火力發電廠循環冷卻水處理技術與運行監督

黃 飛

（陜西煤業化工集團神木電化發展有限公司，陜西榆林 719300）

中國是水資源嚴重短缺的國家，我國人均水資源擁有量只占世界人均占水量的1/4，我國不僅是水資源短缺緊張，并且還存在浪費水資源的現象，其中工業用水中的占比非常大。我國對于水資源緊張問題也提出了節約用水的措施，同時對工業用水也提出相應政策來進行約束用水。火力發電廠的用水一般是來源于江河等自然環境中的水資源，但是江河中的水存在著大量的泥沙與雜質，在使用過程中會出現管壁結垢現象，嚴重情況會造成工業事故鍋爐爆管的現象。

在循環冷卻水中還存在著一定的浪費水資源，當熱水與冷水融合時，降低熱量的同時會有部分水蒸氣揮發進入空氣中，時間久后損失的水量就較大。在工業用水中，火力發電廠更是用水大戶，占據工業用水的20%，水資源的循環利用對火電廠有著極其重要的意義，減少水資源浪費，可以實現廢水零排放[1]。循環冷卻水處理技術也對我國的社會經濟和環境保護都具有重要意義。

1 循環冷卻水系統

在火力發電廠工作中，會產生大量的熱量，這些熱量就需要介質進行散熱，以保證發電廠工作的正常運行。由于水是自然環境下的產物，成本較低，就作為傳熱介質進行散熱。在工業中，這種水質被稱為冷卻水，工業所需的冷卻水在工業用水中占比是較大的，為了節約用水和保護水資源，就發明出了循環冷卻水的系統，采取相應的降溫措施將水進行再循環利用，同時循環用水也是工業中節約用水的主要途徑。

發電廠現在需采用循環式供水，在這種系統中冷卻水循環使用，經過處理后的補給水注入到冷設備中，在火力發電廠中，冷卻設備一般是冷卻水塔或噴水池[2]。補給水由冷卻設備經過水泵提供給換熱器，同時熱水回流回到冷卻設備中，進行冷卻后再次循環使用。一般循環設備是安裝在機房內的，循環系統也是敞開式的，當熱水與冷水匯合時會出現水汽蒸發現象，必須要補給新水源，由于是江河水，水中雜質較多，在水蒸發后循環水在濃縮中就會出現結垢現象，補給的新水源就會產生稀釋作用，因此要定期進行排放冷卻水確保污垢的長期積累。還有一種封閉式的冷卻水系統，是采用循環水流動，通過風力對管壁散熱，除了換熱過程中出現泄漏情況，其他時間并不會改變水質，但若水中雜質鹽垢較多就要不定期對冷卻水進行軟化。

我國工業技術不斷進步，但是循環冷卻水系統的技術還有待提升。我國循環冷卻水的重復使用的效率較低，循環水濃縮倍數與發達國家相比還是有著較大的差距，循環水的濃縮倍數較低就會導致冷卻水的補給量大，同時排出量也是較大的，就會導致水資源的過度使用產生浪費現象。我國工業人員對循環冷卻水系統沒有足夠重視導致對系統的操作不是太過熟練，并對其理論知識也缺乏掌握，因此系統的能量消耗就過大，同時系統也要根據不同的季節進行調整。

2 循環冷卻水處理技術研究

在火力發電廠的生產過程中，用水量最大來源為冷卻水，冷卻水的處理就變成了工業生產中的重要問題[3]。對于水資源浪費問題我國應先完善處理方式，目前所掌握的水處理方式為石灰處理、軟化處理、加酸處理及殺菌處理。

2.1 石灰處理

石灰處理能有效減少循環冷卻水中的鹽垢，冷卻水結垢是因為冷卻水中的Ca2+、Mg2+和碳酸氫根所形成的，所以在冷卻水中加入石灰乳，可以有效去除水中游離的二氧化碳和碳酸鹽等物質，還能去除部分微生物，極大地降低了循環冷卻水的結垢現象。石灰處理得方法也較簡單，但是會消耗大量石灰，并且要求石灰純度要達到80%以上，石灰雖然不能減少水中的非碳酸鹽硬度，但這些物質也不會導致其在管壁結垢[4]。國內石灰的純度不夠并且循環冷卻水系統的不穩定，導致后期會出現沉淀現象，可能造成管道堵塞等現象，并且對循環水的濃縮倍率也沒有明顯提高，但相對也是節約水的一種方式。

2.2 殺菌處理

微生物生長的水溫一般在25～40℃，循環冷卻水系統所在的環境，也為微生物的生長和繁殖提供了好的條件，冷卻水是從江河或水庫引進的水資源，其中所富含的礦物質，并且在循環系統中工藝介質的泄漏及空氣中的大量細菌和充足的陽光都為微生物繁殖生長提供了良好的環境條件。微生物的繁殖對循環系統是有一定的危害，微生物在循環冷卻水中會引起管壁腐蝕，同時會使管壁出現結垢現象，降低熱量的傳導速度。冷卻水也要保證水的質量，但是微生物的長期繁衍就導致水質被污染，并且管壁被腐蝕出現結垢長期會造成堵塞管道，水質也會變差。所以控制微生物的繁殖也是循環冷卻水系統中的重要部分，我國對冷卻水的水質有一定的要求，想要達到國家的標準，就要做出相應的措施控制微生物的生長。

