海水冷却电厂循环水系统设计运行问题分析

海水冷却电厂循环水系统设计运行问题分析

刘志凯

刘志凯

（河北建欣电力建筑安装有限责任公司河北石家庄050000）

摘要：电厂采用海水作为冷却水，相对于江河淡水冷却而言，存在温水扩散条件、海生物及杂物堵塞、腐蚀严重等方面的不利因素，影响电厂安全和经济运行，在设计和运行管理方面应引起重视并采取有效措施。

关键词：海水冷却；温排水；堵塞；腐蚀

海水冷却循环水系统完整的组成示意为：取水口→（拦污网）→进水渠→挡泥坎→前池→加氯→闸板门→粗格栅→细格栅→旋转滤网→循环水管→二次滤网→主机凝汽器+辅机闭冷热交换器→虹吸井→排水渠→排水口。

1取水口温排水问题

受地理环境影响，海水冷却电厂取水口有时设置在浅海处，排水口与取水口之间距离有限，取水口水温不可避免受到温排水影响。与江河取水不同，海水冷却电厂取排水口水域没有流动，从排水口排放的温热水不能很快扩散、稀释和冷却，排放口水域形成较大面积温热水带。海水主要依靠周期性的潮涨潮落，温热水扩散至深海处与低温水混合冷却。

通过取水口位于港口内海的某电厂运行水温观测，受温排水影响，取水口水温相比没有受到影响的外海水温升高2-3°C，外海（浅层）实测水温相比水温气象报告同期水温数据高出1-2°C。由此推断，取水口水温比预期设计水温高出3-5°C。热季时段，在低潮位时温排水影响最为明显，电厂满负荷运行时排放水温超过环保限制，只能降负荷运行，比预期设计最炎热季节降负荷运行时段延长。显然，温排水问题严重影响电厂经济运行。调研该电厂同一水域取水的其他电厂，都不同程度地受到温排水影响，热季较长时段降负荷运行。

2海生物堵塞问题

海水冷却电厂导致堵塞的海生物包括蚌贝类和藻类，因海水水域而异，以蚌贝类或藻类为主，或二者兼有。

上述某海水冷却电厂主要受到蚌贝类堵塞困扰，循环水流量因堵塞问题而降低，影响机组运行，不得不多次检修清理。经过检修清理发现，机组凝汽器入口二次滤网和辅机闭冷热交换器入口滤网处聚集大量蚌贝类壳体，体型较小，呈松散状，存在极个别较大体型蟹壳，基本没有发现其他异物。

二次滤网处聚集蚌贝壳体，有可能从取水头部旋转滤网网眼穿过而来，也有可能来源于循环水管道中滋生而来。通过观察，在电厂投入运行的前期两个月期间，二次滤网处并无蚌贝。结合旋转滤网网眼尺寸10mmx10mm和蚌贝壳体大小分析，蚌贝壳体应该主要来源于循环水管道中蚌贝滋生。该电厂循环水管道长达2.5km，蚌贝类幼虫容易在管道中残留滋生。

二次滤网网眼口径6mm，蚌贝壳被有效拦截，有效避免了凝汽器和闭冷热交换器自身管道堵塞，说明二次滤网是非常必要和重要的。从聚集大量蚌贝壳来看，二次滤网虽然具有在线自动清除截留杂物功能，但实际效果不理想。究其原因，存在两个方面的原因，一是设备质量问题，该电厂二次滤网出现转动装置转动轴断裂、机械部件腐蚀、防腐层剥落现场，导致滤网运行排污不正常；二是运行控制不到位，滤网应按照定时和压差及时自动运行排污，并加强监控管理。

旋转滤网是取水头部拦截海水中各类杂物包括蚌贝类、鱼类海生物的重要屏障，其网眼尺寸应合理，尺寸过大不能保证有效拦截较细小的水中杂物，尺寸过小将导致上下游水头损失过大，循环水泵功耗浪费。通常旋转滤网网眼尺寸在5mmx5mm-10mmx10mm之间。上述某电厂旋转滤网网眼尺寸为10mmx10mm，其上下游水头损失很小，如果网眼尺寸设计为5mmx5mm应该更为合理，能更有效拦截部分较细小蚌贝类海生物，减轻二次滤网负担。某电厂采用5mmx5mm尺寸网眼旋转滤网，二次滤网设备质量过硬而运行良好，循环水系统没有出现因堵塞问题导致紧急抢修影响机组运行的情况。

