2006火电厂循环冷却水处理技术交流会议论文集 53页

'2006火电厂循环冷却水处理技术交流会议论文集TPRI火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集中国电机工程学会火力发电分会西安热工研究院有限公司西安国电水处理有限公司二○○六年九月·西安火电厂循环冷却水处理技术研讨会中国电机工程学会火力发电分会主办西安热工研究院有限公司协办西安国电水处理有限公司策划：江俭军汪德良罗奖合孟玉婵王广珠审稿：杨东方何辉纯韩隶传江俭军汪德良罗奖合孟玉婵王广珠编辑：彭章华孟玉婵田利印刷：西安热工研究院有限公司印刷厂2006年9月第1次印刷（内部发行、请勿翻印）目录前言.................................................................................................................——————————————————————————————————————————————— .............................I火电厂循环冷却水处理阻垢缓蚀剂绿色化................................................................罗奖合等1浅谈海水循环冷却技术在火电厂循环水系统的应用................................................王广珠等8研究提高循环水浓缩倍率的新途径................................................................................何辉纯12天津华能杨柳青电厂循环水排污水处理工艺技术研究..........................................郑卫东等17火力发电厂循环水旁流弱酸处理及排污水再利用..................................................袁萍帆等27循环冷却水排污水处理技术及应用................................................................................张富礼32旁流弱酸处理技术在火电厂循环水处理工艺中的应用..........................................张兴红等38城市中水回用火电厂循环冷却系统中的几个问题浅析................................................陈明静44中水回用于火电厂循环冷却系统的问题探讨..............................................................王平等53用于中水回用循环冷却水系统的新型水稳剂的研究应用......................................毕衍鹏等57凝汽器管腐蚀的监测与控制......................................................................................曹杰玉等63凝汽器铜管的腐蚀与防止..........................................................................................孙本达等68火电厂铜合金凝汽器氯离子腐蚀及缓蚀剂研究综述..................................................李冰等74浅谈反渗透阻垢剂性能——————————————————————————————————————————————— 评价方法..............................................................................李建玺等79TRL-004G凝汽器铜管专用腐蚀抑制剂研制及应用...............................................李营根等88用GB6913.3-86测定阻垢缓蚀剂存在的问题与改进..................................................樊坤等92华电红雁池电厂循环水△A值出现异常状况的分析研究......................................张建福等95华能平凉发电有限公司凝汽器铜管腐蚀分析及防护..............................................吴志宏等99华能平凉电厂循环水铁离子升高原因的分析研究................................................吴志宏等103上河发电厂循环冷却系统排污水处理....................................................................赵建祖等105火力发电厂高有机物循环冷却水水质运行经验的探讨..................................................解鹏112徐州发电厂循环水处理的实践和改进..........................................................................杨启程117大型火电厂应用海水的技术现状与研究方向............................................................胡浩等122火电厂循环水中杀菌剂应用若干问题的探讨............................................................田利等127华能杨柳青电厂循环水系统微生物生长原因及杀菌方案..........................................冯梅堂134城市中水回用于循环冷却水系统的研究................................................................何绍良等141循环冷却水系统杀生剂使用评价技术....................................................................严雨帆等147高海拔对循环冷却水处理的影响............................................................................——————————————————————————————————————————————— 孙贵军等152芳香类缓蚀剂与有机膦酸盐复配性的试验研究....................................................张小刚等157火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安前言为满足持续快速增长的能源需求，国家“十一五”规划纲要中提出了“积极发展电力、在保护生态基础上有序开发水电、积极推进核电建设、大力发展可再生能源”，把落实节约资源和保护环境作为基本国策，建设资源节约型、环境友好型社会。火电厂循环水处理工作的好坏，对火电厂的安全经济运行有着重要影响。为了搞好循环水处理工作，提高循环水处理水平，抓好运行监督工作。中国电机工程学会火力发电分会于2006年9月在西安召开了“火电厂循环冷却水处理技术学术研讨会”，将目前一些较先进的、应用成功的循环水处理技术进行推广，使其在电力工业发展中发挥积极作用。为了更广泛地进行技术学术交流，会议秘书组整理印刷了《火电厂循环冷却水处理技术学术研讨会论文集》，收集论文29篇，依次按照火电厂循环水处理技术综述、旁路弱酸处理技术、中水回用技术、凝汽器管腐蚀与控制技术、排污技术及药剂的研究与应用技术编排。这些论文基本反映了火力发电循环水技术发展的新动向、新技术和新水平，也反映了电力生产中的一些新经验。——————————————————————————————————————————————— 会议期间特邀了电力行业资深水处理专家作了主旨技术报告，广大论文作者依次在会上进行了交流，来自全国各地的电力企业科研院所高等学校和制造企业的广大科研人员和工程技术人员共同研讨了火电厂循环水处理技术的新动向、新技术，交流了各自的经验，取得了良好的效果。本次会议由中国电机工程学会火力发电分会、西安热工研究院有限公司主办，会议得到了西安国电水处理有限公司、江苏江海化工有限公司和济源市青源水处理有限公司的大力支持。论文征集、评审及会议筹备工作，得到有广大电力科技人员和有关专家的大力支持，会议秘书组为会议的顺利召开和论文集的编辑出版作了大量的工作，在此一并表示感谢。在论文集的编辑过程中，对一些论文进行了文字上的修改和删除，如有不当之处请作者谅解；对论文集中可能出现的错误，欢迎广大读者指正。