火電廠冷卻塔填料堵塞原因及預防

徐來彬 杭志瑩

摘要：火電廠循環水系統的正常運行對機組的經濟性影響較大，循環水溫度直接影響凝汽器背壓，每升高一度影響供電煤耗約1克。因此做好循環水系統的運行是節能運行的重要工作。

關鍵詞：填料堵塞

經濟性

原因分析

1概述

冷卻塔是用水作為循環冷卻劑，從系統中吸收熱量排放至大氣中，降低水溫的裝置。某發電廠裝機容量為2X320MW機組，1996年9月兩臺機組先后投入運行，循環水系統一直運行正常。2020年2月發現#2循環水溫度比#l循環水溫度偏高2攝氏度。4月29日對停機后的#1、#2機組冷卻塔進行了檢查，發現#2機組冷卻塔外圍區域下層舊填料存在大面積堵塞現象，2019年新換填料有少量白色薄垢，中間位置未發現堵塞。冷卻塔塔底有大量淤泥。

2原因分析

2.1#2冷卻塔填料外觀檢查情況

填料板沉積物，較為疏松，很容易用手碾碎。經拍打后沉積物極易脫落（見圖3拍打后的填料）。用稀鹽酸浸泡沉積物，冒出大量氣泡，說明沉積物很可能含有大量碳酸鹽，遇酸反應放出CO2。期間下過一次小雨，經過小雨沖淋后堵塞物明顯脫落（見圖4雨淋后的填料和沉積物）。

2.2填料沉積物成分分析

5月26日，#2機組冷卻塔填料垢樣分析報告見表l：

2.3沉積物生成原因分析

從表1可知，#2塔填料沉積物中，鈣、硅、鋁的含量排位前三，根據冷卻塔的實際運行環境可以判斷：沉積物中含有CaCO3垢，約占三分之一，主要來自循環水中碳酸鹽硬度成分Ca（HCO3）2的結垢析出。硅和鋁來自于土壤的主要成分SiO2和AlzO3，部分來源于生水中的懸浮物，部分來源于空氣中的浮塵被冷卻塔水流洗滌進入循環水中。灼燒失重達35.1%說明冷卻塔填料的沉積物中含有較多的有機物，來自于循環水在長期運行過程生成的生物粘泥。

#2機組循環水運行化驗報表，主要水質指標平均值見表2：

根據表2，觀機組循環水除pH值8.85稍有偏高以外，其它指標沒有明顯異常。

冷卻塔配水方式為均勻配水，該方式下噴淋到填料各處的水量是均勻的，所以流經填料的冷卻水水速在水平截面上的分布可近似看作是均勻的。經過模擬實驗得出無風情況下化學反應污垢熱阻分布圖（如圖5無風情況下化學反應污垢熱阻分布圖）。可以看出在冷卻塔中心和最外圍區域容易結垢，正常運行下，要考慮主要側風的影響。

2019年初，循環水加藥管堵塞，凝汽器、冷卻塔填料出現結垢，從填料堵塞沉積物成分分析報告中也可以反映出，部分堵塞物為結垢造成。

循環水采用的殺菌滅藻方式為：連續式投加氧化性殺菌劑（二氧化氯），結合沖擊式投加非氧化性殺菌劑。在2016年以前用于循環水沖擊式殺菌的非氧化性殺菌劑為1227（十二烷基二甲基芐基氯化銨），2017年至今改為使用異噻唑啉酮。相比異噻唑啉酮，1227具有更好的粘泥剝離效果。

為循環水泵電耗，將循泵改成高低雙速循泵，氣溫低時采用低速循泵。為了提高冷卻塔的冷卻能力，降低循環水溫度，采用一機雙塔的運行方式，對于單臺冷卻塔來講，循環水量和流速都降低明顯，循環水大都在中心部位噴淋，不能達到冷卻塔周邊，不利于沉積物的脫落。

為了提高工業水的利用率，全廠廢水及反滲透濃水經過工業廢水泵輸送至進水反應器，經過澄清過濾后作為循環水補充水，工業廢水泵出口管道與虹吸濾池出口有連通門，閥門經過長期運行腐蝕穿孔，出現內漏情況，造成大量渾濁的工業廢水直接補人冷卻塔。此閥門內漏比較隱蔽，雖然發現循環水發渾但一直未找到原因，時間持續月20天，從表2中可以看到循環水濁度最大到119.8NTU。

其他原因還包含：全廠的酸堿再生廢水主要通過廢水處理站直接回收至循環水系統，也對填料結垢造成一定的影響。生活污水經過處理后補充至循環水造成循環水有機物增多，根據以前運行經驗，冬季停止殺菌設備的運行，造成有機物滋生。

根據以上情況，分析認為：觀機組循環水系統在長期運行過程中，由于水中微生物和懸浮物的存在，冷卻塔填料上逐漸生成生物粘泥，但由于近兩年使用的殺菌劑（異噻唑啉酮）的粘泥剝離效果相對較差，也未投加專用的粘泥剝離劑，使得填料上的粘泥積累較多。此外，#2機組循環水pH值略有偏高（查閱2019年循環水水質分析報表，2019年平均值約8.85），水質存在一定的結垢傾向，綜合種種原因首先在冷卻塔填料的下層發生了結垢，最終形成了填料板上垢、泥同時存在的現象。

3預防措施

改進非氧化性殺菌劑的配方，增加粘泥剝離劑，提高粘泥剝離效果。進行沖擊性殺菌時退出一機雙塔運行方式，保證冷卻塔填料有充分水量，均勻分布到各個部位。

循環水殺菌工作應常年進行，選用兩種或以上種類的殺菌劑，交替使用。建議采用氧化型殺菌劑和非氧化型殺菌劑交替使用的殺菌方式。日常選用氧化型殺菌劑，控制循環水余氯為0.1-0.5mg/L范圍內，根據季節變化調整加藥量，夏季余氯控制在高限，冬季控制在低限。氧化型殺菌劑采用連續加入方式，使用一段時間后，沖擊式加入非氧化型殺菌劑。

適當增加循環水加酸量，將循環水的pH值控制在8.5～8.7范圍內。

全面加強對循環水的水質監督，確保各項指標在期望值控制范圍內;應密切監督機組凝汽器端差變化情況。

機組有檢修機會時，及時對冷卻塔塔池進行清淤，防止塔池內的淤泥、填料碎片等雜物污染整個循環水系統。

當更換循環水阻垢緩蝕劑時，委托具有一定資質的第三方試驗研究單位重新進行循環水處理工藝動態模擬試驗，確認阻垢性能是否滿足要求。