中水在電廠循環水系統的應用

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機組于2008年底投產，循環水系統為開式循環冷卻系統，凝汽器管材為TP316L不銹鋼。火力發電廠是用水大戶，按照國家發改委《關于燃煤電站項目規劃和建設有關要求的通知》中“在北方缺水地區新建，擴建電廠禁止取用地下水，嚴格控制使用地表水，鼓勵利用城市污水處理廠的中水或其他廢水，以達到節水的目標”的要求，循環水補充水設計為城市中水。市政污水處理廠二級生化處理是以去除環境污染因子，達到排放標準為目的，而作為電廠循環補充水的中水水質指標必須滿足GB/T 19923-2005《城市污水再生利用 工業用水水質》相關標準，為此污水處理廠對供往灞橋熱電廠的中水進行了深度處理，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 使用中水后循環水存在的主要問題

中水雖然經過了深度處理，但由于處理工藝的局限性，微生物、COD、無機鹽離子、氨氮等雜質含量仍較高，補入循環水系統后，隨著循環水的濃縮，將產生腐蝕、結垢、微生物過量繁殖等不利因素。

2.1 堿度、鈣離子、氯離子

循環水中的堿度主要以碳酸氫根的形式存在，進入凝汽器后隨著溫度的升高，會與鈣離子生成碳酸鈣，附著于凝汽器管壁，影響傳熱，并有產生垢下腐蝕的風險，影響安全運行和經濟效益。氯離子屬于強腐蝕性離子，隨著循環水的濃縮，易加劇管材表面的垢下腐蝕和點蝕，嚴重時可造成管道穿孔。不銹鋼在高氯離子濃度的介質中容易出現晶間腐蝕，TP316L不銹鋼管材容忍的氯離子濃度應不超過1000mg/L，使用時應注意控制，確保機組安全運行。

2.2 氨氮

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

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菌分解有機物，進入循環水系統之后，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，就會造成菌藻大量繁殖、產生生物粘泥和污垢的現象，對設備產生許多危險因子：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；產生垢下腐蝕，嚴重者造成管材穿孔，設備泄漏。

2.4 COD

COD作為微生物的主要營養源，促進微生物的生長，其排泄的粘性產物會堆積、吸附其他雜質，最終影響傳熱和造成污垢。

3 循環水處理及運行管理

循環水處理的工作應兼顧阻垢、緩蝕、殺菌滅藻處理，通過模擬實驗，制定科學、切實可行的處理方案。

3.1 緩蝕阻垢處理

采用加硫酸和緩蝕阻垢劑聯合處理進行防腐防垢。加硫酸的作用是把水中部分碳酸氫根的堿性中和掉，維持循環水中的碳酸鹽硬度不超過它的極限碳酸鹽硬度以防止結垢。根據實驗，運行中控制循環水堿度≤7mmol/L，pH在8.3～8.7之間。

通過藥劑選型和工業實驗后，選用含有磺酸鹽共聚物、多元羧酸共聚物、有機膦酸鹽等成分的緩蝕阻垢劑，對循環水系統中的CaCO3、Ca3PO4、MgSiO3垢具有明顯的的阻垢分散效果，同時多種緩蝕劑復配，具有協同效應，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試環，分別懸掛于循環水中兩個月和五個月，其中腐蝕速率最大為0.00085mm/a，均小于GB 50050—2007《工業循環冷卻水處理設計規范》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生抗藥性，另一方面殺菌滅藻與粘泥剝離相互結合，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；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。跟蹤監測顯示，循環水細菌總數在 1.8×104個/mL以下，滿足 GB 50050—2007《工業循環冷卻水處理設計規范》不大于1×105個/mL的標準。

3.3 運行管理

（1）加強中水水質監督，當中水指標超過GB/T 19923-2005《城市污水再生利用 工業用水水質》標準時，及時聯系污水處理廠采取措施，改善水質，遇水質劣化情況嚴重時可減少或停止補充中水，啟用備用水源（來自125MW機組經預處理后的地表水）。

（2）進行模擬實驗確定循環水運行水質控制標準，在滿足GB 50050—2007《工業循環冷卻水處理設計規范》要求的前提下，確定更加適合本廠實際情況的水質控制標準。

（3）嚴格控制循環水指標，特別是堿度、硬度、氯離子、濃縮倍率和總磷，當中水水質波動時，及時調整硫酸、緩蝕阻垢劑加入量以及排污量。中水水質有較大變化時，通過模擬實驗及時調整循環水水質標準。

（4）定期監測循環水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，這是保證凝汽器管表面清潔的必要手段，它可以及時清除泥砂、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）機組檢修時清理水塔內淤泥，減少循環水中懸浮物含量，提高循環水清潔度，同時不給微生物滋生提供有利環境。

（7）氨氮含量超標時處理方案：減少或停止加酸，密切監視循環水pH，根據水質可適當加入堿化劑，防止酸性腐蝕；考慮氨氮會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 結論

（1）大唐灞橋熱電廠2×300MW機組循環冷卻水使用中水的成功運行，按單臺機組補水量400噸/小時計算，每年可節約自然水資源700萬噸，在廢水再利用、節約水資源、保護環境等方面意義重大。

（2）中水水質波動較大，有必要定期進行實驗室模擬實驗，檢驗各項水質標準是否切合實際運行工況，根據需要調整控制標準，確保阻垢、緩蝕效果。

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

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