中国电机工程学会火力发电分会2006年9月I火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安火电厂循环冷却水处理阻垢缓蚀剂绿色化罗奖合王广珠汪德良(西安热工研究院有限公司，邮编710032)[摘要]——————————————————————————————————————————————— 本文从绿色化学的观点和环保要求出发，结合电力系统的特点，提出火电厂循环水阻垢、缓蚀处理药剂绿色化的理念，并从药剂研究开发、技术现状、应用前景等方面进行了论述。[关键词]水处理剂绿色药剂阻垢、缓蚀1.前言我国燃煤电厂占有现有发电装机容量约3/4，由于受资源条件的约束，在今后很长的一段时期内，这种能源供给格局还难以从根本上改变。随着环境保护紧迫性日益增强，我国已开始实施“绿色煤电”计划，旨在为我国未来电力研发出高效、经济和环境友好的煤炭发电技术，让煤电在提高发电效率的同时不再有黑烟、污水、废渣、污染物等，实现近“零排放”。由于我国水资源严重紧缺，燃煤电厂不管采用何种水源作为循环冷却水，今后仍将以敞开式循环冷却方式为主，而经过化学药剂处理的循环水排污水在火电厂废水排放中占量最大，采用绿色化学药剂（阻垢分散剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂）进行循环水处理，是减少当前所用循环水处理药剂造成排污水对环境水体污染的有效途径之一。绿色化学的核心思路是从根本上消灭污染源，使得废物不再产生，不再有废物处理问题，是一门从根源上彻底阻止污染的化学，绿色化学水处理药剂就是用绿色化学的技术和方法生产合成的药剂，这些药剂在其使用功能消失之后均不会对人类健康和生态环境产生危害。本文将结合电力系统循环水处理药剂的应用状况，从绿色化学的观点出发，对火电厂今后使用复合药剂单体的生产、复配等绿色化前景和要求进行论述，以达到抛砖引玉之目的。2.火电厂循环冷却水处理药剂使用现状——————————————————————————————————————————————— 70年代，我国引进了13套化肥装置，因此推动了我国电力行业循环水处理药剂的研究和生产。阻垢缓蚀剂是常用的处理药剂，这些药剂针对不同系统、补水水质和运行控制水平要求，组成合适的配方及相应的内、外部配套处理技术对循环水进行处理，以满足当前机组运行要求。目前，我国火电厂循环冷却水处理阻垢缓蚀剂复合配方仍以磷系为主流，由于磷含量和某些反应物质的影响，循环水排污水难以达标排放，对环境造成一定污染，并危及人体健康。加之循环水整体处理方案缺乏规范和有效的试验研究和技术论证，导致其处理效果和环保效果的技术经济性欠缺。火电厂主要使用的处理药剂有以下几类。2.1阻垢分散剂从80年代中期，火电厂开始采用有机膦酸阻垢剂和高聚物阻垢分散剂进行循环水阻垢分散处理，到目前为止，火电厂循环水处理多数仍使用以磷系为主的复合药剂。有机膦酸化合物，尤其是有机多元膦酸及其盐，具有化学性能稳定、耐较高温度和较高pH值、有明显的“溶限效应”和“协同效应”等特点，它们具有阻垢和缓蚀双重作用，但无分散作用，是目前广泛使用的一类阻垢剂。如：氨基三甲叉膦酸（ATMP）、羟基乙叉二1火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安膦酸（HEDP）、乙二胺四亚甲基瞵酸钠（EDTMPS）、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸（PBTCA）等，在耐温性能上，PBTCA＞HEDP＞ATMP。——————————————————————————————————————————————— 羧酸的均聚物和共聚物多作为分散处理药剂，如：聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯酸钠（PAAS）水解聚马来酸酐（HPMA）。它们具有阻垢和分散双重作用，但无缓蚀作用。以上药剂在阻垢效果上，ATMP＞HEDP＞EDTMPS＞HPMA＞PAAS＞PAA；影响处理效果的因素除它们本身的性能外，还有循环水悬浮物、碳酸盐硬度、钙硬度、水温、管内流速、传热量和表面温度、运行控制和管理水平等因素。大多数单体药剂对铜合金有一定的侵蚀性。近年来，国外研究最为活跃的两个领域仍然是有机膦酸和聚合物阻垢剂，但趋向是增大链长和分子量，其阻垢性能非常突出。如国外最近推出的PAPEMP，国内相继开发的2-羟基膦酰基乙酸（HPAA）、双1，6-亚已基三胺五亚甲基膦酸（BHMT）等第三代有机膦酸，其含磷量较ATMP、HEDP降低了很多，属于“低磷”产品，且对碳酸钙和硫酸钙的阻垢率高。聚合物阻垢剂逐步向两个方向发展：一是由于磺酸基与羧基匹配的良好协同阻垢效果而开发出含磺酸基羧酸聚合物，如今仍为研究热点；二是结合PBTCA与羧酸类聚合物的长处，开发出分子中含有膦酸基和多个羧基以及其它基团(如磺酸基)的含磷聚合物PCA（膦基聚羧酸），但与国际知名化工公司如美国的纳尔科(NALCO)、贝兹(BETZ)、日本的栗田(KURITA)、瑞士的汽巴一嘉基(DIBA—GEIGY)公司等相比．我国生产的药剂虽多，但系列化水平低，专用品种少。2.2缓蚀剂火电厂引起铜及铜合金发生各种腐蚀和加剧腐蚀的主要因素有：——————————————————————————————————————————————— ??????循环水本身的侵蚀性物质，如：氯离子、硫酸根、微生物、溶解氧、有机物等；循环水中加入阻垢分散类药剂；为了节水，循环水系统浓缩倍率不断提高，循环水水质恶化；“开源”节水，越来越多使用城市中水等再生水源作为冷却水，以及采用海水循环；间断和连续加入氧化性杀菌剂；形成污垢、水温、流速、管子制作工艺及本身质量、日常运行管理和保养等。为了防止腐蚀的发生，在火电厂应用的复合药剂配方中均加有缓蚀剂，其加入量可根据动态试验研究结果和现场长期腐蚀控制经验剂量确定。对于大容量、高参数火电机组，为保证缓蚀效果，可根据机组的运行要求，另外单独加入缓蚀剂或复合缓蚀剂。火电厂循环水处理中常用的缓蚀剂，按其组成和结构可分为无机和有机缓蚀剂两种。无机缓蚀剂主要是锌盐，锌盐的缺点是水的pH值大于8.0时有产生沉淀的倾向，使水出现浑浊，但在加入磺酸和丙稀酸共聚物时，可提高其使用的pH；常用的有机缓蚀剂有HEDP、AEDP、、EDTMP、苯骈三氮唑（BTA）、甲基苯骈三氮唑（TTA）、巯基苯骈噻唑（MBT）、季胺盐和咪唑啉等。有机瞵缓蚀剂在高浓度时对碳钢有较好的缓蚀作用，而瞵系产品对铜合金有较强的侵蚀作用。BTA、TTA、MBT对铜合金均具有较好的缓蚀效果，MBT——————————————————————————————————————————————— 成膜速度较快，TTA和BTA在循环水中对铜的缓蚀率相当，这三种芳香唑属于低毒性化合物。水中氯、有机物对有机瞵和唑类缓蚀剂的缓蚀率有影响，在抗氯能力上，TTA＞BTA＞MBT，针对不同的水质特点，使用时要注意发挥各自特性增加协同效应，效果更佳。西安热工研究院针对火电厂循环水系统的实际特点研制的特种缓蚀剂，在与其它常规缓蚀剂复配使用时，有效地解决了多个大型火电厂循环水系统存在的均匀腐蚀和局部腐蚀问题。2火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安3.火电厂循环冷却水处理绿色药剂技术综上所述，目前我国电力行业循环冷却水所用阻垢缓蚀剂主要还是含膦的化学物质，离绿色化学的理念还相差很大。水处理技术发展的主要推动力之一是技术经济性和环境保护，随着环境法规的日益严格和要求药剂技术效果的不断提高，会促使磷系、低生物降解性水处理药剂向绿色阻垢缓蚀剂的转变，这对于火电厂意义重大。3.1绿色药剂技术的必要性火电厂是用水大户同时也是废水排放大户，排放量最大的还是经过非绿色化药剂处理过的、带有对人类健康和生态环境产生危害的循环水排污水。如有机膦系阻垢缓蚀剂中磷的排放会造成附近环境水域的富营养化，促进菌藻的生长，在近海形成“赤潮”，在湖泊形成——————————————————————————————————————————————— “水华”，并能造成近海海域或内陆江河水源的严重污染，对生态环境造成破坏，同时间接恶化土壤质量。含磺酸基羧酸聚合物则因生物降解性不好而引起人们的不安，西欧、日本等已开始将其列入限制排放范围。我国要求排放水中P的含量应小于0.5mg/L（相当于循环水总磷1.5mg/L，以P计），但目前排放大都超标。无机缓蚀剂锌盐属于有毒物质，我国规定锌的排放不得大于5mg/L。另外，火电厂广泛使用的氯系杀菌剂在水中与有机物、氨氮易产生三卤代甲烷（THM）及氯胺类等对人体有毒害的物质，同样污染环境，危害人类健康，许多国家禁止使用氯及其制品杀生。为了有效遏制污染，加强环保、采用绿色化学水处理药剂势在必行。为了节水和合理利用再生水源，采用受污染天然水及二级城市污水作为火电厂循环水已成为一种发展必然趋势，但这种水中的微生物含量较高，在循环水系统系用中运行时的自然条件极易促进微生物生长，如合适的温度、充足的溶解氧、充沛的水量、丰富的营养物质等。如采用有机膦系阻垢缓蚀剂，产生的危害是造成水中磷含量升高，菌藻快速生长，除了使杀菌灭藻的成本加大外，还会加剧微生物腐蚀。引起的腐蚀包括：硫酸盐还原菌对凝汽器管的点蚀，铁细菌对钢的腐蚀，硝化菌群转化氨氮的低pH腐蚀。