電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)水及零排放技術(shù)研究

康阿青

（中冶東方工程技術(shù)有限公司，山東 青島 266000）

現(xiàn)階段，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，電力行業(yè)的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，而在電廠生產(chǎn)過(guò)程中主要應(yīng)用水資源提供動(dòng)力，但是淡水資源作為不可再生能源卻處于日漸緊缺的狀態(tài)，很大程度影響電廠生產(chǎn)。所以在電廠生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)該進(jìn)行循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和零排放技術(shù)的應(yīng)用，其可以有效地提高循環(huán)冷卻水的利用率，減少對(duì)水資源的消耗，進(jìn)而為電廠創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 循環(huán)冷卻水節(jié)水的重要性

早期建設(shè)的電廠采用水力除灰渣系統(tǒng)，循環(huán)水的排污水常用于水力除灰渣系統(tǒng)，雖然做到了廢水綜合利用，但電廠耗水指標(biāo)并沒(méi)有明顯減少。近期建設(shè)的電廠，為了節(jié)約水資源，多采用干式除灰渣系統(tǒng)，相比較于早期建設(shè)的電廠，除灰渣系統(tǒng)用水量大大減少，但為了減少外排水，大量的循環(huán)水排污水需要另覓利用的途徑。例如：2×660MW超臨界凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，夏季循環(huán)水系統(tǒng)用水量為122600m3/h，蒸發(fā)損失為1.5267%，風(fēng)吹損失為0.05%：兩項(xiàng)耗水量為1933m3/h，再加上排污水量，每小時(shí)排水超過(guò)2500m3/h。以上數(shù)據(jù)充分說(shuō)明了電廠是一個(gè)耗水大戶，因此選擇合適的循環(huán)冷卻水方案非常關(guān)鍵，既可以保證循環(huán)冷卻水系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，又能大量節(jié)約水資源，減少環(huán)境污染。

2 電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)水及零排放技術(shù)要點(diǎn)分析

2．1 循環(huán)冷卻水旁濾池節(jié)水技術(shù)

循環(huán)水通過(guò)換熱器會(huì)產(chǎn)生大量的懸浮物質(zhì)，經(jīng)過(guò)沉降會(huì)聚集在裝置底部，或附著于金屬壁上，不僅會(huì)影響傳熱效果，甚至?xí)?duì)裝置造成腐蝕，所以必須要對(duì)循環(huán)水進(jìn)行處理。通常使用的方法就是增加排污量，但是需要補(bǔ)充大量的水源，這樣一來(lái)就增加了水資源的消耗。而循環(huán)水旁濾過(guò)濾法主要將循環(huán)水系統(tǒng)中部分冷卻水分流出來(lái)進(jìn)行過(guò)濾，將渾濁物體清除后排出，再將過(guò)濾后較為純凈的水送回循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，其不僅能降低循環(huán)水的濁度，還能起到良好的節(jié)水作用。

2．2 實(shí)施高濃縮倍數(shù)循環(huán)冷卻水節(jié)水成套技術(shù)，提高循環(huán)冷卻水濃縮倍數(shù)

