濱海火電廠海水循環(huán)冷卻系統(tǒng)污損生物防除研究與實(shí)踐

張文帥

(天津國(guó)投津能發(fā)電有限公司，天津 300480)

濱?；痣姀S(以下簡(jiǎn)稱“電廠”)2×1 000 MW燃煤機(jī)組采用海水循環(huán)冷卻系統(tǒng)，并配套建設(shè)20萬(wàn)t/d海水淡化工程。海水循環(huán)冷卻補(bǔ)水和海淡進(jìn)水來(lái)自帶二級(jí)沉淀池的潮汐式取水構(gòu)筑物，污損生物防除設(shè)計(jì)上采用電解海水制氯系統(tǒng)維持進(jìn)水余氯含量在0.2 mg/L～0.5 mg/L，夏季污損生物較多時(shí)，配合沖擊投加氯錠以保證污損生物的防除效果。

但是，自2009年機(jī)組開(kāi)始運(yùn)行以來(lái)，海水循環(huán)冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)了越來(lái)越明顯的污損生物附著現(xiàn)象，并由此引發(fā)多個(gè)問(wèn)題。首先，凝氣器換熱管發(fā)生污損生物堵塞和生物粘泥附著導(dǎo)致機(jī)組發(fā)電煤耗上升0.2 g/kW·h，且每次清理費(fèi)用高達(dá)3.52萬(wàn)元。其次，海水冷卻塔外圍支柱及塔下水池內(nèi)壁上附著大量貝類(lèi)及藻類(lèi)，自然脫落后堵塞在循環(huán)水泵入口濾網(wǎng)處，造成濾網(wǎng)變形并嚴(yán)重威脅機(jī)組安全運(yùn)行。

針對(duì)以上問(wèn)題，電廠在分析問(wèn)題成因的基礎(chǔ)上開(kāi)展了貝類(lèi)控制的加藥滅殺試驗(yàn)和系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)踐，以期找到有效的方法解決污損生物在海水循環(huán)冷卻系統(tǒng)中的滋生和蔓延現(xiàn)象。

1 研究和實(shí)踐過(guò)程

1.1 問(wèn)題成因分析

首先，由于取水構(gòu)筑物需要同時(shí)向海水冷卻和海水淡化同時(shí)供水，而次氯酸鈉的投加量高低對(duì)海淡產(chǎn)品水中氨氮及pH值影響很大，因此電解海水制氯系統(tǒng)只能以較低的出力長(zhǎng)期運(yùn)行，由此造成較低的次氯酸鈉投加量對(duì)海生物的殺生效果有限。其次，長(zhǎng)期使用單一的次氯酸鈉作為殺生劑還造成海生物的抗藥性提高，增加了海生物的防控難度[1]。最后，經(jīng)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，電廠取水構(gòu)筑物兩級(jí)沉淀池海蝦養(yǎng)殖的現(xiàn)狀導(dǎo)致取集的海水較外海原海水COD和氨氮濃度增高，為污損生物繁殖和附著提供了充足養(yǎng)分。機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)海水循環(huán)冷卻系統(tǒng)COD和氨氮變化如圖1和圖2所示。

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

1.2.1 貝類(lèi)控制的加藥滅殺試驗(yàn)

根據(jù)其它濱海電廠海水冷卻系統(tǒng)污損生物的防除經(jīng)驗(yàn)，聯(lián)合投加非氧化性殺生劑和氧化性殺菌劑能在有效控制污損生物繁殖和附著的基礎(chǔ)上，即可降低氧化性殺生劑的投加量，又可避免投加單一藥劑造成的生物抗藥性[2-3]，因此較為適合電廠情況，決定采用。

試驗(yàn)用水采用從取水構(gòu)筑物取集未加藥原海水。

試驗(yàn)污損生物選擇渤海灣典型附著貝類(lèi)青口、藤壺、牡蠣各50個(gè)，并于實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)先培養(yǎng)3 d，觀察存活情況。

試驗(yàn)用非氧化性殺生劑LH300為一種復(fù)合季銨鹽混合物，在水中與污損生物接觸時(shí)，其攜帶的親水基團(tuán)會(huì)緊密結(jié)合靶向目標(biāo)，將疏水基團(tuán)朝外，形成憎水的表面，阻止中水氧的傳遞。同時(shí)，較高的陽(yáng)離子濃度能夠幫助藥劑更好的與生物膜相結(jié)合，破壞細(xì)胞膜蛋白活性，切斷細(xì)胞內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的傳送，達(dá)到殺滅效果[4-5]。