采用高硬度天然水和海水作为补水进行循环冷却时，由于浓缩后水中的钙离子含量很高，采用有机膦系阻垢缓蚀剂，会使水中PO43-含量增大，极易大于Ca3(PO4)2溶度积，继而产生Ca3(PO4)2沉淀，因为在火电厂凝汽器温度条件下，Ca3(PO4)2的溶度积约是CaCO3的8×1020——————————————————————————————————————————————— 分之一，如要消除这种现象，比须加入阻Ca3(PO4)2药剂。因此改性现有药剂或使用绿色阻垢缓蚀剂也是循环水处理技术所必须的。3.2绿色药剂技术的理念和内涵绿色水处理药剂是应用绿色化学的概念和原理生产的药剂，绿色化学就是用化学的技术和方法，从根本上减少或排除那些对人类健康或环境有害的原料、产物、副产物、溶剂和试剂等的产生和应用。总体思路是从根本上消灭污染源，使得废物不再产生，不再有废物处理问题，因而绿色化学是一门从源头上彻底阻止污染的化学。根据这些思路，火电厂循环水处理绿色药剂要实现以下目标：?对污染进行始端预防和使用过程灭绝，而不是终端控制，污染物无需用特别的系统或装置在排放前进行处理，就能实现达标排放或“零排放”；?药剂在其使用功能消失之后，排放物不会对人类健康和生态环境产生危害，有较强的生物降解性能；?具有高阻垢率和缓蚀率，能达到与非绿色化药剂相应的浓缩倍率和适应复杂多变的循环水水质，保证机组的安全稳定运行；3火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安?不影响和危害与火电厂循环水系统相关的水处理工艺的处理效果，例弱酸和“零排放”处理工艺；?价格合理，具有较高的技术经济性。3.3我国绿色水处理药剂技术现状——————————————————————————————————————————————— 70年代初到80年代，聚丙烯酸和聚马来酸带动了一系列含有多种基团的二元、三元甚至四元共聚物的开发；分子中同时含有-PO(OH)基和-COOH基的含磷聚合物及含磺酸基团共聚物，具有较好的阻垢能力，并有一定的缓蚀作用。这些研究开发推动了火电厂水处理技术的发展，但其基本思路均未超出不同单体基团的搭配组合。从国内情况看，目前主要还是使用有机膦羧酸、聚磺羧酸等阻垢缓蚀剂，工业应用阻垢缓蚀剂配方仍以磷系为主，约52%～58%(磷)，钼系20%，硅系5%～8%，钨系5%，其他配方5%～10%，于环境保护很不利，均不符合环境绿色化的要求。国内外开发的低磷和无磷、无氮阻垢剂主要有：双1，6亚乙基三胺五亚甲基磷酸（BHMTPMPA），聚天冬氨酸(PASP)、聚环氧琥珀酸（PESA）、烷基环氧羧酸盐（AEC）、EDTS(乙二胺四甲撑磺酸盐)和DTPS(二亚乙基三胺五甲撑磺酸)等。这些品种突破了原有思路，部分有机瞵阻垢剂分子结构中的瞵含量见表1。西安热工研究院针对传统的有机瞵阻垢剂和低磷、低氮及无磷、无氮绿色阻垢剂等在火电厂水系进行了性能对比试验研究。试验水质为：甲电厂水源水质：JDP：0.00，JDM：3.19，YD：5.24；乙电厂水源水质：JDP：0.00，JDM：2.98，YD：4.67。试验结果见表2。表1不同有机膦阻垢剂分子结构中磷含量序号12——————————————————————————————————————————————— 345名称分子式分子量磷含量（以PO43-计,%）299.00206.03436.00573.00685.0095.3292.2287.1682.0969.34氨基三甲叉膦酸（ATMP）2PO3H2)3羟基亚乙基二膦酸2H8O7P2乙二胺四甲叉膦酸6H20O12N2P4二乙烯三胺五甲叉膦酸(DTPMP)双1,6-亚己基三胺五亚甲基膦酸(BHMTPMPA)C9H28O15P5C17H14O15N3P5从表1看出，大分子有机膦酸阻垢剂分子结构中增加-CH2-，分子量随之增大，相对磷含量明显降低。由表2看出，在阻垢效果上，瞵系大分子有机膦酸优于小分子；低瞵阻垢剂优于无瞵，低瞵阻垢剂PBTCA、BHMT性能较好。净增的磷含量符合阻垢剂分子结构特点；在相同加入剂量下，BHMT单体浓缩倍率每升高1.0倍磷含量增加值较低，为1.23mg/L（以PO43-计），为传统有机膦阻垢剂ATMP、HEDP的50%。而进行的复配配方中采用BHMT时，浓缩倍率每升高1.0，磷含量增加值较传统有机膦复配配方降低30%～50%。——————————————————————————————————————————————— 火电厂循环水处理目前面临的难题有：越来越多采用逐渐变差的天然地表水，其特点是：高硬度、高碱度、高浊度；为了节水不断采用二级城市污水和海水进行循环冷却，在此条件下，系统要求的浓缩倍率又越来越高，环保力度日益加强，给循环水处理技术增加了许多难度。从不同阻垢剂性能的研究结果看出，无瞵、无氮、无毒的绿色药剂目前还难以达到火电厂系统运行水平的要求，而绿色化的概念正在重新塑造水处理技术及其化学品的发展方向。过去．由于起步晚等原因，我国和发达国家在科技水平上总存在一定差距，全新的水处理剂绿色化战略则使我们与之站在了同一起跑线上，适合国情研究开发性能优异的绿色阻垢剂非常必要。4火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安表2不同阻垢剂阻垢性能比较序号1234名称代号类别加入剂量mg/L极限碱度mmol/L极限硬度mmol/L极限浓缩倍率KCL-净增总磷量mg/L试验水质备注加入阻垢剂前所用试验水样总磷含量为0.098mg/L（以PO43-计）加入阻垢剂前所用试验水样总磷含量为0.122mg/L——————————————————————————————————————————————— （以PO43-计）氨基三甲叉膦酸ATMP瞵系羟基乙叉二膦酸HEDP水解聚马来酸酐HPMA无磷双1，6亚乙基三胺五亚甲基磷酸乙二胺四甲叉磷酸钠二乙烯三胺四甲叉磷酸BHMT低磷甲电厂水68.1513.182.622.28源67.3811.902.452.7865.328.181.79乙电厂水9.0114.683.081.23源567891011EDTMPS瞵系6.5210.492.450.8867.2211.022.701.85瞵羧酸低磷聚天冬氨酸无磷聚环氧琥珀酸PESA无磷聚丙烯酸无磷双1，6亚乙基三胺五亚甲基磷酸BHMT低磷——————————————————————————————————————————————— 68.5814.203.130.7364.788.481.9065.058.801.9567.7012.162.7111.9419.294.325火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安3.4火电厂绿色水处理药剂技术发展路线目前，火电厂循环水处理化学品的种类主要有阻垢剂、缓蚀剂、杀生剂和絮凝剂，其中阻垢剂、缓蚀剂在品种开发和应用方面都已接近国际先进水平。从使用的水处理化学品的类型来看，主要有机磷类缓蚀阻垢剂、聚丙烯酸等聚合物和共聚物阻垢分散剂，虽然曾经使火电厂循环水处理技术取得了突破性进展，但绿色化学的概念正在冲击传统的火电厂水处理化学品应用现状，可生物降解的、无瞵、无氮、无毒的绿色药剂必将逐步取代传统的磷系等缓蚀阻垢剂，根据我国国情，确定自主研发发展的技术路线尤为重要，其大体思路如下：3.4.1重新评价现有阻垢缓蚀剂产品当设计对环境行友好、对人身更安全的新型水处理剂时，应该首先考虑可生物降解性，因此对目前使用产品本身的绿色性能及可生物降解性应重新系统评价。由于低瞵类药剂目前的性能可以满足高参数、大容量火电机组循环水处理的要求，可作为过渡产品加以推广使用；用快速生物降解试验的规程（OECD）来考察研究生物降解的最低程度和生物降解的最低降解速度，不断进行改性研究，使其在过渡期内安全使用。3.4.2重新设计现有阻垢缓蚀剂产品——————————————————————————————————————————————— 对火电厂循环水阻垢缓蚀处理药剂重新设计是使其回归绿色化学一条可供选择的重要途径。例如：聚丙烯酸类阻垢剂具有良好阻垢作用但难以生物降解，若重新对其进行分子设计，向其分子链中插入氧原子，就可能获得既具优良阻垢作用又容易生物降解的产品。这种思路可从聚环氧琥珀酸的发明过程得到启迪：发明者也是向分子键中插入氧原子得以成功，聚环氧琥珀酸是一种无磷无氮和生物降解性好、兼有阻垢缓蚀双重功能的水处理药剂。在相同条件下，聚环氧琥珀酸与目前广泛使用的阻垢剂ATMP和HEDP相比较，ATMP和HEDP随钙离子浓度增大、碱度升高，阻垢性能显著下降，而聚环氧琥珀酸即使在较高钙离子浓度和较高碱度条件下，仍保持较高的阻垢效率。因此可以采用计算机模拟分子设计先进手段，加大理论研究深度，开展药剂分子的量构与活性相关(QSAR)理论研究，减少开发的盲目性，提高成功率。以有机膦酸为例，目前的认识只停留在对其所含磷酸基团的了解上，而对不同的分子结构及由此产生的性能差异还没有真正了解。注重药剂的合成、结构和性能之间的基础研究，搞清楚聚合物结构与性能之间的关系，只有这样才能使水处理药剂技术有所创新、有所突破。4.绿色阻垢缓蚀剂在电力行业的应用前景环境友好型、绿色化火电生产过程对环境保护意义深远，降低污染物排放或实现“零排放”是实施绿色煤电的重要部分，必须尽快研究开发性能优异而又符合绿色化学思路的阻垢缓蚀剂才能适应可持续发展，无毒、低磷或无磷绿色阻垢缓蚀剂的开发和应用已成为国内各行业关注的焦点。