火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水處理技術(shù)與運行監(jiān)督

黃 飛

（陜西煤業(yè)化工集團(tuán)神木電化發(fā)展有限公司，陜西榆林 719300）

中國是水資源嚴(yán)重短缺的國家，我國人均水資源擁有量只占世界人均占水量的1/4，我國不僅是水資源短缺緊張，并且還存在浪費水資源的現(xiàn)象，其中工業(yè)用水中的占比非常大。我國對于水資源緊張問題也提出了節(jié)約用水的措施，同時對工業(yè)用水也提出相應(yīng)政策來進(jìn)行約束用水?；鹆Πl(fā)電廠的用水一般是來源于江河等自然環(huán)境中的水資源，但是江河中的水存在著大量的泥沙與雜質(zhì)，在使用過程中會出現(xiàn)管壁結(jié)垢現(xiàn)象，嚴(yán)重情況會造成工業(yè)事故鍋爐爆管的現(xiàn)象。

在循環(huán)冷卻水中還存在著一定的浪費水資源，當(dāng)熱水與冷水融合時，降低熱量的同時會有部分水蒸氣揮發(fā)進(jìn)入空氣中，時間久后損失的水量就較大。在工業(yè)用水中，火力發(fā)電廠更是用水大戶，占據(jù)工業(yè)用水的20%，水資源的循環(huán)利用對火電廠有著極其重要的意義，減少水資源浪費，可以實現(xiàn)廢水零排放[1]。循環(huán)冷卻水處理技術(shù)也對我國的社會經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)都具有重要意義。

1 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

在火力發(fā)電廠工作中，會產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量就需要介質(zhì)進(jìn)行散熱，以保證發(fā)電廠工作的正常運行。由于水是自然環(huán)境下的產(chǎn)物，成本較低，就作為傳熱介質(zhì)進(jìn)行散熱。在工業(yè)中，這種水質(zhì)被稱為冷卻水，工業(yè)所需的冷卻水在工業(yè)用水中占比是較大的，為了節(jié)約用水和保護(hù)水資源，就發(fā)明出了循環(huán)冷卻水的系統(tǒng)，采取相應(yīng)的降溫措施將水進(jìn)行再循環(huán)利用，同時循環(huán)用水也是工業(yè)中節(jié)約用水的主要途徑。

發(fā)電廠現(xiàn)在需采用循環(huán)式供水，在這種系統(tǒng)中冷卻水循環(huán)使用，經(jīng)過處理后的補(bǔ)給水注入到冷設(shè)備中，在火力發(fā)電廠中，冷卻設(shè)備一般是冷卻水塔或噴水池[2]。補(bǔ)給水由冷卻設(shè)備經(jīng)過水泵提供給換熱器，同時熱水回流回到冷卻設(shè)備中，進(jìn)行冷卻后再次循環(huán)使用。一般循環(huán)設(shè)備是安裝在機(jī)房內(nèi)的，循環(huán)系統(tǒng)也是敞開式的，當(dāng)熱水與冷水匯合時會出現(xiàn)水汽蒸發(fā)現(xiàn)象，必須要補(bǔ)給新水源，由于是江河水，水中雜質(zhì)較多，在水蒸發(fā)后循環(huán)水在濃縮中就會出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，補(bǔ)給的新水源就會產(chǎn)生稀釋作用，因此要定期進(jìn)行排放冷卻水確保污垢的長期積累。還有一種封閉式的冷卻水系統(tǒng)，是采用循環(huán)水流動，通過風(fēng)力對管壁散熱，除了換熱過程中出現(xiàn)泄漏情況，其他時間并不會改變水質(zhì)，但若水中雜質(zhì)鹽垢較多就要不定期對冷卻水進(jìn)行軟化。

我國工業(yè)技術(shù)不斷進(jìn)步，但是循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的技術(shù)還有待提升。我國循環(huán)冷卻水的重復(fù)使用的效率較低，循環(huán)水濃縮倍數(shù)與發(fā)達(dá)國家相比還是有著較大的差距，循環(huán)水的濃縮倍數(shù)較低就會導(dǎo)致冷卻水的補(bǔ)給量大，同時排出量也是較大的，就會導(dǎo)致水資源的過度使用產(chǎn)生浪費現(xiàn)象。我國工業(yè)人員對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)沒有足夠重視導(dǎo)致對系統(tǒng)的操作不是太過熟練，并對其理論知識也缺乏掌握，因此系統(tǒng)的能量消耗就過大，同時系統(tǒng)也要根據(jù)不同的季節(jié)進(jìn)行調(diào)整。

