火电厂循环冷却水处理系统的现状分析

火电厂循环冷却水处理系统的现状分析

贾小蕊海霞杜大海张燕

(内蒙古丰泰发电有限公司内蒙古自治区呼和浩特市010010)

摘要：循环冷却水系统是火电厂水量最大、水质最为复杂的用水系统，系统运行的稳定性对电厂安全经济运行具有重要影响。本论文结合呼和浩特电厂循环冷却水系统特点，介绍了循环冷却水处理系统原理、所采用技术和添加药剂的性能等相关信息，为呼和浩特电厂循环冷却水运行管理提出了适当的改进建议。

关键词：火电厂；循环冷却水；水处理

一、循环冷却水系统及水质影响因素

1.1循环冷却水系统介绍

冷却水系统通常可以分为直流冷却水系统和循环冷却水系统，循环冷却水系统又可分为敞开式循环冷却水和密闭式循环冷却水系统两种。目前，北方地区新建电厂多采用密闭式循环冷却水系统，这对于缓解干旱、半干旱地区用水紧张有很大作用。

1.2敞开式循环冷却水系统

在敞开式循环冷却水系统中，冷却水由循环冷却水泵送入凝汽器内进行热交换，升温后的冷却水经冷却塔冷却后，流入冷却塔底部水池，再由循环冷却水泵送入凝汽器中循环使用。

此系统的特点是：有CO2损失和盐类浓缩，易产生结垢和腐蚀问题；水中有充足的溶解氧，有一定光照，再加上温度适宜，有利于微生物的滋生；由于冷却水在冷却塔内洗涤空气，会增加粘泥的生成。

1.3密闭式循环冷却水系统

密闭式循环冷却水系统中的热水是经间接冷却变为冷水，再返回系统循环使用的。密闭式系统的补充水常用软化水、除盐水或冷凝液，因而结垢的可能性很小。主要的任务是防止腐蚀。系统的防腐蚀措施一般是选择合适的缓蚀剂一次投入水中，维持一定含量，处理方法相对简单。

二、循环冷却水系统面临的主要问题及危害

2.1凝汽器管结垢问题

污垢有沉积垢、颗粒垢、化学反应垢、腐蚀垢、生物垢和结晶垢等多种类型。凝汽器管内存在污垢会造成能源的巨大浪费和惊人的经济损失。

2.2凝汽器管腐蚀问题

凝汽器铜管的腐蚀可以分为三大类：均匀腐蚀、局部腐蚀、腐蚀破裂。凝汽器管的腐蚀，会造成大量贵金属的损耗，更为重要的是，凝汽器因腐蚀而泄漏所造成的损失，往往比上述损失还要大，因为热力设备的许多腐蚀、结垢问题，是由凝汽器管的泄漏引起的。

2.3循环水的微生物滋长问题

微生物通常可由两个途径进入冷却系统：一是补给水带入，二是冷却用空气带入。微生物的种类很多，在冷却系统中引起问题的微生物主要有三类：藻类、细菌和真菌。

循环冷却水系统的微生物危害包括腐蚀和粘泥两方面，与水垢和电化学腐蚀相比，其危害更大，而且它往往与水垢、电化学腐蚀混合在一起，互相促进。由于微生物对冷却水系统的危害相当严重，因此必须对其实施有效控制。

三、循环冷却水处理

3.1单纯加水稳定剂的循环冷却水处理法

目前对于阻垢剂作用机理的看法尚不统一，由于结垢本身就是一个复杂的过程，阻垢剂的介入使该过程变得更加复杂。因此，这方面的研究还需要做大量的工作。

3.2加酸的循环水处理方法

3.2.1加酸的作用机理

循环冷却水的加酸处理，经常采用硫酸，因为它便于贮存和运输。硫酸与水中碳酸盐反应的结果是将水中的碳酸盐硬度转变为非碳酸盐硬度CaSO4。因为CaSO4溶解度较大，所以能防止碳酸盐水垢和提高浓缩倍率，节约补充水量。另外，反应中生成的游离CO2，有利于抑制碳酸盐水垢剂。

3.2.2加碱的作用机理

石灰处理实质上是向水中投加消石灰，首先将消石灰配制成一定浓度的石灰乳液，然后投加到处理水中，石灰沉淀法不仅能有效的除去水中游离的CO2、碳酸盐硬度和碱度，而且还能除去一部分有机物、硅化合物及微生物，大大减小了结垢趋势，改善了水质，使浓缩倍率明显提高。

3.3补充水的弱酸树脂处理

利用弱酸树脂处理补充水，可以降低原水中碳酸盐硬度及相应的碱度，提高循环水浓缩倍率，又不会增加水中硫酸根离子。弱酸离子交换树脂具有交换容量大和再生容易的特点，利用这一特性，根据预期的浓缩倍率和原水水质情况，将全部或部分循环水的补充水(或部分循环水)通过弱酸离子交换树脂处理，可以达到降低循环水中碳酸盐硬度的目的。

四、实例分析

4.1现行循环冷却水处理方法

呼和浩特电厂水源碱度、硬度较高，又处于水源紧张地区，其处理方法从原来到现在已经过多次改进。现行处理方法为：补充水的全部弱酸离子交换树脂处理结合当冷却水盐份较高时再进行排污的复合处理方法。

4.2现行方法存在的问题

因为该地区属于缺水地区，所以对火电厂节水效果要求很高，且SO42-、Cl-浓度较高，要采用浓缩倍率较高的弱酸树脂处理。但全部弱酸树脂处理其水中的点蚀指标[HCO3-]/{[Cl-]+[SO42-]}（以mg/L计）的比值变得远远小于1，这很不利于点蚀的控制。因此，建议如果采用全部弱酸树脂处理水作为循环水补给水，就应辅以加缓蚀剂处理，以控制腐蚀。特别是在机组启动初期，循环水浓缩倍率较低时，加缓蚀剂至关重要。

4.3改进建议

4.3.1理对循环水的结垢和腐蚀平衡的要求，不像全部弱酸处理时那么苛刻，因而水质允许在一定范围内波动。另外，点蚀指标：[HCO3-]/{[CL-]+[SO42-]}（以mg/L计）比全部弱酸处理时大很多，这对控制点蚀很有利。因此，建议采用补充水部分弱酸树脂处理，再辅以加缓蚀剂处理，预计效果可能会更好。

4.3.2弱酸树脂交换进行一些改进。改进后的设备，由原来的单流式交换器改进为双流式交换器。这样，相当于把两个（单流式）弱酸树脂层共同装在一个（双流式）交换器内，并列运行，可使处理能力提高近一倍。双流式交换器优点如下：

（1）节省树脂用量约12.5%；

（2）再生剂利用率高，可节省硫酸约15%；

（3）自用水率由7%降至5%；

（4）出水水质更好；

（5）经济效益好（节省投资20%，降低年运行费14%，吨水比价由0.325元/m3水降至0.274元/m3水）。

4.3.3其独特的优势，如简单易行、运行费用低，能够实现“废物利用，以废治废”从而改善对环境的污染等，故此方法也可以加以考虑。

在水资源日益紧张、原水水质不断恶化的今天，研究新型水处理技术、开发新型水质稳定剂和高效复合配方、努力提高浓缩倍率以节约用水、加强自动控制技术的应用等成为循环冷却水处理发展的必然趋势。