試驗(yàn)周期為3 d，試驗(yàn)期間保證試驗(yàn)進(jìn)水水流穩(wěn)定，不中斷，流量恒定為500 L/h。活體生長(zhǎng)情況良好后開(kāi)始加藥試驗(yàn)，并定期清點(diǎn)和記錄生物監(jiān)測(cè)箱內(nèi)海生物死亡個(gè)數(shù)。加藥方案如表1。

表1 加藥方案

1.2.2 系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)踐

根據(jù)貝類(lèi)控制的加藥滅殺試驗(yàn)結(jié)果，每周對(duì)單條取水管線進(jìn)行一次殺生劑投加，同時(shí)停運(yùn)相應(yīng)管線的電解海水制氯系統(tǒng)(對(duì)一條取水管線進(jìn)行投加時(shí)，短時(shí)間由另一條取水管線向海水淡化系統(tǒng)供水，以防殺生劑進(jìn)入海淡系統(tǒng))。

每月對(duì)取水管線進(jìn)行一次氯錠(主要成分為次氯酸)沖擊投加，投加濃度為100 mg/L～120 mg/L；在對(duì)取水管線進(jìn)行殺生劑及氯錠沖擊投加時(shí)，對(duì)兩臺(tái)冷卻塔也進(jìn)行相應(yīng)的殺生劑及氯錠沖擊投加。

每年對(duì)冷卻塔進(jìn)行兩次粘泥剝離劑的投加(粘泥剝離劑的投加時(shí)機(jī)選擇在氯錠投加的次日)，以提高粘泥剝離的效果。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 貝類(lèi)控制的加藥滅殺試驗(yàn)結(jié)果與討論

由試驗(yàn)結(jié)果圖3～圖5可以看出，方案1對(duì)實(shí)驗(yàn)貝類(lèi)72 h的殺滅率：青口為100%、牡蠣為88%、藤壺為74%；方案2對(duì)實(shí)驗(yàn)貝類(lèi)72 h的殺滅率：青口為100%、牡蠣為94%、藤壺為80%；方案3對(duì)實(shí)驗(yàn)貝類(lèi)72 h的殺滅率：青口為100%、牡蠣為98%、藤壺為86%。實(shí)驗(yàn)方案呈現(xiàn)的特點(diǎn)是前8 h對(duì)貝類(lèi)殺滅迅速，添加氧化性殺菌劑在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中效果顯著，貝類(lèi)死亡率隨著氧化性殺菌劑投加時(shí)間的延長(zhǎng)而升高。綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，方案3對(duì)貝類(lèi)的控制效果最好，決定以此方案對(duì)電廠系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

2.2 系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)踐結(jié)果與討論

執(zhí)行新的殺生方案后，在不影響海水淡化系統(tǒng)運(yùn)行的情況下，循環(huán)水及凝汽器系統(tǒng)的海生物得到有效控制。系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)踐新的殺生方案后，凝汽器換熱管、冷卻塔立柱和旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)狀態(tài)得到顯著改善。

可以看出，新的海生物控制方案效果明顯，貝類(lèi)大面積死亡且逐漸脫落；藻類(lèi)死亡分解，對(duì)旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)造成的壓力減??；黏泥剝落效果明顯，犧牲陽(yáng)極能充分和機(jī)體及海水接觸，凝氣管壁潔凈如新，換熱效果優(yōu)異。新的運(yùn)行方案充分考慮了海生物生長(zhǎng)繁殖周期特點(diǎn)，采用海生物預(yù)防控制技術(shù)，使得系統(tǒng)中的海生物始終被有效控制，顯著地降低對(duì)系統(tǒng)造成的危害。少劑量多頻次交替投加改善了單一藥劑可能產(chǎn)生的海生物抗藥性，使藥劑充分接觸海生物，最大發(fā)揮藥劑作用，既不浪費(fèi)藥劑，同時(shí)也不會(huì)造成海洋生態(tài)系統(tǒng)污染。

3 結(jié)論

濱海電廠海水循環(huán)水系統(tǒng)具有海生物繁殖迅速等特點(diǎn)，若不能解決好此問(wèn)題，將會(huì)直接影響電廠運(yùn)行安全，并伴有一定的經(jīng)濟(jì)損失。研究和實(shí)踐證明，相較于單一氧化型殺菌劑投加，每年5月～10月，在連續(xù)投加次氯酸鈉的基礎(chǔ)上，輔以每周沖擊投加6 mg/kg～8 mg/kg的殺貝劑及每月沖擊投加100 mg/kg～120 mg/kg的氯錠，對(duì)于海水循環(huán)冷卻系統(tǒng)的微生物防治，可以起到很好的防控效果。