至正常狀態(tài)，以備調(diào)試后啟用。

3.2 產(chǎn)生的效益

中水在線監(jiān)測裝置能及時、準確的反應中水水質(zhì)變化，并能將水質(zhì)變化情況記錄在控制系統(tǒng)中。該系統(tǒng)一方面為循環(huán)補水調(diào)整和中水加藥提供依據(jù)。當中水水質(zhì)變化時，值班人員能及時通過改變加藥量、切換水源、改變中水進水量比例等方法保證循環(huán)冷卻水品質(zhì)，保障了設備的安全。另一方面，通過對中水來水指標監(jiān)測和記錄，當發(fā)現(xiàn)來水指標異常時，也可及時提醒供水單位進行調(diào)整。

通過設置中水在線監(jiān)測裝置、循環(huán)水入口水質(zhì)在線監(jiān)測裝置，結合一些人工定時監(jiān)測指標，皖能合肥發(fā)電有限公司循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的水質(zhì)得到了較好的保證。

4 結論

中水作為發(fā)電廠循環(huán)水補水，基于其水質(zhì)特點，在實際使用中存在許多問題，中水水質(zhì)在線監(jiān)測裝置對促進中水回用技術的合理使用有著重要的意義。中水在線監(jiān)測裝置提高了運行值班員對中水水質(zhì)的在線監(jiān)測能力，降低了中水水源品質(zhì)變化對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的影響，緩解了中水資源利用與中水對設備的損害之間的矛盾。

參考文獻：

[1]張忠浦，王麗輝.淺談城市中水回用于火力發(fā)電廠[J].中小企業(yè)管理與科技，2012（19）：163.