——————————————————————————————————————————————— 在火电厂循环水处理中应用绿色阻垢缓蚀剂时，也不能一味追求水处理药剂无磷、无氮等的纯粹绿色概念，要把绿色阻垢缓蚀剂与国内当前行业水平结合起来，以市场规律、性能价格比、处理效果、环境保护水平、确保机组安全经济运行等诸多方面综合考虑，稳步推动绿色水处理阻垢缓蚀剂的研究和应用。某些含磷的水溶性共聚物或低磷、微磷的水处理药剂配方，只要使用后的排放符合国家标准、对环境影响甚微，就可以称为绿色阻垢缓蚀剂或准绿色阻垢缓蚀剂，并鼓励在火电厂使用。6火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安对于那些尚无替代且行之有效的非绿色阻垢缓蚀剂产品，尽快开发配套的治理方案予以补充。对火电厂循环水处理后的排放，若利用太阳光能转化为化学能，借助纳米光催化剂对残余药剂进行氧化降解，未来可能会是一条理想可行的补救措施。近年来，新开发的第三代有机膦酸HPAA、BHMT的磷含量比ATMP、HEDP降低了三分之一，阻垢缓蚀性能相当，而BHMT的阻垢性能优于ATMP、HEDP。将取代ATMP、HEDP成为阻垢缓蚀复配药剂的主要成分，当前具有良好的应用前景。PASP、PESA国内已经有规模生产，由于阻垢性能较有机膦酸低、加药剂量大使之综合成本较高，目前应用面较小。相信不久的将来，在性能/价格比适中的情况下将得到广泛使用。——————————————————————————————————————————————— 绿色阻垢剂的研究方兴未艾，但能作为绿色水处理剂广泛应用的种类并不多，有关绿色阻垢剂的开发应用必将成为水处理行业的研究重点。[参考文献][1]罗奖合，李建玺，王蓉蓉等．BHMT阻垢性能试验研究报告[R]．西安热工研究院，2006[2]郭军科，杨洪民。磷系和含磷缓蚀阻垢剂的现状及展望[J].天津电力技术，2002（1）[3]周本省．循环水系统中水垢及其控制[J]．腐蚀与保护，2006，1[4]宋彦梅．绿色阻垢剂的研究现状及应用进展[J].工业水处理，2005，25（9）.[5]陆柱．绿色化学及其技术在水处理的应用[J]．精细化工，2O00，17[6]周云，付朝阳．绿色阻垢剂的研究进展「J]．材料保护，2003，11[7]高秀山，罗奖合，杨东方等．火电厂循环冷却水处理「M].中国电力出版社.2001.[8]水处理剂BHMT（QYZF-108）．济源市清源水处理有限责任公司。7火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安——————————————————————————————————————————————— 浅谈海水循环冷却技术在火电厂循环水系统的应用王广珠罗奖合田利李建玺（西安热工院有限公司，陕西，西安，710032）[摘要]本文扼要介绍了海水循环冷却的国内外现状、技术关键及对策，并探讨了该技术在火电厂的应用前景。[关键词]海水循环；阻垢；防腐；冷却塔1.水资源和海水循环冷却我国人均淡水占有量2220m3，仅是世界人均占有量的四分之一，被联合国列为13个最贫水国之一。我国淡水资源的时空地域和人口分布不均，沿海地区社会经济发展和淡水资源占有量极不平衡，几十座沿海工业城市人均水资源量大部分低于500m3，中北部城市如上海、天津人均水资源量均低于200m3，仅为重度缺水北方地区的1/4，处于极度缺水境况，但沿海地区拥有丰富的海水资源。我国沿海地区社会经济发展高速，近、沿海人口密集，土地占有量少，对国民经济的贡献率大，淡水资源十分宝贵但不断减少，生态环境极为重要又日益恶化，特别是淡水资源短缺的危机日趋加重，严重制约沿海经济的可持续发展。有效节约淡水和重视利用海水资源是解决沿海地区淡水短缺和环境保护的有效途径。2.国内外电力行业海水循环冷却技术现状——————————————————————————————————————————————— 国内外大量采用海水作工业冷却水并都仍以直流冷却为主，海水直流冷却技术具有深海取水温度低、冷却效果好和系统运行管理简单等优点；但也存在取水量大、工程一次性投资大、排污量大和海体热污染严重等问题。在我国，由于沿海地区经济发展和淡水资源紧缺及无污染冷却技术需求等因素，在海水直流冷却技术和淡水循环冷却的有关工艺和技术基础上，才逐渐开展了海水循环冷却技术的研究和开发。火力发电厂作为用水大户，海水循环冷却技术的应用可主要缓解日益突出的经济持续发展与淡水资源紧缺和环境可持续保护问题。我国电力系统海水循环冷却技术尚处于示范工程阶段。早在90年代初期，西安热工院就在沿渤海湾的天津大港发电厂进行过海水循环冷却的动态模拟试验研究，将海水经过一定的预处理后进入试验系统，结果表明系统可在2.9浓缩倍率时运行，并可有效地控制菌藻生长，同时还进行了有关金属材料的腐蚀速率的研究。2004年深圳建成14000m3/h电站海水循环冷却技术示范工程并投入运行，系统比海水直流冷却的排污量减少了95%以上。针对南方海域海水水质特点及电力行业实际情况，“三剂一塔”（海水阻垢分散剂、菌藻杀生剂、缓蚀剂和大型海水冷却塔等）海水循环冷却技术等已在运行中使用，系统运行浓缩倍率在1.8～2.2间。电力系统是我国循环冷却水最大用户，深圳万吨级发电企业海水循环冷却系统，年节约淡水近200万吨，节水效益显著；综合运行成本较淡水循环冷却降低50%～75%，经济指标优于淡水循环冷却及海水直流冷却，有效地控制了热污染，利于附近海域环境保护。国外海水循环冷却技术经过近30年的发展历程。1973年美国第一座海水循环冷却系统在大西洋城某电站建成，循环水量14423m3/h——————————————————————————————————————————————— ，通过添加防腐、阻垢和菌藻杀生剂对循环海水进行处理，运行20年左右更换一次冷却塔填料，冷却系统运行稳定、正常。美国某核电站装机容量3300MW(1100MW×3台)，建于1979年的两台机组采用海水直流冷却技术；8年之后投产的第三台1100MW机组，综合经济发展、节约淡水、减少热污染有利环保等因8火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安素，采用了海水循环冷却技术，其海水循环量高达152200m3/h。与海水直流冷却相比，说明海水循环冷却技术更先进、更具环保和经济优势，而且经过十几年的发展应用规模已经向大型化迈进。3.海水循环冷却的主要问题和技术关键及对策相比直流冷却和淡水循环冷却，海水循环冷却时的含盐量高，具有腐蚀和结垢性的离子浓度远高于一般淡水，离子的活度和强度也发生了很大变化，且微生物和大生物的种类多、含量高，大大超出国家标准《工业循环冷却水处理设计规范》规定的循环冷却水的水质要求，因而，用海水作循环冷却水，系统存在着严重的结垢、腐蚀、污损生物附着以及海水冷却塔的盐沉积、盐雾飞溅、侵蚀等问题，海水循环冷却水处理较之淡水和其他再生水源循环冷却在技术上难度更大。3.1阻污垢技术——————————————————————————————————————————————— 循环海水中含盐量增加与系统浓缩倍率成比例，极易形成统称污垢的水垢和污泥（包括淤泥、粘泥、腐蚀产物）。水垢是一些溶解盐类物质结晶析出所形成的固相沉积物；污泥是海水中的海泥及海生物和其他沉积物粘附在金属表面上形成的，降低换热器的传热效率，引起水垢和污泥下腐蚀，严重时会堵塞管道，影响正常运行发电。污垢控制方法包括：(1)控制浓缩倍数。根据动态模拟试验结果和海水水质控制适宜的浓缩倍数，保证排污量。海水含盐量高，浓缩倍数目前不宜控制很高。国内外运行系统浓缩倍数控制在1.5～2.0倍。(2)投加阻垢分散剂。在海水循环冷却中控制污垢的最重要的技术措施是投加水质稳定剂。通过静态阻垢以及动态模拟试验确定合适的阻垢分散剂，使阻垢率和污垢热阻在允许范围之内。西安热工院研究结果表明：在循环海水中加入2mg/L药剂，极限碳酸盐硬度可达8mmol/L，极限浓缩倍率为2.9；海水浓缩时不经任何处理，污垢热阻值大大超过国家规定的允许值，结成水垢的主要成分为碳酸钙，硅酸镁和磷酸钙结垢趋势明显。考虑浓缩海水的排放对附近海域造成的水体污染和富营养化，目前循环海水稳定剂已由传统的磷系向具有较好生物降解性能的低磷或无磷环保型绿色阻垢剂方向发展。（3）其他方法。鉴于海水水质的特殊性，西安热工院研究结果表明应对海水进行合适的预处理及循环海水中加入合适的稳定剂，降低进水悬浮物、COD和循环水的磷含量，有利于减少微生物营养源和生成微生物絮凝物，防止粘泥附着和淤泥堆积；并应保证凝汽器管内有良好的流动状态及完善的胶球清洗装置。3.2防腐技术——————————————————————————————————————————————— 海水对金属的腐蚀主要是电化学腐蚀。在循环冷却过程中，海水中过高的含盐量特别是Cl-和SO42-会加速金属的腐蚀。腐蚀控制方法有：(1)合理选材。在海水循环冷却系统中，国内外普遍使用的耐海水腐蚀设备材料有：铝黄铜、海军铜、铜镍和钛等。西安热工院研究结果表明钛和铝黄铜在循环海水中的耐蚀性好，B30管的腐蚀速率为0.0074mm/a，海水循环时的微渗漏就会引起锅炉爆管事故，火电厂凝汽器设备建议使用钛材，管板密封方式和水平应引起足够重视。