中水在电厂循环水系统的应用

张新娟

（大唐灞桥热电厂，陕西 西安 710038）

1 概述

大唐灞桥热电厂2×300MW机组于2008年底投产，循环水系统为开式循环冷却系统，凝汽器管材为TP316L不锈钢。火力发电厂是用水大户，按照国家发改委《关于燃煤电站项目规划和建设有关要求的通知》中“在北方缺水地区新建，扩建电厂禁止取用地下水，严格控制使用地表水，鼓励利用城市污水处理厂的中水或其他废水，以达到节水的目标”的要求，循环水补充水设计为城市中水。市政污水处理厂二级生化处理是以去除环境污染因子，达到排放标准为目的，而作为电厂循环补充水的中水水质指标必须满足GB/T 19923-2005《城市污水再生利用 工业用水水质》相关标准，为此污水处理厂对供往灞桥热电厂的中水进行了深度处理，其工艺为：二级处理出水→澄清池（加混凝剂、助凝剂）→砂滤池→清水池（加氯）→清水泵→电厂。

2 使用中水后循环水存在的主要问题

中水虽然经过了深度处理，但由于处理工艺的局限性，微生物、COD、无机盐离子、氨氮等杂质含量仍较高，补入循环水系统后，随着循环水的浓缩，将产生腐蚀、结垢、微生物过量繁殖等不利因素。

2.1 碱度、钙离子、氯离子

循环水中的碱度主要以碳酸氢根的形式存在，进入凝汽器后随着温度的升高，会与钙离子生成碳酸钙，附着于凝汽器管壁，影响传热，并有产生垢下腐蚀的风险，影响安全运行和经济效益。氯离子属于强腐蚀性离子，随着循环水的浓缩，易加剧管材表面的垢下腐蚀和点蚀，严重时可造成管道穿孔。不锈钢在高氯离子浓度的介质中容易出现晶间腐蚀，TP316L不锈钢管材容忍的氯离子浓度应不超过1000mg/L，使用时应注意控制，确保机组安全运行。

2.2 氨氮

氨氮对循环水系统影响很大。（1）投加的杀生剂产生HOCL，氨可与之结合生成NH2CL、NHCL2等，降低氯的杀菌效果，增加杀生剂的用量，使运行成本增高。（2）氨是微生物的营养物质，使循环水中微生物大量繁殖。（3）氨在硝化细菌和亚硝化细菌的作用下生成和，使循环水pH降低，造成系统酸性腐蚀。

2.3 微生物

中水与其他水源不同之处在于，前期处理过程是通过活性污泥法利用细菌分解有机物，进入循环水系统之后，其携带的微生物在长期恒定的较高温度条件下迅速大量滋生，如不加以控制，就会造成菌藻大量繁殖、产生生物粘泥和污垢的现象，对设备产生许多危险因子：减小凝汽器通流面积，增加水流阻力；降低换热器的传热效率；产生垢下腐蚀，严重者造成管材穿孔，设备泄漏。

2.4 COD

COD作为微生物的主要营养源，促进微生物的生长，其排泄的粘性产物会堆积、吸附其他杂质，最终影响传热和造成污垢。

3 循环水处理及运行管理

循环水处理的工作应兼顾阻垢、缓蚀、杀菌灭藻处理，通过模拟实验，制定科学、切实可行的处理方案。

3.1 缓蚀阻垢处理

采用加硫酸和缓蚀阻垢剂联合处理进行防腐防垢。加硫酸的作用是把水中部分碳酸氢根的碱性中和掉，维持循环水中的碳酸盐硬度不超过它的极限碳酸盐硬度以防止结垢。根据实验，运行中控制循环水碱度≤7mmol/L，pH在8.3～8.7之间。

通过药剂选型和工业实验后，选用含有磺酸盐共聚物、多元羧酸共聚物、有机膦酸盐等成分的缓蚀阻垢剂，对循环水系统中的CaCO3、Ca3PO4、MgSiO3垢具有明显的的阻垢分散效果，同时多种缓蚀剂复配，具有协同效应，缓蚀效果良好。从图3-1和3-2可以看出，硬度浓缩率与氯离子浓缩倍率变化基本保持一致，说明阻垢效果良好。凝汽器管加工的四个试环，分别悬挂于循环水中两个月和五个月，其中腐蚀速率最大为0.00085mm/a，均小于GB 50050—2007《工业循环冷却水处理设计规范》中小于0.005mm/a的要求。

3.2 杀菌灭藻处理

氧化型杀菌剂的杀菌效果好于非氧化型杀菌剂，而非氧化型杀菌剂的抑菌效果好于氧化型杀菌剂，采用氧化型和非氧化型杀菌剂交替处理，一方面可以避免微生物产生抗药性，另一方面杀菌灭藻与粘泥剥离相互结合，既能彻底杀灭微生物，又能清除粘泥，清洁金属表面，有利于缓蚀阻垢。氧化性杀菌剂次氯酸钠每天投加一次，维持凝汽器出口余氯在0.3～0.8mg/L一小时；非氧化性杀菌剂夏季二十天投加一次，冬季三十天投加一次，每次2吨。跟踪监测显示，循环水细菌总数在 1.8×104个/mL以下，满足 GB 50050—2007《工业循环冷却水处理设计规范》不大于1×105个/mL的标准。

3.3 运行管理

（1）加强中水水质监督，当中水指标超过GB/T 19923-2005《城市污水再生利用 工业用水水质》标准时，及时联系污水处理厂采取措施，改善水质，遇水质劣化情况严重时可减少或停止补充中水，启用备用水源（来自125MW机组经预处理后的地表水）。

（2）进行模拟实验确定循环水运行水质控制标准，在满足GB 50050—2007《工业循环冷却水处理设计规范》要求的前提下，确定更加适合本厂实际情况的水质控制标准。

（3）严格控制循环水指标，特别是碱度、硬度、氯离子、浓缩倍率和总磷，当中水水质波动时，及时调整硫酸、缓蚀阻垢剂加入量以及排污量。中水水质有较大变化时，通过模拟实验及时调整循环水水质标准。

（4）定期监测循环水COD，防止因其含量过高而加快微生物的繁殖。

（5）保证胶球清洗装置每天一次正常投运，这是保证凝汽器管表面清洁的必要手段，它可以及时清除泥砂、粘泥以及软垢，有效避免凝汽器管的垢下腐蚀和微生物腐蚀。

（6）机组检修时清理水塔内淤泥，减少循环水中悬浮物含量，提高循环水清洁度，同时不给微生物滋生提供有利环境。

（7）氨氮含量超标时处理方案：减少或停止加酸，密切监视循环水pH，根据水质可适当加入碱化剂，防止酸性腐蚀；考虑氨氮会抵消次氯酸钠杀菌效果，可加大非氧化性杀菌剂用量，抑制菌藻过量繁殖。

4 结论

（1）大唐灞桥热电厂2×300MW机组循环冷却水使用中水的成功运行，按单台机组补水量400吨/小时计算，每年可节约自然水资源700万吨，在废水再利用、节约水资源、保护环境等方面意义重大。

（2）中水水质波动较大，有必要定期进行实验室模拟实验，检验各项水质标准是否切合实际运行工况，根据需要调整控制标准，确保阻垢、缓蚀效果。

（3）中水微生物含量较高，应采用不同类型的杀菌灭藻剂交替处理，以避免其出现耐药性而削弱杀菌剂的功能。在考察杀菌灭藻效果的同时，应考虑剥离粘泥的功效。

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