电厂循环水系统运行质量的优化措施

张伟

(北京首钢生态科技有限公司，北京 102300)

0 引言

电厂循环水系统是指将循环水系统用于发电过程中的冷却和蒸发，从而提高循环水压和效率。循环水系统的正常运行对于电厂的稳定运行至关重要。在电厂循环水系统的实际操作中，可能会遇到各种问题，这些问题可能会影响循环水系统的效率和质量，甚至影响到电厂的安全运行。因此，需要加强对电厂循环水系统出现问题的解决与优化力度，保障电厂循环水系统的正常使用。

1 电厂循环水系统优化特点

电厂循环水系统是发电厂必备的主要设备之一，其优化特点主要体现在以下几个方面：一是高效节能。电厂循环水系统采用高效节能的设备，可以有效降低发电成本。其出水温度往往比传统的火电厂低，可以减少燃料的燃烧，降低排放污染物。二是可靠稳定。电厂循环水系统采用多级过滤、真空过滤等技术，保证水质稳定，保证机组运行的可靠性。同时，该系统还具有自动控制功能，可以根据实际情况进行调节，提高系统的稳定性和可靠性[1]。三是灵活多样。电厂循环水系统可以根据实际需要进行设计和优化，根据机组负荷、天气情况等因素进行调整，提高系统的适应性和灵活性。四是智能化控制。电厂循环水系统采用智能化控制技术，可以实现实时监测和控制，提高系统的智能化和自动化水平。同时，该系统还可以与机组协调运行，实现更好的节能效果。五是安全性高。电厂循环水系统采用多重安全措施，如过滤、冷却、机械密封等技术，确保系统的安全性。此外，该系统还具有自动保护和报警功能，可以及时发现和处理问题。总之，电厂循环水系统的优化特点主要体现在高效节能、可靠稳定、灵活多样和安全可靠等方面。通过采用先进技术和设备，可以提高电厂循环水系统的效率和可靠性，降低排放和能源消耗。

2 电厂循环水系统运行原理

电厂循环水系统是一种将水源(如江河、湖泊或地下水)中的水提取出来，然后将其用于电力生产的过程中。这个系统主要是通过一个加压泵站将水资源从水源中提取出来，然后输送到需要使用的地方。循环水系统可以被用于冷却设备，例如锅炉或汽轮机，以帮助减少燃料燃烧产生的热量损失。

以下是循环水系统的基本原理：一是水源提取。需要将水源中的水提取出来，以便进行下一步的处理和发电。这个过程通常是通过机械提取或化学提取来实现的。二是加压泵站。为了将水资源从水源中提取出来，需要将水源中的水加压，以使其进入需要使用的设备中。这个过程通常由水泵完成[2]。三是输送系统。将加压后的水资源从水源中运输到需要使用的地方。这个过程通常包括管道、阀门、泵和其他设备。四是冷却设备。为了减少燃料燃烧产生的热量损失，需要将水资源冷却到所需的温度。这个过程通常包括冷却设备和泵等设备。循环水系统可以用于电力生产，以帮助设备减少燃料燃烧产生的热量损失，并提高电厂的发电效率。

3 电厂循环水系统常见的问题

3.1 水垢

循环冷却水系统结垢严重地影响着电厂的安全生产，要想解决循环水系统结垢问题，首先要了解其结垢机理。循环冷却水系统的结垢主要是由于循环水在冷却过程中，水中溶解的钙、镁等阳离子以及溶解的二氧化碳和有机酸等阴离子在冷却介质中发生交换而形成。循环冷却水系统结垢，主要是由以下原因引起的：(1) 水中溶解的氧会造成微生物滋生；(2) 水中钙镁离子和碳酸根等阴离子，在高温下会发生复杂的物理、化学变化，生成难溶盐，如碳酸钙、碳酸镁等；(3)水中含有钙镁离子时，容易在管道、设备内壁形成一层水膜，这层水膜就是水垢。水垢是水的一种晶体，其硬度为水的3 倍，它在水中形成后，不溶于酸，也不溶于碱。水垢一般附着在金属表面上，并与金属表面形成一个或一系列化学作用而形成一层或几层的坚硬的结垢物。(4)循环水系统中的微生物会把水中钙、镁等阳离子转化为不溶性的碳酸钙、碳酸氢镁等沉淀物沉积在管道、设备内壁上这就是循环水系统的黏泥生成及沉积现象[3]。

