發電廠循環水處理的必要性及措施

於健健+殷飛

【摘 要】發電廠中，循環水水質直接影響機組的安全性、經濟性，水質惡化將導致凝汽器結垢，機組真空降低，甚至被迫停運。本文對循環水處理的必要性及關鍵點進行了闡述。

【關鍵詞】循環水；水質；處理

0 引言

火力發電廠，循環冷卻系統的運行方式分為兩種：（1）開放式；（2）半開放式。開放式系統沒有冷卻設備，只有冷卻水泵，適用于靠近江、河、水庫等水源充足的電廠，在整個過程中，對水質處理工作較少。一般發電廠受地理條件限制，多使用半開式循環，冷卻水經凝汽器換熱后，通過自然通風冷卻塔淋至水池降溫后循環使用，在此過程中，需采用物理和化學方法進行處理，保證水質在合格范圍。

1 循環水處理的必要性

循環水作為機組的冷卻介質，負責供給凝汽器、冷油器、空冷器等重要設備的用水。如水質惡化，將導致設備管束結垢，換熱效率降低，真空下降，嚴重時導致設備腐蝕、泄漏，直接影響汽水品質。

循環水質惡化危害：

1）降低熱交換器的熱傳導效率；

2）水流量降低，管束堵塞；

3）垢下腐蝕；

4）機組能耗上升 ；

5）維護費用上升。

循環水處理需解決的問題：

1）腐蝕問題

提高冷卻水pH值，選用高效合成耐腐蝕材料，并加耐腐涂層。

2）結垢問題

控制冷卻水中鈣離子濃度，投加藥劑。

3）微生物問題

投加殺菌劑，采用物理方法，減少陽光直射。

2 循環水處理中的重點

1）冷卻水在循環使用中，不斷蒸發、濃縮。Ca（HCO3）2受熱分解生成難溶CaCO3，即碳酸鹽水垢。循環水處理應防止磷酸鹽硬度濃縮，防止Ca（HCO3）2分解，維持極限運行中不結垢的極限碳酸鹽硬度值（Ht）。

2）循環冷卻水系統中，重碳酸鹽是發生水垢附著的主要成份，其濃度隨著蒸發濃縮而增加，在其以過飽和狀態存在或換熱后水溫上升時，發生反應。

Ca（HCO3）2→CaCO3+CO2+H2O， CaCO3在換熱器表面附著、沉積，形成水垢，水垢導熱性能較差。

3）循環水在冷卻塔噴淋過程中，溶入大量O2，水中O2以過飽和狀態存在，金屬表面與之長期接觸，溶解氧加劇電化學腐蝕。

4）循環水在使用過程中的不斷蒸發和濃縮，鹽類物質不斷增多，其中Cl-的不斷濃縮，致使陽極腐蝕加劇，引起點蝕。

5）循環水的整體環境，適合微生物的繁殖（養分充足、陽光充沛、水溫適中），其大量繁殖形成生物粘泥、軟垢，附著在換熱器表面。

6）換熱器表面雜質附著，冷卻水流量降低，流速減緩，堵塞管束，管壁腐蝕穿孔。

3 結垢、腐蝕原因分析

3.1 結垢原因分析

冷卻水經換熱器換熱，產生如下反應：

Ca2++2HCO3-→CaCO3+CO2+H2O

Mg2++2HCO3-→Mg（OH）2+2CO2

冷卻塔噴淋，水中溶解CO2逸出，pH值升高，水呈堿性發生如下反應：

Ca（HCO3）2+2OH-→CaCO3C+2H2O+CO32-

碳酸鈣垢從水中析出的過程，是微溶性鹽從溶液中沉淀的過程，碳酸鈣是鹽類，有離子晶格，以帶正電荷Ca2+部分向帶有負電荷的CO32-碰撞，彼此結合，形成較大晶體，形成覆蓋在傳熱面的結垢層。

3.2 腐蝕原因分析

腐蝕是金屬材料與所處環境介質發生反應，生成該金屬化合物，致使該金屬遭到表面破壞。因金屬表面不均勻，未覆蓋保護膜，在親水過程中，金屬與水形成腐蝕區。

3.2.1 不同金屬組合在一起引起的電偶腐蝕

3.2.2 水中氧溶解引起氧腐蝕及氧濃度差腐蝕

3.2.3 氯離子濃度過高引起的點狀腐蝕（孔蝕）

3.2.4 水中金屬缺氧化成Fe3+，引起氧化腐蝕

3.2.5 細菌直接或間接引起的金屬腐蝕

3.3 微生物原因分析

3.3.1 冷卻水中生長有藍藻、綠藻等，冷卻水系統提供其生長三要素：氧氣、水、陽光，且循環水長年水溫均恒，適合其大量繁殖。藻類是冷卻水中懸浮物和沉積物的主要組成部分，易于在填料上生長繁殖，影響冷卻塔換熱面積。