循环海水过流部件如循环水泵应采用耐海水腐蚀泵，叶轮考虑用铜或铜合金；海水输送管道和循环水管道一般采用铸铁管或水泥管。9火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安(2)管道涂层保护。一般管道涂层应该具备较低的水气渗透率和吸水率，特别应注意防止氯离子穿透，涂料与金属表面有足够高的粘结强度，耐蚀性好，耐磨损性强。目前国内外普遍使用的海水涂料主要有环氧树脂漆、环氧沥青涂料以及硅酸锌漆等富锌涂料等。(3)阴极保护。一般采取牺牲阳极的阴极保护法，用活泼金属锌做牺牲阳极。对于换热器、金属输水管道可以用牺牲阳极的阴极保护措施；采取外加电流的阴极保护法，钌铱钛阳极是辅助阳极比较合理的材料，对于循环水泵可以采用外加电流的阴极保护措施。(4)——————————————————————————————————————————————— 投加缓蚀剂。在海水循环冷却过程中，缓蚀剂的投加是防止腐蚀的重要技术措施。缓蚀剂选择应以试验为基础，在控制一定浓缩倍数条件下，筛选出较好的缓蚀剂，控制腐蚀速率在允许范围之内。目前循环海水腐蚀控制主要采用复配缓蚀剂以及缓蚀剂与电化学保护相结合等方法。海水循环冷却的提出是基于节省淡水资源和环境保护，因此以后缓蚀剂的研究应该向可生物降解，绿色化和环境友好化方向发展，研究有机缓蚀剂与无机缓蚀剂的协同效应，开发性能更好的高效复合缓蚀剂。3.3防海生物附着技术海洋生物包括固着生物(藤壶类、牡蛎等)、粘附微生物(细菌、硅藻和真菌等)、附着生物(海藻类等)和吸营生物(贻贝、海葵等)。海水循环冷却的适宜条件会造成他们大量繁殖，有些生物由于他们的形状和生长特点使得杀生剂难以高效发挥作用，给系统运行带来极大危害。有些海生物极易大量粘附在管壁上，形成粘泥沉积引起结垢，严重时可直接堵塞管道，同时海生物给海水循环带来严重的腐蚀问题，海生物的附着并非完整均匀，附着层内外形成氧浓差电池而造成金属的腐蚀，同时附着层底部，形成缺氧环境，促进了硫酸盐还原菌等厌氧性微生物的繁殖及腐蚀破坏作用；生物呼吸排放的二氧化碳以及生物遗体分解形成的硫化氢．有加速腐蚀的作用。海生物控制的措施有：(1)设置过滤装置。过滤是防止海生物等污染物质进入循环冷却水系统的有效方法，它包括：海水入口的一次滤网，即各种拦污栅、格栅及筛网，主要阻止海生物等异物进入海水冷却系统，在进入凝汽器前设置二次滤网，即在凝汽器入口尽可能设置粗滤器及涡流过滤器等设备，使进入的一些海生物等异物不能最后进入凝汽器。——————————————————————————————————————————————— (2)防污涂漆。防污涂漆的主要成分以有机锡系和硅系漆为主，涂层的主要部位包括循环水系统(循环水管、海水管、冷凝水室、循环水泵等)和吸水口周围设备(旋转筛网等)。(3)投加杀生剂。海生物包括菌藻、微生物及大海生物，其中控制菌藻、微生物的药剂有许多种类，但控制大海生物如贝类等的药剂很少。控制海生物的杀生剂主要包括氧化型杀生剂(氯气、二氧化氯和臭氧等)和非氧化型杀生剂(新洁尔灭、十六烷基氯化吡啶和异氰尿酸酯等)两大类。黏泥杀菌剂有松香胺、松香胺与环氧乙烷聚合物、过氧化氢与双胍聚合物等。我国海水冷却常用杀生剂主要是氯气，但是氯气在海水中可与其中有机物生成有毒氯烃，污染环境，危害人类健康，许多国家禁止使用氯气杀生。近几年来．发达国家对海生物污垢如贝类的防治研究取得了一定的突破，其中以脂肪胍盐为主成分的非氧化型海生物防止剂对贝类有特殊的抑制效果，比氯气更有效，而且药剂本身可生物降解，减少了对水体的污染。美国、加拿大、西欧诸国海水处理采用臭氧-射线方法，它具有杀生、脱色、除臭、降低COD和BOD等优点。10火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安3.4海水冷却塔技术——————————————————————————————————————————————— 海水冷却塔是海水循环冷却系统的主要组成部分。其技术关键是在满足热力性能的同时，能够有效防腐蚀、防盐沉积和防盐雾飞溅。飘水率(盐雾飞溅量)必须得到有效控制。国内有关单位机力通风塔考虑飘水率为循环量的0.0016%。电力系统多用自然通风冷却塔，但应研究和探索相应的海水循环冷却塔结构特点，尽快达到大型化、工程化应用程度。4.海水循环冷却技术的应用前景海水循环冷却技术是沿海城市和地区急需的环保型节水新技术，是重视“节流”和“开源”并举的工程技术，在节省大量淡水资源的同时，利于保护环境、维护生态平衡，应用前景十分广阔。目前，我国电力系统在浙江沿海经济发达地区已在单机容量600MW和1000MW发电机组的设计建设中采用海水循环冷却技术。沿海地区经济发展，淡水资源必将日益紧缺，随着国家用水政策的切实落实和工业用水机制的不断调整用水价格将会不断上扬，环境保护力度的也会加强；海水循环冷却技术在我国沿海发电企业的应用，将有望改变我国沿海城市和地区的水资源结构，有力解决淡水资源紧缺问题，对我国经济和社会发展产生巨大影响。海洋开发关系到21世纪我国的可持续发展，目前我国基本具备了具有自主知识产权的海水(直流、循环)冷却关键技术。电力系统可在这些基础上适时借鉴国外先进的海水循环冷却技术，加快该技术的大型化和工程化及大型发电机组技术示范进程，将会快速推进海水循环冷却技术发展，会有效缓解我国沿海城市和地区的淡水资源危机局面，实现经济可持续健康发展。[参考文献]——————————————————————————————————————————————— [1]西安热工研究院技术研究报告[2]张玉忠，彭晓敏.工业水处理[J].工业水处理，2004，（8）[3]侯纯扬.海水冷却技术[J].海洋技术，2002,(8)11火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安研究提高循环水浓缩倍率的新途径何辉纯（西安热工院有限公司，陕西，西安，710032）[摘要]本文介绍了国内外发电厂的水耗情况，循环水浓缩倍率和节水的关系，和国内采用提高循环水浓缩倍率的措施情况。重点介绍国外较先进的，能将循环水浓缩倍率提高到20倍的ENVIROMAX-CTBD和HERO水处理工艺，并通过这工艺的开发，讨论发展水处理研究工作的看法。[关键词]提高循环水浓缩倍率途径1.前言——————————————————————————————————————————————— 在发电厂中，冷却水占用的水量最大，节约冷却水用量，对节水起着重要的作用。因此，提高循环水的浓缩倍率，对排污水进行回收再利用，是当前最为重要的节水举措。但提高循环水的浓缩倍率又会遇到凝汽器的结垢和腐蚀问题，多年来，国内已开发了不少防垢防腐的措施，对提高循环水浓缩倍率，有较大成效。但与国外的节水水平，还是有不少差距。本文是通过介绍国外的某些技术，提出如何进一步研究和解决这问题的一些看法。2.节水指标的差距当前国内外电厂水耗的情况见表1：表1二次循环供水火电厂的耗水指标m3/s.GW国内国外（发达国家）澳大利亚佩斯沃特电厂（平均）1，（0.85~9.8）(平均)<0.70.43(采用零排放技术)这些差距，是由于节水技术和管理的差距所造成的。3．国内采用循环水处理技术与循环水浓缩倍率的现状不同处理方法提高循环水浓缩倍率不同。国内采用不同处理方法所得到的循环水浓缩倍率的情况见表2。表2国内采用不同处理方法所得到的循环水浓缩倍率的情况处理方法浓缩倍率磷酸三钠,六偏磷酸钠石灰处理弱酸离子交换处理(水稳剂)阻垢缓蚀剂旁流弱酸处理这些差距，是由于节水技术和管理的差距所造成的。12火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安从上表看到，不同的处理方法，所能达到的浓缩倍率，最大也只有6左右。而通常采用的水稳剂技术，也只能达到3～4的浓缩倍率。从节水的角度看，还有很大的提高余地。——————————————————————————————————————————————— 4.提高浓缩倍率的主要措施循环水冷水塔系统，可分成三个水系统：既补给水系统，冷水塔水循环本体系统和排污水系统。目前国内循环水处理，主要是对前二个系统的水进行处理，即对冷水塔本体水和补给水进行处理，很少对排污水进行处理的。在90年代，我国开始用反渗透对循环水的排污水进行处理，其目的是解决缺水、节水问题。为了保护反渗透膜，使反渗透进水能达到SDI<3～4的要求,国内采用了较为复杂的预处理，即将冷水塔排污水经过加入碳酸钠，氢氧化钠，PFS，在澄清器内澄清后，经过无阀滤池，再经过多介质过滤器，活性碳过滤器和保安过滤器，才能使反渗透的进水达到要求。这样复杂的预处理系统，使想采用反渗透处理冷水塔排污水的人有点望而却步。近年来，国内已开始采用超滤技术来简化如此复杂的预处理，但由于超滤+反渗透系统还存在回收率低，反洗频繁等问题，有待研究解决。近年来，国外针对发电厂循环水的零排污问题，开发了不少的处理技术，各有其特点。对比了不同的的技术，认为有一项技术是值得推荐研究的，这种称为“ENVIROMAX-CTBD”的处理工艺。这种由国外专家开创，并由美国Aquatech公司开发的“ENVIROMAX-CTBD”的处理工艺独特的系统，从该名字中的EVIROMAX表示环境保护，CTBD表示冷水塔排污处理。尽管这是一项专利技术，公开的信息较少，但我们可从它公开介绍的内容，可看到一些有用的技术信息。