火力发电厂城市中水回用工艺及问题对策

火力发电厂城市中水回用工艺及问题对策

黄志豪孙倩倩

（华北水利水电大学河南郑州450045）

摘要：火力发电厂水消耗量非常巨大，以2×600MW火力发电厂为例，如冷却水采用闭式循环方式，年用水量约为2000万m3，而循环冷却水占整个火力发电厂生产总用水量的2/3。此外，火力发电厂循环冷却水补水水源使用城市中水，，通过选择正确的水处理工艺，严格控制补水标准，完全能够满足火力发电厂补水需求，同时将创造更大的社会效益、经济效益和环境效益。

关键词：火力发电厂；城市；水回用；工艺；问题

引言

火电厂生产耗水量巨大，做好城市中水回用，提高水资源的重复利用效率，可以大幅度降低水资源消耗。城市中水回用需要严格依据火电厂水资源需求规模，用水使用应遵循“梯级利用”原则，根据水源品质合理用水，选择可行的处理工艺，同时做好结垢和腐蚀的防范工作，保证生产用水的安全性，达到经济效益、社会效益与环境效益的最大化。

1火力发电厂节水和中水回用的必要性

在我国，随着燃煤电厂电力生产技术和机组容量的增加，不仅大力促进我国电力工业的发展，也对我国经济建设的发展奠定了坚实的基础。随着火电厂建设的不断扩大，生产过程中水的消耗也在迅速增加，电厂用水作为一个巨大的产业，直接影响我国资源的优化配置，还会影响社会的可持续发展。当前，中国面临日益严重的水资源问题，火电厂应该在生产过程中建立循环用水的概念，通过在电力生产过程中树立节水意识，优化供水设备运行模式，提高电厂节水的效果。其中，利用城市中水作为火电厂循环冷却水的补充水是一个重要组成部分。由于城市中水中氨氮和有机质含量较高，如果去除不彻底，将会对金属管道造成腐蚀，所以在确保火电厂节水的同时，选择合理高效的中水回用工艺，既可以将城市中水变废为宝，又能减轻城市水资源的负担，同时还具有可观的经济效益和社会环境效益。

2火电厂循环冷却水特性

火电厂冷却水循环过程中，循环水中含有许多镁离子、钙离子、硫酸根离子等，由于冷却器中热量传递和传质交换，增加了离子对冷却器的悬浮物和固体溶解性，导致杂物、可溶性气体在水循环系统中结垢，对冷却设备产生腐蚀，严重影响火力发电生产的安全性和经济性。

2.1结垢

2.2主要由于盐分浓缩和CO2的散失，造成水中的碳酸钙沉积结垢，影响了换热器的传热效率，影响循环冷却水系统运行，严重的还会造成安全事故。

2.3腐蚀

2.4淋水过程中造成水中的溶解氧含量增加，加强了水的腐蚀性，对热唤起和管道等设施产生腐蚀。

2.5污垢

循环冷却水系统中悬浮物、大气中杂志的沉积物、腐蚀剥落物及其它各种杂质在水体中沉淀形成污垢。因结垢和污垢所产生的沉积物对循环冷却系统的运行构成较大安全威胁，因此，循环冷却水处理的问题主要是做好腐蚀和沉积物防控。

3火电厂中水工艺分析

3.1石灰-混凝法

石灰-混凝澄清处理工艺是将石灰乳加入到水中，实现与水中的碳酸盐发生反应，从而生成碳酸钙和氢氧化镁沉淀，降低中水的硬度和碱度。同时，为减少碳酸盐硬度的残留量，现实中常常将石灰软化与混凝沉淀一并进行处理，在混凝过程中所产生絮凝可以吸附石灰处理中的胶体物质，成为大颗粒而沉淀，并除去硬度，这时水中的胶体物质和悬浮物会被沉淀物形成的晶核或吸附物所网捕，被改变形态后从水中分离，从而实现澄清处理。

3.2膜处理法

全膜法（IMT）技术是近年来火电厂中水处理中应用较广的一项技术，它集合了电渗析技术和离子交换技术的优势，利用电渗析极化使水电离产生氢离子和氢氧离子，实现树脂再生。另外，也克服了电渗析过程中由于发生极化而不能深度脱盐的不足。全膜法处理火电厂中水能够实现连续工作，减少了废液的排放等不足。