2 循環(huán)冷卻水處理技術(shù)研究

在火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程中，用水量最大來源為冷卻水，冷卻水的處理就變成了工業(yè)生產(chǎn)中的重要問題[3]。對于水資源浪費問題我國應(yīng)先完善處理方式，目前所掌握的水處理方式為石灰處理、軟化處理、加酸處理及殺菌處理。

2.1 石灰處理

石灰處理能有效減少循環(huán)冷卻水中的鹽垢，冷卻水結(jié)垢是因為冷卻水中的Ca2+、Mg2+和碳酸氫根所形成的，所以在冷卻水中加入石灰乳，可以有效去除水中游離的二氧化碳和碳酸鹽等物質(zhì)，還能去除部分微生物，極大地降低了循環(huán)冷卻水的結(jié)垢現(xiàn)象。石灰處理得方法也較簡單，但是會消耗大量石灰，并且要求石灰純度要達(dá)到80%以上，石灰雖然不能減少水中的非碳酸鹽硬度，但這些物質(zhì)也不會導(dǎo)致其在管壁結(jié)垢[4]。國內(nèi)石灰的純度不夠并且循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的不穩(wěn)定，導(dǎo)致后期會出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象，可能造成管道堵塞等現(xiàn)象，并且對循環(huán)水的濃縮倍率也沒有明顯提高，但相對也是節(jié)約水的一種方式。

2.2 殺菌處理

微生物生長的水溫一般在25～40℃，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)所在的環(huán)境，也為微生物的生長和繁殖提供了好的條件，冷卻水是從江河或水庫引進(jìn)的水資源，其中所富含的礦物質(zhì)，并且在循環(huán)系統(tǒng)中工藝介質(zhì)的泄漏及空氣中的大量細(xì)菌和充足的陽光都為微生物繁殖生長提供了良好的環(huán)境條件。微生物的繁殖對循環(huán)系統(tǒng)是有一定的危害，微生物在循環(huán)冷卻水中會引起管壁腐蝕，同時會使管壁出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，降低熱量的傳導(dǎo)速度。冷卻水也要保證水的質(zhì)量，但是微生物的長期繁衍就導(dǎo)致水質(zhì)被污染，并且管壁被腐蝕出現(xiàn)結(jié)垢長期會造成堵塞管道，水質(zhì)也會變差。所以控制微生物的繁殖也是循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的重要部分，我國對冷卻水的水質(zhì)有一定的要求，想要達(dá)到國家的標(biāo)準(zhǔn)，就要做出相應(yīng)的措施控制微生物的生長。

在工業(yè)生產(chǎn)中，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)若要達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，就要做到對微生物進(jìn)行控制，需要采用綜合有效的治理方式，其中主要任務(wù)是為了殺菌。殺菌可以選用殺菌劑，我國消滅微生物的滅菌劑各式各樣，種類繁多，據(jù)不完全統(tǒng)計能達(dá)到80多種。雖然種類繁多，但都為殺菌劑，所以大致可以分為三種，分別為氧化型殺生劑、非氧化型殺生劑以及金屬鹽類殺生劑。

氧化型殺生劑由于價格低藥效高的被大部分工廠普遍使用，但是隨著循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的不斷優(yōu)化，這種殺生劑就出現(xiàn)了局限性，氧化型殺生劑主要是通過氯為主，因為氯會污染環(huán)境，國家目前對環(huán)保的要求在逐漸提高，導(dǎo)致氯氣的使用率被降低。在氯被限制的同時，新一代的氧化劑出現(xiàn)了，溴和氯之間的殺菌機(jī)理非常相像，并且對環(huán)境的污染也相比氯好，殺菌效果相比氯也有過之而無不及，所以以溴為代表的氧化型殺生劑在殺菌中占重要地位。

非氧化型殺生劑的發(fā)展是由于殺生劑中含有氮，這種有機(jī)化合物在堿性的水中有著殺菌滅菌的作用，科學(xué)家在創(chuàng)造殺生劑時也通過多方面的化學(xué)實驗發(fā)現(xiàn)季銨鹽在水中可以吸附部分微生物，滲透到微生物體內(nèi)進(jìn)行消滅。國家也在研究新式殺生劑使其能更好地控制微生物的繁殖，其中我國近幾年對電化學(xué)水處理方式的不斷優(yōu)化和發(fā)展，使我國殺菌方法也在不斷突破自我。

還有一種是金屬鹽類殺生劑，早期使用的銅鹽和汞鹽，銅的化合物中含有硫酸銅，使用硫酸銅的殺菌歷史也比較悠久，硫酸銅對微生物的殺生作用較強(qiáng)，能破壞微生物中的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。汞的化合物中含有有毒物質(zhì)，并且滲透性強(qiáng)，能對微生物起到很好的殺菌效果，但同時汞中有毒物質(zhì)對動植物也是有害的，所以要盡量減少汞的使用[5]。