某化工研究設(shè)計(jì)院研制出高濃縮倍數(shù)循環(huán)冷卻水節(jié)水成套技術(shù)，不僅提升了冷卻水的重復(fù)利用率，還極大地減少了污水排放量。某電廠應(yīng)用此技術(shù)需構(gòu)建11000t/h循環(huán)量的冷卻水系統(tǒng)節(jié)水示范裝置，可對(duì)冷卻水中阻垢分散劑劑量、pH、電導(dǎo)率等進(jìn)行自動(dòng)控制，經(jīng)過(guò)3a多的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)考核，其碳鋼腐蝕率小于0.03mm/a，污垢黏附速率低于10mm，污垢熱阻小于1.22×10-4m2·K/W，濃縮倍數(shù)5.0~5.5，異養(yǎng)菌數(shù)小于1×105mL-1，總硬+總堿為1600mg/L，所有控制指標(biāo)都符合標(biāo)準(zhǔn)，并達(dá)到了世界最先進(jìn)的節(jié)水水平。電廠應(yīng)用節(jié)水成套新技術(shù)獲得的效果是顯而易見(jiàn)的，不僅達(dá)到了節(jié)水的目的，還創(chuàng)造了更高的經(jīng)濟(jì)效益。該技術(shù)已在該市各大電廠得到了普遍的應(yīng)用，每年可節(jié)省3.0×107t的水資源，并減少了污水的排放量，為電廠帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)通過(guò)提高循環(huán)冷卻水的濃縮倍數(shù)，便可降低補(bǔ)水量及排污量，從而達(dá)到更好的節(jié)水效果。循環(huán)水的含鹽量與補(bǔ)充水含鹽量的比值稱之為濃縮倍數(shù)。在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，濃縮倍數(shù)作為衡量冷卻水循環(huán)利用率的主要標(biāo)準(zhǔn)，濃縮倍數(shù)高代表冷卻水循環(huán)利用率越高，而補(bǔ)充量和排放污量也會(huì)隨之降低，只要促使冷卻水的濃縮倍數(shù)上升，便能夠起到很好的節(jié)水效果，進(jìn)而促使經(jīng)濟(jì)效益的最大化。所以采用高濃縮倍數(shù)循環(huán)冷卻水處理技術(shù)可起到節(jié)水減排的功效。然而一旦濃縮倍數(shù)增加，循環(huán)水的含鹽量也會(huì)上升，從而增加凝汽器的腐蝕程度。通過(guò)添加酸、穩(wěn)定劑、石灰，或弱酸性氫離子交換樹(shù)脂處理技術(shù)，便可促進(jìn)循環(huán)冷卻水濃縮倍數(shù)的增加，從而降低污水排放量。

2．3 電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的自動(dòng)加藥控制技術(shù)

對(duì)于電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)而言，冷卻水裝置的運(yùn)行還不夠穩(wěn)定，再加上外界溫度、濕度存在較大的波動(dòng)，冷卻水的濃縮倍數(shù)水質(zhì)等也存在著較大的變化，如通過(guò)人工控制難以獲得滿意的結(jié)果，所以為了保證冷卻水的水質(zhì)得到合理、有效的控制，便可應(yīng)用自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)。其技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于：水質(zhì)穩(wěn)定可控性極高，運(yùn)行過(guò)程更加經(jīng)濟(jì)、節(jié)約；節(jié)省藥劑的投放量，還能確保其發(fā)揮出良好的效用；科學(xué)增加循環(huán)水濃縮倍數(shù)，降低對(duì)水資源的消耗。

2．4 空氣冷卻技術(shù)

電廠建設(shè)處于水資源較為匱乏的地區(qū)，或在氣候條件比較適合的地域，可對(duì)空氣冷卻技術(shù)進(jìn)行合理、有效的應(yīng)用，所以空氣冷卻技術(shù)是一種以空氣取代水的冷卻介質(zhì)的冷卻方式，主要是汽輪機(jī)的排汽直接進(jìn)入空氣冷凝器，用空氣來(lái)冷卻，空氣與蒸汽進(jìn)行熱交換，所需的冷卻空氣通常由機(jī)械通風(fēng)方式來(lái)提高，從而避免水汽過(guò)多蒸發(fā)。

2．5 循環(huán)冷卻水的零排污技術(shù)

近年來(lái)工業(yè)總用水量與日俱增，對(duì)于循環(huán)冷卻水的應(yīng)用方面存在著巨大的潛力。當(dāng)前在電廠生產(chǎn)中主要通過(guò)提升濃縮倍數(shù)的方式進(jìn)行節(jié)水，但是隨著濃縮倍數(shù)的上升，就會(huì)增加循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢、腐蝕的概率，為了解決此問(wèn)題又開(kāi)始添加水穩(wěn)劑來(lái)降低腐蝕結(jié)垢的可能性。而循環(huán)冷卻水的零排污具體操作為：提高濃縮倍數(shù)到5~6運(yùn)行，循環(huán)水系統(tǒng)便可減少污水的排放；若濃縮倍數(shù)達(dá)到5~6依然有少量污水進(jìn)行排放，便將污水通過(guò)凈化處理后作為補(bǔ)充水送回循環(huán)水系統(tǒng)中，繼而保證循環(huán)水系統(tǒng)的零排放。為了減少電廠成本的投入，最好的應(yīng)用方式就是將廢水實(shí)施生化處理，再進(jìn)行深度處理后送回循環(huán)水系統(tǒng)中，能夠達(dá)到更加經(jīng)濟(jì)、節(jié)約的零排污效果。