ENVIROMAX-CTBD的工艺系统如下图所示。此工艺的流程介绍如下：productwatertank——出水箱；primaryhardnessremoval——————————————————————————————————————————————— ——初极软化器；secondaryhardnessremoval——二极软化器；degas——脱气器；20cyclesofconcentration——20倍的浓缩倍率；HERO——高效反渗透；RO——反渗透设备图1ENVIROMAX-CTBD的工艺系统图要处理的排污水，先通过初级软化器，软化器内是填装了过滤层的弱酸阳树脂的，它起过滤和除去与碱度相结合硬度的作用。出水的pH在4～5左右,基本上没有碱度。出水进入高效反渗透系统的脱碳器，除去水中的二氧化碳，然后脱碳器出水进入装有钠型强酸树脂的二级软化器。在二级软化器出水中加入氢氧化钠后，便进入反渗透装置。从图中看到，1100m3/h的排污水，经过处理的反渗透出水，可达985m3/h，返回到冷水塔。这等于在冷水13火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安塔的补给水中，加入了985m3/h较纯的水。这样，整个系统的循环水浓缩倍率，就达到了20倍。不但起了节水的作用，也起环境保护的作用。从ENVIROMAX-CTBD的系统中看到，系统中并没有如多介质过滤器，活性碳过滤器和保安过滤器等较难维护的设备。系统中都是常规的水处理设备，如离子交换器，脱碳器，常规的反渗透设备，常规的反渗透膜等。那么，这样污脏的含有机物，硅酸盐含量比较高的高SDI值排污水，为何能在没有严格的精密过滤和活性碳过滤的条件下，就能直接进入反渗透设备进行处理，而且它的反渗透膜回收率达90%，这是因为，在ENVIROMAX-CTBD——————————————————————————————————————————————— 的系统中采用了一种高效反渗透工艺技术（HERO）的缘故。从图中看到那划出的方框，就是一套HERO设备。也就是从脱碳器开始到反渗透装置，组成了一套称为高效反渗透的装置（HERO）。HERO是怎样一种工艺,它是怎样研究出来的?对这些情况，我们并不很清楚,因它是一种专利技术.对技术内容没有完全公开。我们只能通过一些资料进行一些技术分析,谈谈有关HERO的情况。5.HERO工艺简介对于HERO是如何开发出来的，HERO为何采用这工艺操作，就能起到这样的效果，没有报道。但从对公开的资料研究认为：HERO可能是通过对反渗透膜的特性,进行了较深入的研究，然后结合当前较先进的监控手段，才开发出来的。估计研究人员发现,在反渗透膜的浓水区,假如能维持在pH=11，而且浓水中又不含有如重碳酸根，碳酸根等缓冲性离子，而且进入RO给水中的钙，镁，锶，钡含量为零，则反渗透膜就具有很高的抗污染性能。所以HERO工艺的主要运行条件是：???进入RO给水中的钙，镁，锶，钡含量为零。除去水中的缓冲性离子，如重碳酸根，碳酸根，使其含量尽可能的低。加碱提高浓水pH至11。曾问询是否可用前置软化器，将水中会引起结垢的钙镁等离子除去来达到这一目的，回答是不行，从郎格利尔公式，pHs=C+ｐ〔Ca〕+ｐ〔Alk——————————————————————————————————————————————— 〕就可知除去碳酸的重要性，在公式中看到，假如碱度较高，则pH实际—pHs就会大于0从而引起结垢。设计研究人员巧妙地采用了弱酸树脂，因它能有效地除去碳酸盐，而且在特殊调节的情况下，它又能将水的硬度降得很低，这就是此专利技术的关键所在。但弱酸树脂去除水中硬度是有局限性的，在除去硬度和碳酸盐的基础上，加碱提高浓水的pH到11就成为可能。因此，HERO就设计成如下的水处理系统。图2HERO水处理系统14火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安从系统看到，进水先经过弱酸树脂交换，然后进入脱碳器，除去水中的二氧化碳，并在出水中加入氢氧化钠，提高pH值，最后进入反渗透设备系统。经验证明，在这条件下进行反渗透运行，会得到比常规RO好得多的结果。表3对比了HERO和RO的使用情况。表3HERO与常规RO的比较参数/现象HERO设备非常耐颗粒污染，所以对前处理的要求简单HERO系统不会受到有机物的粘污。即使进水的COD高于100-200ppm，也不会发生HERO系统能抗生物粘污，不会发生生物粘污问题。HERO系统在高的膜通量下运行，因此需要较小的膜面积。系统建议按26.5gfd通量设计。这对HERO来讲，是保守的——————————————————————————————————————————————— HERO系统所用的膜，是标准膜，膜的寿命为5年，有时可能更长。HERO系统按设计水质运行，系统的总回收率为92%。这样就可用较小的泵，较小的设备和减少的水耗和废水。.HERO膜在正常运行条件下不会结垢，也不用使用很贵的阻垢剂。常规RO系统要求进水的污泥密度指数（SDI）小于3，最好能小于1，因此要求有较多的前处理来达到此要求。常规系统容易遭受污染，要求进水的COD能低至4-5ppm.生物粘污是缩短膜寿命的主要原因。一旦发生，就很难防止，需要频繁清洗。常规的RO系统需按18gfd.的通量设计。因此需多用46%的膜面积。引起较高的投资和运行费用。即使此常规系统设计得很好，膜的寿命最长也只有3年。结果造成膜的更换费用，比HERO系统的高出60%。颗粒粘污有机物粘污生物粘污膜的通量膜寿命水的回收回收率一般不大于75%。膜结垢再生频率常规系统需要加入阻垢剂。所提供的离子交换器不需频繁再——————————————————————————————————————————————— 没有树脂再生生。对于WAC，每四天再生二次。在系统运行时，很少有人工操纵。运行的难易程度。它的日常控制是完全自动化的。不需要进行定期清洗需要定期清洗。6.HERO的业绩和使用情况HERO是在90年代中期在美国开发的。第一台设备1998年安装在美国一半导体厂，至今已销售的设备超过65套，不少是用于电厂的，其中已运行的大约有50套。由于HERO的专利是属于工艺专利，控制较严，所以此工艺没有在各水处理公司推行。15火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安7.关于UF+RO系统的讨论国内工程近年来采用超滤较多，采用超滤可简化反渗透的预处理系统。目前，随着超滤的投运，对超滤工艺就有了进一步的认识，也产生了一些不同的看法：使用超滤不能代替使用活性碳，因超滤除去水中有机物的效率并不高。表4对比了几种工艺去除有机物的效果。表4几种工艺去除有机物的效果比较12——————————————————————————————————————————————— 345处理方法沉淀法过滤膜分离离子交换电除盐工艺效果（去除有机物%）0~4%,有时达15~40%（随有机物种类而定）25~40%75~96%24~65%40~70%能产生TOC较低的水絮凝澄清活性碳过滤超滤反渗透常规除盐系统有机物清除剂从表4可看出用超滤来去除水中有机物的效果并不好，采用超滤来保护反渗透膜，效果也不好。用UF+RO系统进行冷水塔排污处理，以提高循环水的浓缩倍率，其效率比采用HERO要低得多。这是因为，UF+RO系统的回收率，比HERO系统的低得多。UF在国内的应用，有必要在总结现有设备运行情况的基础上，进一步提出它的使用经验，并提高、完善它的应用。8.值得思考的问题以往，我们比较重视新材料的开发，而对现有材料的基础和应用研究不够。通过HERO的事例看到，假如对现有材料能更深入的研究，并重视开展基础研究工作，就会“温故而知新”，取得新的成果。应重视将国际上的先进科技和水处理技术结合起来，这样就可得到更新的发展。[参考资料]从略16火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集——————————————————————————————————————————————— 2006.9西安天津华能杨柳青电厂循环水排污水处理工艺技术研究郑卫东1赵建祖2赵薇3（1天津华能杨柳青电厂，天津30000；2苏州能泰佳德水处理工程公司，苏州215004；3北京国电华北电力工程有限公司，北京100011）[摘要]华北地区缺水形势日趋严重，处理循环水排污水并重复利用是电厂节水工作的重要内容。本文结合本厂水质及设备实际情况，如何合理的确定循环水排污水处理工艺进行了探讨。[关键词]火力发电厂；循环水排污水；处理工艺天津华能杨柳青热电有限责任公司地处严重缺水的京津地区，电厂总装机容量为2×300MW，二台机组分别于1998年12月及1999年9月投运，锅炉为德国产液态排渣炉，凝汽器铜管为HAL77-2A及B30（空抽区），其它冷却器材质为B10。冷却水系统为开式循环冷却系统，循环水系统补充水为子牙河水。通过动态模拟试验，目前循环水系统的浓缩倍率控制在2.5倍左右运行。2000年杨柳青电厂委托西安热工院，着手进行循环水排污水处理可行性研究工作。从经济运行和保护环境出发，初步设想循环水排污水处理目标为：结合本厂水质及运行设备情况，从减少河水的取水量及减少循环水排水量着手，确定了一种科学合理的处理工艺，达到节水的目的。