2.3 加酸處理

當(dāng)循環(huán)冷卻水的堿度過高時，通常是向補(bǔ)給水中加入硫酸，加酸處理時要控制好酸的用量，硫酸具有腐蝕效果，如果大量使用酸，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)就會遭到破壞。適量使用硫酸可以降低冷卻水中的堿含量，及時做到除垢效果，同時還能提高循環(huán)水的濃縮倍率。我國目前工業(yè)技術(shù)不斷進(jìn)步，還有離子交換處理方式、阻垢劑處理、軟化處理和穩(wěn)定劑處理方式。

3 循環(huán)水監(jiān)督處理任務(wù)

根據(jù)循環(huán)水補(bǔ)給水水質(zhì)的特點，我國要將冷卻水的濃縮倍率進(jìn)行提升，發(fā)達(dá)國家中的濃縮倍率在4～6，而我國濃縮倍率僅為2～3，我國應(yīng)加強(qiáng)對濃縮倍率的提升，綜合分析濃縮倍率控制在5左右是最適宜的。由于我國工業(yè)技術(shù)的不完善，根據(jù)目前實際情況，近期內(nèi)各火力發(fā)電廠應(yīng)進(jìn)行逐步提升，首先要將濃縮倍率控制在3以上。

首先我國火力發(fā)電廠應(yīng)對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)除垢技術(shù)進(jìn)行提升，由于循環(huán)系統(tǒng)發(fā)動機(jī)過大，停機(jī)除垢會對工廠造成損失，同時會影響附近地區(qū)的供電情況，這種停機(jī)除垢情況不合理，要尋找合理的除垢方式進(jìn)行除垢，提前抑制結(jié)垢現(xiàn)象的發(fā)展。

由于地球但水資源緊張，可以將城市污水進(jìn)行處理后作為循環(huán)水補(bǔ)水使用，污水經(jīng)過三級處理后還是會含有微生物細(xì)菌以及部分化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)隨著污水進(jìn)入到循環(huán)系統(tǒng)中會使水質(zhì)變差，同時污水中的化學(xué)物質(zhì)會加快循環(huán)系統(tǒng)冷卻器或凝汽器的腐蝕，這就使得污水重復(fù)利用得不償失[6]。在使用污水前應(yīng)對所能想到的問題進(jìn)行研究探索，在得到解決后可將污水進(jìn)行再次利用。

我國火力發(fā)電廠中的殺菌方式一般是使用氯作為殺菌劑進(jìn)行殺菌，隨著我國空氣質(zhì)量的降低，環(huán)境污染的加劇，同時氯對環(huán)境也會造成一定污染，要相應(yīng)減少氯的使用。隨著城市污水的回用，補(bǔ)給水也遭到有機(jī)物的污染，并且對循環(huán)冷卻水采用穩(wěn)定處理時，水中堿含量較高，堿含量過高就需要殺菌劑進(jìn)行殺菌，氯有污染環(huán)境，就需要使用其他殺菌劑進(jìn)行殺菌，在節(jié)約用水時也要保護(hù)環(huán)境。

我國現(xiàn)在所需的循環(huán)水處理藥劑都是小型企業(yè)生產(chǎn)的，沒有統(tǒng)一的生產(chǎn)基地，而且小型企業(yè)或者鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的技術(shù)含量也較低，企業(yè)中的管理水平低下也導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)量不穩(wěn)定有時不達(dá)標(biāo)。針對這種情況，我國應(yīng)實施定點生產(chǎn)，選用大型企業(yè)生產(chǎn)，同時提高技術(shù)水平和管理水平，降低藥劑的不穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

隨著我國對環(huán)保及節(jié)約用水的重視，對工業(yè)中循環(huán)冷卻水系統(tǒng)處理技術(shù)的要求也越來越高。在工業(yè)中需更加重視火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的處理技術(shù)，應(yīng)達(dá)到我國對節(jié)能減排、安全環(huán)保的要求。同時工業(yè)技術(shù)在生產(chǎn)過程中也需要注意對工廠的水質(zhì)進(jìn)行檢測，看是否符合循環(huán)冷卻水使用標(biāo)準(zhǔn)，并且要加強(qiáng)對水質(zhì)的檢測，將循環(huán)冷卻水的指標(biāo)控制在合格范圍內(nèi)。還要對循環(huán)水產(chǎn)生的污垢進(jìn)行采集，為調(diào)整水管理方案進(jìn)行充分的調(diào)查及準(zhǔn)備。