2．6 補(bǔ)水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

對(duì)電廠循環(huán)冷卻水進(jìn)行節(jié)能節(jié)水工作，可以保護(hù)環(huán)境提升系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境效益，在補(bǔ)水系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能措施主要是指，對(duì)系統(tǒng)供水進(jìn)行補(bǔ)給。一般情況下，循環(huán)系統(tǒng)中的補(bǔ)水主要由廠房?jī)?nèi)部建設(shè)中的供水泵供給，這一時(shí)期，循環(huán)水具有水質(zhì)優(yōu)良，水溫適中等優(yōu)點(diǎn)，這樣補(bǔ)給水可以直接進(jìn)入塔之后的洗水池中，形成一個(gè)新系統(tǒng)的水動(dòng)力。在城市建設(shè)中，冷卻系統(tǒng)中的水主要來(lái)自城市供水，城市輸水管網(wǎng)的壓力一般按0.3MPa設(shè)計(jì)，可以滿足循環(huán)水的補(bǔ)給壓力需求。這樣就是不需要對(duì)這些廢水進(jìn)行加壓處理，可直接做一項(xiàng)循環(huán)水進(jìn)入整體系統(tǒng)中。據(jù)資料顯示，通過(guò)對(duì)補(bǔ)水系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能，可以比傳統(tǒng)工作節(jié)省眾多能量，在很大程度上降低整體能量的損耗。所以說(shuō)，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)中的補(bǔ)水進(jìn)行優(yōu)化，可以降低系統(tǒng)運(yùn)行的壓力，降低補(bǔ)水所消耗的電能，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的作用。

3 電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)水效果實(shí)踐分析

某一大型電廠，每年生產(chǎn)所需水資源為3500t，其循環(huán)水資源主要由廠邊的2個(gè)大型水庫(kù)提供，生活用水則來(lái)自于城市用水管道，每年需求量為650t。近兩年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)電能需求量的提高，該大型電廠增設(shè)了1臺(tái)發(fā)電機(jī)，并將其納入到原來(lái)的發(fā)電機(jī)組當(dāng)中，在經(jīng)過(guò)一番仔細(xì)的分析之后，該大型電廠的技術(shù)人員總結(jié)出：如果按照原來(lái)的生產(chǎn)方式對(duì)水資源進(jìn)行利用，那么每年生產(chǎn)所需的水資源將會(huì)增加1400t，而由此產(chǎn)生的生產(chǎn)成本則會(huì)比原來(lái)提高29.5%，這樣龐大的一個(gè)數(shù)據(jù)，對(duì)于電力企業(yè)來(lái)說(shuō)，比較不樂(lè)觀。因此，為了降低電力生產(chǎn)成本，該大型電廠的技術(shù)人員從循環(huán)冷卻水入手，采用了化學(xué)處理法以及交換處理法，對(duì)循環(huán)水進(jìn)行了科學(xué)的處理，且他們還依照循環(huán)冷卻水的實(shí)際情況，制定了周期性處理目標(biāo)。在隨后一年的時(shí)間之內(nèi)，該大型電廠對(duì)循環(huán)冷卻水進(jìn)行了8次有效地處理，并在年后，對(duì)這一年內(nèi)所用到的生產(chǎn)水資源進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)：該年度內(nèi)，用于生產(chǎn)的水資源總共3040t，較之前相比下降了37.9%，循環(huán)冷卻水的利用率較原來(lái)相比，提升了37.6%；其次，從生產(chǎn)成本的角度上來(lái)看，該年度內(nèi)，由于循環(huán)冷卻水利用率的提高，該大型電廠的生產(chǎn)成本較之前相比，下降了29.6%?？梢?jiàn)，該大型電廠在對(duì)循環(huán)冷卻水的處理措施進(jìn)行合理應(yīng)用之后，其產(chǎn)生的節(jié)水效果是非常明顯的。因此，為了提高電廠水資源的利用率，也為了降低電廠的生產(chǎn)成本，我國(guó)各大分段電廠應(yīng)當(dāng)依照其生產(chǎn)的實(shí)際要求及其建廠規(guī)模的大小，合理選用循環(huán)冷卻水處理措施。這樣才可以讓循環(huán)冷卻水處理措施發(fā)揮出最大的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電廠循環(huán)冷卻水處理的實(shí)施效果，不僅影響著電廠的生產(chǎn)效率，還與我國(guó)節(jié)水政策的執(zhí)行效果有著最為緊密的聯(lián)系。所以一定要對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)水及零排放技術(shù)進(jìn)行深入研究和分析，科學(xué)合理地處理循環(huán)冷卻水。