3.3.2 冷卻水中細菌分為球菌、桿菌、螺旋菌等，其分泌大量粘液與水中懸浮物粘連抱團，附著于換熱器表面，影響換熱效果。

4 循環水測定指標

1）電導率：電阻率的倒數稱為電導率，水中離子的導電能力。電導率代表了水中的含鹽量，電導率越高水中含鹽量越高。

2）Ph值：Ph是水中氫離子濃度的負對數 Ph=-Log10（H=mol/L）。

3）硬度：水中高價陽離子的總濃度，鈣，鎂離子的總量叫總硬度。硬度分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。

4）濁度：水中懸浮物及膠體對光透過時發生的阻礙程度，近似表示懸浮物的量。

5）堿度：指水中能與強酸發生中和反應物質的總量。一般指OH-，CO3-，HCO3-及其它一些弱酸鹽類量的總和。細分為酚酞堿度和甲基橙堿度。酚酞堿度是以酚酞作為指標劑時測得的量，其終點PH8.3.甲基橙堿度是以甲基橙作為指標劑時測得的量PH4.2。

6）總溶解固形物（TDS）：水中溶解物質的總量，也可理解為水中含鹽量

7）濃縮倍率：循環冷卻水中，由于蒸發而濃縮的物質含量與補充水中同一物質含量的比值，或指補充水量與排污水量的比值。

5 循環水指標控制方法

各地區補充水水質存在差異，最基本的處理是通過添加藥品及輔助排污來控制水質。

1）阻垢劑 阻垢劑吸附在結垢物質微晶粒表面，第一，阻礙其長大，以過飽和狀態穩定在水中。第二，參與表面反應，疏松并軟化微晶核聚集體。

2）殺菌劑 殺菌劑殺滅細菌，病毒，浮游微生物，能使其蛋白質氧化變性達到殺菌效果。

3）硫酸 降低堿度，將水中鈣、鎂重碳酸鹽轉化為溶解度較大的鈣鎂硫酸鹽，達到防止在凝汽器銅管上生成水垢的目的。

4）阻垢緩蝕劑 在金屬表面形成一層膜，隔離金屬與水源接觸，減緩腐蝕。

5）排污引入高品質補充水，排放高含鹽量循環水，保證水質合格，維持正常濃縮倍率。

6 循環水有效處理

1）定期膠球清洗：使用多孔，易壓縮海綿膠球，球體直徑略大于銅管內徑（大于1mm），膠球在水流作用下與管體摩擦，帶走壁側附著污物。觀察冷卻塔裸露面藻類生成情況，根據端差，判斷凝汽器管束清潔程度，投加剝離劑或增開循泵膠球清洗。但應根據循環水指標確定，過度清洗易破壞管內保護膜，影響阻垢緩蝕劑膜的形成。

2）化學清洗：根據凝汽器管內具體情況，在較多碳酸鹽垢時，通過酸洗，使碳酸鹽垢與之反應生成易溶鈣鹽，隨水流沖刷帶走。

3）旁流過濾器 循泵進口前，水流較湍急處加裝旁流過濾器，取循環水量的10～15% 持續過濾，降低循環水濁度及懸浮物。

4）循環水長期使用單一藥劑，微生物產生的耐藥性使對其控制有一定影響，實際生產中，氧化性殺菌劑與非氧化性殺菌劑應交替投加。

5）根據管束材質，在適當位置懸掛掛片，及時發現腐蝕，結垢現象，及時處理。

6）機組長時間停運前期，做好冷卻水系統靜態防腐工作，前期投加足量藥品。

7）清淤：視冷卻塔底淤積情況，進行底部清淤，降低循環水濁度。

7 結束語

在火力發電廠中，循環水的處理有著多樣性。但目的很明確，保證管束清潔，設備換熱良好。因此從源頭抓好循環水水質處理，是化學專業水處理工作的重點。

【參考文獻】

[1]周柏青，陳志和，編.熱力發電廠水處理[M].4版.北京：中國電力出版社，2009.

[2]鞏耀武，管丙軍，編.火力發電廠化學水處理實用技術[M].北京：中國電力出版社，2006，8.

[責任編輯：楊玉潔]