3.2 腐蚀问题

电厂循环水系统的腐蚀原因有多种，以下是一些常见的原因：一是水质问题。循环水系统的水质问题是导致其腐蚀的一个重要因素。当循环水中的杂质(如有机物、重金属、硫化合物)含量较高时，这些杂质可能会腐蚀设备并导致漏水。二是温度和湿度。循环水系统运行时，温度和湿度也是一个重要因素。当温度和湿度较高时，设备和管道往往更容易发生腐蚀。这是因为温度和湿度越高，水汽中的氧含量就越高，这会加速设备和管道的腐蚀。三是化学药剂使用。循环水系统中的化学药剂也可能导致腐蚀。例如，如果使用了不合适的杀菌剂或缓蚀剂，它们可能会对设备和管道产生化学腐蚀。四是机械磨损。循环水系统运行时，可能会受到机械磨损的影响。例如，当管道或设备受到冲击或振动时，可能会导致其内部结构损坏并导致腐蚀。五是其他因素。循环水中的杂质、气体和液体成分也可能对设备和管道产生腐蚀影响。例如，如果循环水中含有大量的空气或氧气，它们可能会对设备和管道造成化学腐蚀。总之，电厂循环水系统的腐蚀原因是多方面的，包括水质问题、温度和湿度、化学药剂使用、机械磨损以及其他因素。因此，在工程施工和维护中，需要进行全面的水质检测和控制，并采取相应的防腐措施以避免系统腐蚀。

3.3 微生物问题

电厂循环水系统产生微生物的原因主要有以下几个方面：一是水质问题。电厂循环系统的水质问题是导致微生物数量超标的主要原因之一。如果水质过于黏稠、浑浊、腐蚀性强等，那么就会导致微生物的生长和繁殖，从而影响系统的正常运行。二是温度变化。电厂循环系统的温度变化也会影响微生物的数量。当系统温度升高时，微生物的生长和繁殖速度也会加快，从而导致微生物数量超标。三是机械作用。生物膜是由微生物在管道内生长繁殖而形成的，电厂循环系统中的机械作用如冲洗、搅拌、振动等都会促进生物膜的形成和发展。如环境潮湿、氧气含量低、温度低等都会影响系统中微生物的生长和繁殖。所以，电厂循环水系统微生物数量超标是多种因素综合作用的结果，需要根据具体情况进行综合分析和解决。

3.4 油污

电厂循环水系统油污的产生原因有多种，主要包括以下3 个方面：一是工业油脂。工业生产过程中会产生油污，例如石油、油脂等。这些油污通过各种渠道进入循环水系统，导致水体变得浑浊、污垢沉积，对系统造成污染和不利影响。二是生活油污。生活中的厨房油污、污水排放等也会导致水体变得油腻。例如，当厨房用油未及时清理或用完后没有及时倒掉，就会形成油腻的液体，对循环水系统造成污染。三是气候因素。气候因素对水体油污的产生有很大影响。当气候条件较潮湿时，水中的污垢和杂质更容易形成油污。此外，气温的变化也会影响水体的油分含量。总之，电厂循环水系统油污的产生原因有多种，需要综合考虑这些因素并采取相应措施来解决。可以通过定期清理油污、添加去油药剂等方式来减轻对系统的影响，同时也可以采取一些其他措施来防止油污的形成和污染。

3.5 循环水泵性能问题

电厂循环水系统循环水泵的性能是影响其正常运行的重要因素。以下是几种可能影响循环水泵性能的主要因素有：一是水流速低。水流速过低可能会影响循环水系统的效率。因为水流速度过低时，水流的能量降低，水中的颗粒和杂质可能会减小水流的速度，从而降低循环效率。二是扬程低。循环水泵的扬程过低可能会导致循环水系统的压力不足。这可能会影响电厂的发电效率和能源利用效率。三是噪音大。循环水泵的噪音过大可能会影响电厂员工的工作状态和生活质量。为了解决这些问题，可以采取一些措施：提高水流速度、降低水轮机扬程、安装空气过滤器、更换新型材料、调整循环水泵运行方式等。此外，还需要加强对电厂循环水系统的管理和维护，及时清理水垢，确保循环水系统的正常运行。