在工業生產中，循環冷卻水系統若要達到國家標準，就要做到對微生物進行控制，需要采用綜合有效的治理方式，其中主要任務是為了殺菌。殺菌可以選用殺菌劑，我國消滅微生物的滅菌劑各式各樣，種類繁多，據不完全統計能達到80多種。雖然種類繁多，但都為殺菌劑，所以大致可以分為三種，分別為氧化型殺生劑、非氧化型殺生劑以及金屬鹽類殺生劑。

氧化型殺生劑由于價格低藥效高的被大部分工廠普遍使用，但是隨著循環冷卻水系統的不斷優化，這種殺生劑就出現了局限性，氧化型殺生劑主要是通過氯為主，因為氯會污染環境，國家目前對環保的要求在逐漸提高，導致氯氣的使用率被降低。在氯被限制的同時，新一代的氧化劑出現了，溴和氯之間的殺菌機理非常相像，并且對環境的污染也相比氯好，殺菌效果相比氯也有過之而無不及，所以以溴為代表的氧化型殺生劑在殺菌中占重要地位。

非氧化型殺生劑的發展是由于殺生劑中含有氮，這種有機化合物在堿性的水中有著殺菌滅菌的作用，科學家在創造殺生劑時也通過多方面的化學實驗發現季銨鹽在水中可以吸附部分微生物，滲透到微生物體內進行消滅。國家也在研究新式殺生劑使其能更好地控制微生物的繁殖，其中我國近幾年對電化學水處理方式的不斷優化和發展，使我國殺菌方法也在不斷突破自我。

還有一種是金屬鹽類殺生劑，早期使用的銅鹽和汞鹽，銅的化合物中含有硫酸銅，使用硫酸銅的殺菌歷史也比較悠久，硫酸銅對微生物的殺生作用較強，能破壞微生物中的細胞結構，導致細胞死亡。汞的化合物中含有有毒物質，并且滲透性強，能對微生物起到很好的殺菌效果，但同時汞中有毒物質對動植物也是有害的，所以要盡量減少汞的使用[5]。

2.3 加酸處理

當循環冷卻水的堿度過高時，通常是向補給水中加入硫酸，加酸處理時要控制好酸的用量，硫酸具有腐蝕效果，如果大量使用酸，循環冷卻水系統就會遭到破壞。適量使用硫酸可以降低冷卻水中的堿含量，及時做到除垢效果，同時還能提高循環水的濃縮倍率。我國目前工業技術不斷進步，還有離子交換處理方式、阻垢劑處理、軟化處理和穩定劑處理方式。

3 循環水監督處理任務

根據循環水補給水水質的特點，我國要將冷卻水的濃縮倍率進行提升，發達國家中的濃縮倍率在4～6，而我國濃縮倍率僅為2～3，我國應加強對濃縮倍率的提升，綜合分析濃縮倍率控制在5左右是最適宜的。由于我國工業技術的不完善，根據目前實際情況，近期內各火力發電廠應進行逐步提升，首先要將濃縮倍率控制在3以上。

首先我國火力發電廠應對循環冷卻水系統除垢技術進行提升，由于循環系統發動機過大，停機除垢會對工廠造成損失，同時會影響附近地區的供電情況，這種停機除垢情況不合理，要尋找合理的除垢方式進行除垢，提前抑制結垢現象的發展。

由于地球但水資源緊張，可以將城市污水進行處理后作為循環水補水使用，污水經過三級處理后還是會含有微生物細菌以及部分化學物質，這些物質隨著污水進入到循環系統中會使水質變差，同時污水中的化學物質會加快循環系統冷卻器或凝汽器的腐蝕，這就使得污水重復利用得不償失[6]。在使用污水前應對所能想到的問題進行研究探索，在得到解決后可將污水進行再次利用。

我國火力發電廠中的殺菌方式一般是使用氯作為殺菌劑進行殺菌，隨著我國空氣質量的降低，環境污染的加劇，同時氯對環境也會造成一定污染，要相應減少氯的使用。隨著城市污水的回用，補給水也遭到有機物的污染，并且對循環冷卻水采用穩定處理時，水中堿含量較高，堿含量過高就需要殺菌劑進行殺菌，氯有污染環境，就需要使用其他殺菌劑進行殺菌，在節約用水時也要保護環境。

我國現在所需的循環水處理藥劑都是小型企業生產的，沒有統一的生產基地，而且小型企業或者鄉鎮企業的技術含量也較低，企業中的管理水平低下也導致產品的質量不穩定有時不達標。針對這種情況，我國應實施定點生產，選用大型企業生產，同時提高技術水平和管理水平，降低藥劑的不穩定性。

4 結語

隨著我國對環保及節約用水的重視，對工業中循環冷卻水系統處理技術的要求也越來越高。在工業中需更加重視火力發電廠循環冷卻水系統的處理技術，應達到我國對節能減排、安全環保的要求。同時工業技術在生產過程中也需要注意對工廠的水質進行檢測，看是否符合循環冷卻水使用標準，并且要加強對水質的檢測，將循環冷卻水的指標控制在合格范圍內。還要對循環水產生的污垢進行采集，為調整水管理方案進行充分的調查及準備。