——————————————————————————————————————————————— 1.全厂用水、排水现状分析1.1全厂补水总量2000年全厂取子牙河水总量统计见表1，根据表中数据统计结果，2000年全厂平均取水量为1392.5m3/h。表12000年循环水补充水量统计结果时间取水量m3/月m3/h平均17火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安1.2循环水系统表2为2000年循环水量、补充水量及冷却系统的浓缩倍率的统计数据，根据表中数据统计结果2000年平均循环水量为38197.7m3/h，平均循环水补充水量为1343.6m3/h，循环水系统平均浓缩倍率为1.93；冷却塔的风吹损失按循环水量统计值的0.1%即38.2m3/h计，则可以推算出循环水系统的年平均排水量为658.0m3/h，蒸发损失为647.4m3/h。对于杨柳青电厂，由于无水冲灰系统，循环水系统补充水量要占到全厂总耗水量的90%以上。表22000年循环水量、补充水量及冷却系统的浓缩倍率统计结果时间循环水量m3/月——————————————————————————————————————————————— m33/月补充水m3/h平均浓缩倍率(b)平均1.661.911.712.081.992.201.781.861.881.952.042.131.3化学制水系统化学制水车间用水为子牙河水，2000年化水车间的除盐水供水量通过全年统计，平均除盐水供水量为25.8m3/h；化学制水车间的自用水率按30%计，则年平均用水量为25.8m3/h/(1-30%)=36.8m3/h。1.4其它系统1.4.1浇花草及冲厕用水取自循环水，浇花水量估计值为6.3m3/h。冲厕所水量估计值为6.5m3/h。1.4.2热网系统2000年热网系统供水水量为2.8m3/h。1.4.3制氢站冷却水制氢站冷却水为河水，水量约8.1m3/h，冷却后水排至水塔。1.4.4至煤场喷淋补水取自循环水，水量约100m3/d，即4.2m3/h。18火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安1.4.5至粒化水补水——————————————————————————————————————————————— 取自循环水，水量约50m3/d，即2.1m3/h。1.5水平衡现状根据上述数据绘制的2000年全厂实际水量平衡简图见图1。图12000年全厂实际水量平衡简图由此可见，全厂2000年平均补水量为1384.4m3/h，不包括热网供水的年平均耗水量为1380.4m3/h。根据统计的2000年平均负荷为398MW。由此可以计算出2000年的平均耗水率为0.96m3/GW.s，这与国外先进水平的耗水率0.50m3/GW.s有较大的差距，可见节水潜力很大。2.循环水处理方案分析杨柳青电厂循环水处理选择了两个技术方案进行分析，二个初步方案为：1）对全部循环冷却系统的补充水进行过滤—弱酸离子交换处理，将循环水系统的浓缩倍率提高至4。2）循环水系统维持目前水质不变，对循环水排水进行RO处理后，RO产水回至循环水系统。下面就上述2个方案进行技术分析。2.1循环水补充水过滤-弱酸处理方案2.1.1方案概要——————————————————————————————————————————————— 子牙河水经过滤除去悬浮物并经弱酸离子交换降低具有结垢性的离子成分的含量后，作为循环冷却水系统的补充水，由于补充水中的结垢性离子成分的降低，可以使冷却水在较高浓缩倍率下运行，从而达到降低循环水系统补充水量及减少排污水量的目的。19火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安由于弱酸氢离子交换处理只能除去水中的暂硬，因此，为了保证处理效果，通常要求进水中的全碱度/全硬度≥0.60。统计1999年～2001年河水、循环水的水分析记录，循环水系统补充水全硬度范围为3.8mmol/L～12.0mmol/L，全碱度为2.4mmol/L～8.0mmol/L，水质变化较大，但其全碱度/全硬度均在0.65左右，因此，在技术上是可行的。2.1.2方案技术特点及应考虑的问题?处理工艺简单。?需用酸进行再生，再生废水较难处理；考虑到无水冲灰系统，处理费用高。?子牙河水氯离子含量一般在100PPm以上，特殊时期氯离子含量超过500PPm，弱酸处理后循环水中含盐量及腐蚀性离子将成倍的增加，对冷却设备的腐蚀加剧，如果控制不力，将对冷却设备产生极大的腐蚀隐患。?浇花草及冲厕水源需更改，循环水水质已不符合要求。基于以上考虑，不考虑该技术方案。表3为杨柳青电厂接近2000年平均水质的全分析报告表3子牙河水水质全分析样品名称：子牙河水——————————————————————————————————————————————— 采样地点：生水母管（引黄水停）项目外状单位结果浅黄采样日期：2001.2.13报告日期：2001.3.5项目单位结果铁离子微量PH值全硬度电导率暂时硬度耗氧量2永久硬度全固形物氯离子溶解固形物719硫酸根离子166.25可溶硅酚酞碱度0氢氧根离子0悬浮物18灼烧减量铁铝氧化物2.5全硅6甲基橙碱度4.8钙离子碳酸根离子0镁离子重碳酸根离子4.8钠离子102硝酸根离子20钾离子磷酸根离子0.52.2循环水排污水RO处理方案2.2.1方案概要采用反渗透技术对循环水排水进行处理，循环水排水中的绝大部分盐分随RO系统浓水排出循环水系统，RO产水大部分回至循环水系统，使循环水维持在较低的含盐量水平；RO产水一部分至化学锅炉补给水处理系统经离子交换处理后作为锅炉补给水，一部分作为热网系统补充水，在热网不需要供水时，则返回至冷却塔。RO浓水排水作为煤场喷淋补水及粒化水补充水，多余部分水量排至原排水系统。——————————————————————————————————————————————— 20火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安2.2.2方案的技术特点及应考虑的问题?可以利用原化学水处理车间及化学热网软化水系统的现有预处理设备。?循环水水质较好，对冷却设备的腐蚀减缓，系统运行较安全。循环水处理方案可以维持现有的方案不变。?在维持目前循环水水质的情况下，系统的实际浓缩倍率可以得到提高。?处理工艺较为复杂，对运行工况的要求高。基于以上考虑，重点考虑该技术方案。3．循环水排水RO处理系统计算及工艺3.1系统出力计算3.1.1计算依据1）循环水水质维持在目前浓缩倍率2.0倍左右时的水质，以表3水质为计算水质，则循环水补充水的TDS为737mg/L，循环水的TDS为1474mg/L。2）RO系统脱盐率为97%，回收率为80%。3)由于计算的为夏季工况，因此，热网供水量未考虑。3.1.2出力计算21根据图2冷却塔的水量平衡关系为：RO——————————————————————————————————————————————— 处理循环水排水时，循环冷却系统的水量、盐量平衡关系见图2。Qm——循环水补充子牙河水的水量；Qv——蒸发损失；Qw——风吹损失；QB——至RO系统循环水排水量；Qqt——至浇花草、冲厕水量；QRO——RO系统产水至循环水系统水量；QRO1——RO系统产水至化学车间水量；QROB——RO系统浓水排水量；TDSC——循环水总溶解固形物；TDSm——循环水补充子牙河水总溶解固形物；TDSRO——RO系统产水总溶解固形物；TDSROB——RO系统排水总溶解固形物图2循环冷却系统水量、盐量平衡关系火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安Qm+QRO=QV+QW+QB+Qqt…………………………………………………（3）QB=QRO+QRO1+QROB…………………………………………………（4）将式（4）代入式（3）得Qm=QV+QW+QRO1+QROB+Qqt………………………………………………（5）循环水系统达到动态平衡时的盐量平衡关系为：Qm·TDSm+QRO·TDSRO=（Qqt+QW+QB）·TDSC………………………（6）——————————————————————————————————————————————— 式（5）中：QV=647.4m3/h；QW=38.2m3/h；根据表3，冲厕平均水量~6.5m3/h，浇花草平均水量~6.3m3/h，因此：Qqt=6.5m3/h+6.3m3/h=12.8m3/h；根据统计化学除盐水2000年平均供水量为25.76m3/h，推算至满负荷供水量~38.9m3/h，RO后继除盐系统自用水量按1.5m3/h计，则QRO1=40.4m3/h；设RO系统的回收率为80%，则（RO预处理系统自用水量未计入）：QROB=（QRO+QRO1）/4=0.25QRO+10.1……………………………………（7）将以上数据及式（7）代入式（4）QB=QRO+QRO1+QROB=QRO+40.4+0.25QRO+10.1=1.25QRO+50.5…………（8）将以上数据及式（7）代入式（5）得：Qm=QV+QW+QRO1+QROB+Qqt=647.4+38.2+40.4+(0.25QRO+10.1)+12.8=0.25QRO+748.9…………（9）式（6）中TDSm=737mg/L；——————————————————————————————————————————————— TDSC=1474mg/L；TDSRO=1474·（1-97%）=44.22将以上数据及式（8）、式（9）代入式（6）（0.25QRO+748.9）·737+QRO·44.22=(12.8+38.2+1.25QRO+50.5)·1474即循环水排水RO处理系统产水需补至循环水系统的最大水量为计算得QRO=250.0m3/h，250.0m3/h。