4 电厂循环水系统优化措施

4.1 阻垢剂

循环冷却水系统是工业生产中必不可少的一种冷却系统，它在生产过程中起到了至关重要的作用。在循环水系统中，由于水中的溶解物质、微生物、无机盐等物质会在系统管道、设备和循环水中产生垢样，从而影响系统的冷却效率和生产效率。为了防止这些垢样的形成，需要在系统中加入阻垢剂来控制和清除这些物质。阻垢剂可以帮助系统中的化学反应顺利进行，从而提高系统的冷却效率和生产效率。在循环水系统中使用阻垢剂需要遵循一些基本的使用原则。一是适量添加。阻垢剂的添加量应根据具体情况进行调整，根据系统的大小、温度、水质等因素进行评估。如果需要更多地保护或延长系统的使用寿命，可以考虑增加阻垢剂的使用量[4]。二是正确存储和使用。阻垢剂需要存放在干燥、通风、避光和低温条件下，避免与水接触。使用时需注意防止误吞或吸入药剂，避免对身体造成伤害。三是定期检查和维护。在使用阻垢剂过程中，需要定期检查设备和管道的情况，以确保其正常运行。可以通过测量温度、流量、压力等参数来监测管道和设备的状况。需要注意的是，阻垢剂使用是有一定风险的。在使用阻垢剂前，需要对系统进行全面的评估和测试，以确保其有效性和安全性。同时，需要遵循相关规定和标准，保证使用过程中不会对环境和员工健康造成影响。

4.2 缓蚀剂

循环冷却水系统缓蚀剂的使用可以有效地减缓循环水系统中的腐蚀和结垢现象，从而提高设备的可靠性和使用寿命。一是要确定循环水系统的类型和设计参数。在进行缓蚀剂使用前，需要先确定循环水系统的类型和设计参数。常见的循环水系统类型包括蒸汽锅炉、凝汽器、蒸发浓缩池、冷却塔等。不同的系统需要不同类型的缓蚀剂，因此，需要根据实际情况进行选择。二是添加缓蚀剂。在使用缓蚀剂之前，需要将循环水系统中的杂质和沉积物清除干净，以确保缓蚀剂能够有效地发挥作用。可以使用人工清理或机械清理的方法来清理杂质和沉积物。对于大型循环水系统，可以使用高压水枪等工具进行清理。三是控制缓蚀剂的浓度。缓蚀剂的浓度应该根据实际情况来确定。一般来说，缓蚀剂的浓度应该低于一定限度，以防止过度腐蚀和结垢现象的发生。可以通过监测循环水系统中的pH 值、氨氮、磷酸盐、浊度等参数来控制缓蚀剂的浓度。四是定期添加。缓蚀剂是一种长期使用的添加剂，需要定期添加以保证其有效地发挥作用。一般情况下，建议每隔一定时间就添加一次缓蚀剂，以确保缓蚀剂能够持续有效地发挥作用。五是确保安全。在使用缓蚀剂时，需要确保安全措施到位，如设置安全屏障、安装报警器、配备应急预案等。此外，还需要注意避免与其他化学药剂和杂质混合使用，以防止对环境和人体健康造成不良影响。总之，电厂循环水系统缓蚀剂的使用需要综合考虑多个因素，包括确定循环水系统类型、添加缓蚀剂、控制缓蚀剂浓度、定期添加、确保安全等方面。只有通过定期添加缓蚀剂，才能确保电厂循环水系统的可靠性和使用寿命[5]。

4.3 成膜技术

电厂循环水系统成膜防腐蚀技术是一种通过在循环水系统中加入成膜物质，形成保护膜来防止金属材料腐蚀的技术：一是要选择合适的成膜物质。成膜物质可以是液体、气体或固体。在选择成膜物质时，需要考虑循环冷却水系统的水质、温度、pH 值、氧含量等因素[6]。成膜物质应该是具有较强化学稳定性和物理吸附能力的，能够在循环水系统中形成稳定的保护膜。二是处理设备表面。在循环水系统中，设备表面会产生污垢、细菌和其他污垢沉积物，从而导致腐蚀。因此，在处理设备表面时，需要进行彻底的清洗和消毒，以减少污垢和其他污染物的堆积，从而减少对金属材料的腐蚀。三是保持循环水pH 值在合理范围内。循环水系统的pH 值应该保持在7～8 之间，但是有些循环水系统可能存在铁离子超标等问题，这会对金属材料造成腐蚀。因此，在成膜技术中需要加入适量的成膜物质，使循环水系统的pH 值保持在合理范围内。四是选择合适的安装位置。循环冷却水系统需要安装在一个相对封闭的容器中，容易导致腐蚀现象发生。因此，需要选择一个合适的安装位置，以减少与外界空气、腐蚀物质和微生物的接触，从而降低腐蚀速率。五是采用新型技术。随着技术的发展，一些新型成膜材料和技术也可以用于电厂循环冷却水系统的防腐蚀。例如，使用含氟聚合物、聚酰胺等材料可以在循环水系统中形成致密的保护膜，从而减少对金属材料的腐蚀。因此，电厂循环冷却水系统成膜防腐蚀技术需要结合电厂的实际情况进行选择和应用。通过保持循环水系统的pH 值、添加成膜物质、选择合适的安装位置和新型技术等措施，可以有效地防止金属材料腐蚀，提高电厂循环冷却水系统的可靠性和寿命。