3.3MBR膜处理后回用

MBR膜生物反应器工艺是一种十分高效的污水处理系统，它把膜分离技术与生物反应器工艺有机结合起来，常规生化池工艺中的二沉池被膜分离技术所替代，实现了较好的处理效果。一般情况下，MBR工艺分为超滤单元和生化反应池两个组成部分，火电厂中的超滤回流液经好氧生物硝化作用后，生成有机氮和氧化氨氮，转化为硝酸盐和亚硝酸盐，最终经反硝化池污泥作用，还原超滤膜具有一定的使用寿命，且具有一定的使用周期，超过使用周期则不可继续使用，所以，在对超滤膜技术进行研发时，应着力对超滤膜的使用寿命进行研究，并加强超滤膜的清洗技术，一般的超滤膜只能清洗1次或2次，不能反复清洗，所以，超滤膜成本较高。如果能研发出可反复清洗的超滤膜，能有效降低成本，减少超滤膜使用的经费，且更加节约资源能源，使超滤膜技术更加环保。

3.4着重建设超滤膜组合技术

超滤膜组合技术是最为理想的水处理技术，由于其成本过高而容易搁浅，超滤膜组合技术没有广泛应用于环境工程水处理建设之中。所以，在超滤膜技术未来的发展进程中，还应着重对组合技术进行研发，加强超滤膜组合技术的合理性，同时，保障超滤膜技术的质量，为超滤膜技术带来更多的发展契机.

4中水回用过程中需要注意的问题

火电厂循环冷却水处理所遇到的主要问题是腐蚀和沉积物。在采取相关工艺，处理污水实现中水回用时，要注意解决好循环冷却水中水回用的阻垢和防腐蚀工作。

4.1阻垢工艺

城市中水回用于火电厂循环冷却水系统，容易产生设备结垢，影响回用效果。采取的阻垢工艺主要有：石灰处理与添加复合水质稳定剂处理相结合工艺；弱酸离子交换处理与添加复合水质稳定剂相结合，以及加硫酸调pH值与添加复合水质稳定剂处理相结合工艺等。其中，石灰处理+复合水质稳定剂处理工艺针对中水的特性，通过石灰澄清混凝过滤工艺处理，既可以去除中水硬度，又可以达到灭菌、去除悬浮物以及脱色的目的。因阻垢药剂的选择不同，对循环水阻垢工艺效果的影响也不同，这要根据不同水质特点以及凝汽器材质的特点，既要考虑经济性，又要兼顾实际应用效果，目前应用较多的阻垢剂主要是有机磷系，如烃基乙叉二磷酸（HEDP）、氨基三甲叉膦酸（ATMP）、2-膦酸1，2，4三羧酸（PBTCA）等，但这些药剂对凝汽器管材为铜管的火电厂需要慎用。

4.2防腐蚀工艺

循环冷却水的防腐蚀工艺主要依据电厂运行设备的不同采取不同的防腐蚀保护。

4.2.1循环水管道和凝汽器防腐蚀

通常采取在管道施工期间完成对循环水管道保护涂料的覆盖，要求管道的防腐蚀施工在管道安装完毕即可进行，一方面可以延长管道的使用周期；另一方面在保证管道未使用之前喷砂和刷涂能够更好保证工艺质量和效果。此外，要做好循环水的杀菌处理，提高循环水流速以保证循环水胶球清洗系统的清洗效果。

4.2.2工业冷却水系统防腐蚀利用城市中水作为循环水补充水的火电厂，冷却设备设计选型方面应选择与城市中水水质相适应冷却设备，例如使用不锈钢材质的凝汽器等，同时做好冷却水管道和冷却器如油冷器、氢冷器的防腐蚀措施，对于冷却水管道的防腐蚀可以主要选择衬胶或衬塑管道。其次城市中水进行预处理措施，主要包括添加缓蚀剂方法控制补水水质，根据水质情况进行排污控制循环水水质，综合防范循环冷却水系统的腐蚀的发生。

5结束语

实现城市中水在火电厂循环冷却水工艺中的合理应用，具有较强的经济价值、社会价值和保价值，对于缓解水资源短缺发挥着重要作用。

参考文献

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[2]张鑫.反渗透系统膜污堵原因分析及清洗方法研究[D].华北电力大学,2014.

[3]焦叙来.炼化污水回用膜浓水处理技术研究[D].中国石油大学(华东),2014.

[4]冯海芬.临潼西区集中供热工程环境影响与评价[D].西安建筑科技大学,2014.

作者简介

黄志豪，出生年月：1996年7月12日，华北水利水电大学，2014级，能源与动力工程（热动）。

作者简介：孙倩倩，出生年月1993年7月11日，华北水利水电大学，2014级，能源与动力工程（热动）。