将QRO=250.0m3/h代入式（8）及式（9）计算得：QB=1.25QRO+50.5=363m3/hQm=0.25QRO+748.9=811.4m3/h，即循环水系统河水的最大补水量为811.4m3/h。22火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安在此工况下循环水的实际浓缩倍率K为：K=（Qm+QRO）/（QW+QB+Qqt）=2.63.1.3方案2实施后的全厂水量平衡及水耗见图3由此可见，在循环水排水RO处理方案实施后，在平均负荷工况下耗水量为811.4m3/h，较原平均负荷工况取水量减少573m3/h，排水量减少583m3/h，耗水率由0.96m3/GW.s降至0.57m3/GW.s。3.2循环水排水RO处理系统工艺及设备——————————————————————————————————————————————— 根据上述计算，在仍维持目前循环水系统水质不变的条件下，则在平均负荷工况时，循环水排水RO处理系统产水需补至循环水系统的最大水量为250.0m3/h，考虑到至化学除盐车间40.4m3/h（后继除盐系统自用水量按1.5m3/h计），因此反渗透处理循环水排水系统最大产水量应为290.4m3/h。3.2.1处理工艺模拟试验结论由于循环水中杂质被浓缩，其中致结垢、致污染成分含量将大大超过通常RO膜元件对进水水质要求，因此必须选择适当的预处理工艺，将这些成分降低至符合反渗透膜元件要求的进水水质范围。而对高浓缩的循环水排水进行RO脱盐处理，在国内应用实例较少，且因循环水水质的不同，反渗透前处理工艺的可借鉴性也不大。因此，为了保证反渗透系统的安全、可靠运行，确保系统出水水质，进行了此次RO前处理的现场模拟试验，以选择适当的RO前处理工艺，确定RO前处理系统的运行条件，为设计、调试和运行提供依据。2001年10月30日至11月30日，西安热工院技术人员在我公司现场实际取循环水，进行了反渗透处理循环水排水前处理模拟试验，通过试验确定了反渗透处理循环水排水的前处理工艺流程，得出了RO前处理的运行方法和经前处理后的水质指标。试验结论如下：3.2.2试验结果表明，在现阶段的循环水水质条件下，循环水经NaOH软化、PFS混凝澄清、澄清水pH调节、NaOCl杀菌、PAC二次混凝、细砂过滤、活性炭吸附的预处理工艺处理后，系统出水水质符合RO复合膜元件对进水水质的要求，系统出水的SDI测定值可以稳定在4~5。在实际工业应用时，建议通过适当和严格的运行调整试验，使各阶段处理过程在较好——————————————————————————————————————————————— 23火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安的条件下运行，从而取得较模拟试验更好的系统出水水质。3.2.3在现阶段循环水水质条件下，经试验确定的系统各种药剂的最佳加入量为：NaOH加入量为2.5倍的循环水中HCO3-的mol数；PFS加入量30mg/L；H2SO4（或HCl）加入量~4mmol/L；NaOCl加入量为5.0mg/L；直流凝聚剂PAC加入量为9mg/L。3.2.4根据以上试验结果，并对照电厂现有的RO预处理设备及系统，提出以下预处理系统设备的设置及各水处理剂加入点的建议：增设加NaOH系统：NaOH的加入量（在不考虑增设石灰系统的情况下的加入量）以现阶段的水质条件应不低于17~18mol/m3·H2O，相当于每吨循环水排水的NaOH加入量为~700g（100%NaOH计）；NaOH的加入点建议设在澄清池进水母管。3.2.5增设直流凝聚加药系统：试验结果表明，在加入PAC二次混凝时，SDI测定膜的膜面状况较未加PAC二次混凝时为好；另一方面增设直流凝聚加药系统可以适应因原水水质的变化而可能引起的加药方式的变化。PAC的加入量按3mg/L（以固体PAC为100%计）进行控制，加入点建议设在过滤器进水母管。3.2.6——————————————————————————————————————————————— 选用双滤料机械过滤器：此一般为与直流凝聚的配套通用设置，主要是增加过滤器的截污量（反洗周期延长）。在双滤料过滤器投运时投入直流凝聚系统，可以缩短过滤器的正洗时间，提高系统出水水质。建议双滤料过滤器滤料的配置为细砂0.3~0.5mm/800mm，无烟煤0.6~1.2mm/400mm。3.2.7加酸点建议设在清水箱至清水泵的管路上（加NaOCl前）；pH调节用酸选用硫酸或盐酸均可（试验时采用硫酸），一般情况下选用硫酸较为经济，加硫酸可能引起的主要问题是在RO膜面的硫酸盐析出问题，以目前的水质情况进行计算，RO浓水中的硫酸盐均在可以控制的范围内。3.2.8试验期间循环水中的有机物含量较高，试验结果表明经软化、混凝处理后，其CODMn仍在6mg/L左右，为了保证活性炭去除有机物的效果，保证水与炭滤层的接触时间，建议活性炭过滤器选用较高的炭滤层（＞1800mm），并在设计时选取较低的运行流速（10m/h左右）。3.2.9根据经验，软化澄清池的运行效果对后续处理过程的出水水质有较大的影响。在工业应用时软化处理的效果与处理设备的运行条件有关，在相同的软化剂量条件下，出水水质有差别。因此，工业应用时应通过调试确定。为了保证澄清池的运行效果，应保证澄清池进水有足够的停留时间，建议澄清池的停留时间≮1.5~2h。3.2.10循环水RO处理工艺流程根据西安热工院《水综合利用技术咨询报告》及现场实际模拟试验结果，确定了如下工艺流程：此方案主要特点如下：——————————————————————————————————————————————— 第一，可以完全使用现有的热网软化水及锅炉补给水系统的预处理系统、排水系统及富裕容量的反渗透系统。同时，能够满足四期扩建锅炉补给水的用水量问题，避免重复投资。24火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安第二，整个系统的取水、回水均就近实现，减少工程投资。3.2.11水处理设备原化学水处理车间全部用作处理循环水排水，原热网供水车间的预处理设备也全部用作处理循环水排水，可用设备及出力为：凝聚-澄清-初滤设备：锅炉补给水水处理设备：3×100m3/h=300m3/h热网软化水处理设备：3×100m3/h=300m3/h合计600m3/h，根据图3水量平衡图，需处理的最大循环水排水量为363m3/h，因此不需要新增凝聚-澄清-粗滤设备，可使用原锅炉补给水水处理系统及热网软化水处理系统的预处理设备即可，避免重复投资。已运行的RO设备：锅炉补给水水处理设备：3×40m3/h=120m3/h根据图2水量平衡图，RO系统的总出力为290.4m3/h，考虑到四期扩建的要求，因此在热网软化水处理车间新增加RO系统出力3×80m3/h，可在原锅炉补给水处理车间预留位置增设出力50m3/h的RO设备一套，总计新增290m3/hRO设备。华北电力设计院据此进行了设计。——————————————————————————————————————————————— 4.经济效益评估4.1发电水耗降低产生的经济效益杨柳青电厂自1999年投产运行，至循环水处理系统投产前，每年的循环水补充水用量约800～900万吨。循环水处理系统运行后，2004年循环水补水量483.95万吨，发电水耗1.2kg/kWh；2005年循环水补水量500万吨，发电水耗1.28kg/kWh，发电水耗值远远低于华能电力股份有限公司2.1kg/kWh的标准。保守估计循环水处理系统的运行，每年少取水350万吨，按照目前天津市每吨河水取水费1.06元，排水费1.1元计算，每年直接节约水费756万元。4.2循环水处理系统的技术优势从技术角度考虑，热网补给水使用恶化后的水质，由于氯离子急剧增加，软化后的水质已经严重威胁热网系统的安全运行，大大缩短热网系统及换热器的使用寿命。节水系统投运后，热网补给水水质极大改善，热网运行安全性大幅度提高。节水项目最大限度的利用了原热网预处理澄清、过滤设备，如果不加以利用，该部分设备每年的折旧费很高，也不能发挥经济效益。长此下去，该设备将逐渐损坏。节水系统使用反渗透系统，适用性强，子牙河水含盐量自600mg/L急剧恶化至2000mg/L，该节水系统仍然可以发挥作用，是其他水处理系统所不能达到的。——————————————————————————————————————————————— 4.3对于严重缺水的天津市，对循环水排水进行处理，减少河水的消耗，具有巨大的社会效益。4.42005年循环水处理系统运行费用实际发生情况25火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集———————————————————————————————————————————————'