旋转滤网通常采取间断运行方式，应注意在启动前提前开启冲洗设施，防止杂物随旋转滤网翻滚进入系统下游。

取水口加氯是抑制海生物生长繁殖的标准配置，加氯方式有液氯或电解海水次氯酸钠。通常采用间歇加氯，每班投加一次。

3漂浮杂物问题

海水中漂浮杂物不少，主要是树枝、塑料瓶、塑料薄膜、藻类等，往往在取水头部大量聚集。一般情况下，通过取水头部设置的格栅可以达到拦截这类杂物的目的。根据具体情况，格栅设置一道或粗细两道，栅条间距50-100mm。

格栅应配置清污装置并定期运行，清除聚集漂浮杂物，同时防止栅条间隙被淤泥堵塞影响海水过流。某电厂因为没有设置清污装置，栅条容易被淤泥严重封堵，不得已经常取出格栅进行人工清理，工作量大，作业环境脏乱差。

某些电厂取水区域藻类或漂浮物很多，仅仅依靠格栅进行拦截和清污难以满足要求，需要在取水渠前端设置浮筒拦污栅或拦污网。某电厂临近山地，取水区域聚集大量树枝，对取水头部造成严重影响。通过摸索改造，设置斜状浮筒拦污栅，树枝被拦截并汇聚于浮筒拦污栅端头，便于集中清理，效果良好。

4淤泥堵塞问题

淤泥堵塞也是海水冷却循环水系统不容忽视的问题。不少电厂实际运行情况表明，淤泥存在于取水头部、二次滤网、凝汽器管道，附着性强，不易清理。如前所述，某电厂淤泥严重封堵取水头部格栅，与其取水渠道距离较长有关。为防止和减轻淤泥堵塞问题，应在设计阶段予以考虑解决。调研不同的电厂表明，在取水渠道和旋转滤网底部设置一定高度的挡泥坎能起到较好的作用。

5管道防腐保护

厂房内的循环水管道因需与凝汽器接口相接，一般采用钢管，材质通常采用Q235A、10CrMoAl，但早期兴建的滨海发电厂这部分管道一般未考虑腐蚀的影响，因此出现了较多的腐蚀问题。针对管道的腐蚀问题，国内通常采用的方法如下。

5.1衬胶

凝汽器水室和循环水管衬胶防腐的重点是选择合理的衬胶胶料和严格控制衬胶的工艺流程。衬胶对胶料有3点要求：（1）良好的耐腐蚀性；（2）与金属的粘着性强；（3）在腐蚀介质与温度作用下的胀缩变形小。选好胶料后还要选择适宜的胶料配合剂，然后进行炼胶。在正式衬胶之前，要对衬胶层进行多项试验，即耐腐蚀性试验、衬胶层与金属表面的粘接强度、扯离强度和剥离强度试验、硬度试验和抗老化试验。对需要衬胶的管道内表面进行喷砂处理，用高压空气吹净，然后用丙酮或无水乙醇清洗，干燥后刷胶水，粘贴胶板，并对其进行电火花试验，合格后进行硫化。

5.2电化学保护

由于循环水系统中存在宏观原电池，具有低电位的材质管道如Q235A、10CrMoAl材质的管道会遭受电偶腐蚀，尤其是在不同金属材料相互联接及靠近部分的腐蚀最为严重，通常会出现大量的腐蚀穿孔及材料减薄。

阴极保护是电化学保护的一种方法，它是借助直流电流从被保护的金属周围的电解质中流入该金属，使金属的电位负移到指定的保护电位范围内，从而使该金属免遭腐蚀。由于在通电过程中，被保护的金属成为阴极，故称为阴极保护。这种方法通常要求冷却水的电导率要高，因此多用于海水或苦咸水系统。提供保护电流的方法可分为牺牲阳极法和外加电流法。

5.2.1牺牲阳极法

这种方法是把被保护体与活性金属（作为阳极的离子化金属）作为电极联接，由于两极之间的原电池作用，使得电流连续流通。

在循环水管道内壁焊上螺栓，并安装阳极。因为被保护面的状态、形状、冷却水的流速、电阻率、温度等不同，要求的寿命也不相同，故所选阳极的种类、大小、数量不等。常用的牺牲阳极有锌基或铝基阳极。在计算阳极用量时，必须对系统中的阀门、滤网等设备进行综合考虑，对于易发生电偶腐蚀的部位应重点考虑。目前，牺牲阳极法结合重防腐措施在滨海电厂循环水钢管防腐中大量使用，效果良好。

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