4.4 氧化杀菌

电厂水循环系统氧化杀菌处理微生物是一种常用的防腐措施，它可以有效地防止循环水系统中的微生物繁殖和腐蚀，从而延长系统的使用寿命和安全性。常见的水循环系统氧化杀菌处理微生物的方法有：一是臭氧氧化杀菌。臭氧是一种强氧化剂，可以有效地杀灭水中的微生物。在循环水系统中，加入适量的臭氧发生器，将臭氧气体注入水中，反应生成的自由基可以分解水中的有机物、硫化氢等有害物质，同时还能起到杀菌消毒的作用。二是氯酸钠氧化杀菌。氯酸钠是一种常用的杀菌剂，可以用于处理水中的细菌、藻类和真菌。在循环水系统中，加入适量的氯酸钠溶液，反应生成的自由基可以破坏微生物细胞壁和细胞膜，使细胞质外流从而达到杀菌消毒的效果。三是二氧化氯氧化杀菌。二氧化氯是一种高效、安全的杀菌剂，可以有效地杀灭水中的细菌、藻类和真菌。四是酸性氧化酵素处理微生物。酸性氧化酵素是一种专门处理酸性水质的杀菌剂，可以有效地杀灭水中产生腐蚀和垢沉积速率较快的细菌。总之，电厂水循环系统氧化杀菌处理微生物是一种常用的方法，它可以有效地控制循环水系统中病毒、细菌和真菌等微生物危害，确保系统的安全和可靠性。在使用氧化杀菌处理微生物技术时，需要根据水质问题、温度和湿度等因素来选择合适的处理方法和杀菌剂。同时需要定期进行检测和监控，以确保系统稳定运行。

4.5 抽凝机与背压机组

抽凝机和背压机是两种不同的机械设备，分别用于电厂将水蒸气从一个容器中抽取出来和将压缩空气从一个容器中抽取出来。它们都是用来将气体从一种介质转移到另一种介质上的设备。抽凝机是一种将水蒸气从容器中抽取出来的设备，通常由一台电动机和一些阀门组成。电动机通过转动阀门来控制蒸汽的抽出量，从而达到抽气的目的。背压机则是一种将压缩空气从压力较高的地方排放到压力较低的地方的设备，通常由一个或多个气缸组成。气缸通过管道与抽凝机连接，气缸中的空气通过管道排出。一般情况下，背压机组会使用1 台辅助冷却循环水泵，加上2台循环水泵，该种机组组合可能会出现动能值不足的情况，使用抽凝机与背压机组相互结合的方式可以进一步满足发电厂生产需求。

在实际应用中，抽凝机和背压机可能会有所不同。例如，在化学工业中，背压机通常用于将某种气体从一种介质转移到另一种介质上，例如将氢气从氢气瓶中抽出并将其压缩到氮气中。此外，背压机的应用范围也可能有所不同。例如，在电力行业中，背压机通常用于将高压电输送给低压电动机，从而产生电力供应。而在天然气行业中，背压机通常用于将高压气体从天然气瓶中抽出并送往加压站进行加气处理。总之，抽凝机和背压机都是用于抽气和抽取气体的设备，它们的应用范围可能有所不同。在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的设备和方法进行操作。

5 结语

电厂循环水系统可以有效地降低电厂发电过程中的温度，实现装置冷却。但是由于其长时间与水接触，很容易出现微生物、腐蚀、油污等问题，影响系统效率，需要使用多种化学试剂来为循环水系统形成一层保护膜，同时实现杀菌效果。因此，针对不同的问题采取相应的优化措施，以确保循环水系统的正常运行，提高电厂循环水系统的运行质量和效率。