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'火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安中水回用于火电厂循环冷却系统的问题探讨王平孙心利李立新（河北省电力研究院，河北石家庄）[摘要]对中水回用于火力发电厂循环水系统过程中出现的问题及其解决办法进行了归纳和综述,提出了一些在中水资源回收利用时需要注意的细节,以期对水资源的合理利用和保障火电厂安全运行有所帮助。[关键词]节能技术中水火力发电厂循环水腐蚀1.概述全球淡水资源短缺问题日趋严重，使中水回用成为解决水资源问题的有效途径。近年来，随着电力建设的高速发展，作为用水大户的火电厂已将循环冷却系统用水放在城市中水回用和“零排放”。虽然中水经二级处理后已经去除了大部分的SS、COD、BOD、色度、浊度，但是，由于中水、成分复杂、千变万化给回用工程带来了诸多问题和影响。当前，在火电厂中水深度处理和回技术中还存在一些技术难题，需要进一步研究和解决。本文依照作者的实践经验，就常见的注意事项进行综述，并对相关问题提出自己的见解和建议。2.中水回用技术中存在的问题2.1水质复杂由于中水的来源和各自水量大小的不同，水质随时间、地点和季节而千差万别、千变万化。对中水水质进行检测不能仅仅停留在常规项目上，而是要对有可能引起水质恶化和对回用具有重要影响的成分、协同作用因素进行全面细致的研究。针对不同情况采取不同处理工艺。2.2目前尚无中水深度处理后的水质评价标准由于城市污水经二级处理后的水质（中水）虽然可以达标排放（符合《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的要求），但其水质还远不能满足火电厂循环冷却水的补水要求，因此必须进行深度处理。对于以地表水或地下水作为补充水的循环水水质要求在国标《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050-95）中已有明确的规定。然而再生后的中水成分较为复杂，其用于循环水系统应达到的水质指标尚无正式的国家标准。对于中水作为循环冷却系统补充水的水质标准，在天津大学承担的“七五”国家科技攻关项目“城市污水处理厂二级出水回用于工业的深度净化技术系统及其水质指标研究”中，他们进行了大量的试验研究工作，在中试结果的基础上，参考国外经验和水质指标，提出了经二级和深度处理的污水作为循环冷却系统补充水的水质标准，但笔者认为此标准仅供参考。53 火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安2.3氨氮带来的影响2.3.1中水中氨氮的基本情况虽然中水已经过严格处理，但其中的氨氮浓度仍然较高，一般城市污水经过二级处理后的氨氮含量在20mg/l左右（《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级排放标准规定小于25mg/l为合格）。氨氮的存在会给整个循环水系统带来许多影响。国内外许多应用中水的实践表明：较高的氨氮对循环水系统的pH值影响很大，以致对循环水系统的防腐蚀工作造成威胁。2.3.2氨氮对循环水系统的影响污水中富含的氨氮，浓度可超过20mg/l。它对整个循环冷却水系统的影响是多方面的：氨氮能与杀生系统产生的HCl0反应生成NH4C1等，消耗大量的氯气，降低氯的杀菌效果。+中水中反硝化菌的生化反应还可产生NH4，消耗次氯酸，增加氯离子(氯离子是引起不锈钢晶间腐蚀的一个主要因素)。氨在硝化菌和亚硝化菌的作用下可使冷却水的pH值降低，加速缓蚀剂聚磷酸盐和有机磷酸的水解，既消耗了药剂的有效浓度，又增加正磷酸盐的浓度，加速磷酸钙垢的生成。同时，水中存在氧化剂(如氧化性杀生剂)时，氨就选择性地腐蚀铜质管材，生成可溶性的铜氨络离子。氨氮所引起的循环水pH值降低将加速铜、铁材质的腐蚀。2.4换热器材料的选择与防护换热器（包括凝汽器、闭式冷却器、冷油器等），特别是凝汽器的腐蚀是火电厂的一个主要问题，所以我国对凝汽器及换热器的选材也十分严格。随着水质的恶化，寻求适合水质特性、抗腐蚀性能强和经济适用的换热器材料已成为一个能保证循环水系统安全稳定运行的重要课题。虽然《火力发电厂凝汽器选材导则》(DL/T712—2000)、《热交换器用铜合金管》(GB8890—86)以及《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》（GB13296—1991）等标准均对换热器的选择提出了许多具体要求、建议和参考依据，但在具体操作中由于资金和技术等问题，在换热器，特别是四小器的选材上还存在一些以次充好、低价中标等问题。2.5输水管道及构筑物的防腐由于碳钢材料的廉价和普遍，火电厂的循环水输水管道多采用Q235或20G碳钢。中水的回用给输水管道的防腐带来挑战。中水除因微生物大量繁殖易产生污泥沉积，增加水力输送阻力外，异氧菌、铁细菌、硫酸盐还原菌等总数较高时还易导致垢下腐蚀、坑蚀、微生物腐蚀等问题，真菌则会侵蚀木质结构的冷却塔或木质部件，而这些微生物在营养物丰富、温度适宜、供氧充足的冷却水环境下，更容易大量滋生，造成细菌加速繁殖和构筑物局部腐蚀的恶性循环。2.6中水回用中的卫生安全问题目前，中水回用工作已经在全国各领域全面展开。然而，在回用的过程中人们过多的注重了对水中含盐量、有机物、色浊等的去除，而往往忽视了其中病菌繁衍的问题。由于中水中可能含有细菌、病毒、寄生虫等病原体，它的利用带来的环境与健康问题开始受到广泛的关注。冷却水的特殊运行工况，使回用水可能会引起疾病的传播。54 火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安3.讨论与建议3.1合理实施深度处理工艺中水深度处理和回收利用是一项较为复杂的系统工程，它有一定的经验可借鉴，但也不能生搬硬套。深度处理工艺流程的选择应当主要考虑循环冷却系统补水水质指标，中水水质、水量及其动态变化、工程造价与运行费用、当地的自然条件、运行管理与施工等因素。选择一套适合某种中水水质的处理工艺需要缜密的研究分析，更需要细致的试验研究。必须通过反复试验（小试、中试及工业试验）和长期考察才能确定某种工艺的合理性和适用性。当然，在试验研究的过程中，合理搭配和有效取舍各个处理单元的前后次序及主次位置也尤为重要。只有将各种处理单元（模块）的优势进行互补和渗透，发挥各自的特长，去除或回避某些不利方面的影响才能使这种中水处理工艺达到经济、安全、稳定和高效，也只有这样才能达到社会效益和经济效益的完美结合与统一。3.2保证氨氮有效处理为了减少由于氨氮过高给循环水系统带来的不理影响，通常需要对中水中的氨氮进行去除处理。常用的氨氮处理方法有氨空气吹脱及蒸汽汽提法、折点加氯法、选择性离子交换法及生物法等。各种物理、化学方法对高氨氮浓度污水、废水有着明显去除效果，但对低浓度污水的去除效果不明显，效率差。生化处理脱氮工艺效果好，能较彻底地脱除中水中的氨，并且不会造成二次污染，能耗较物理化学法低，因此，生化处理更适合于中水回用工程。在各种生化处理方法中，曝气生物滤池（BAF）基建投资少、处理效果高、占地面积小，非常适合中水回用的氨氮处理。BAF是在生物接触氧化工艺基础上引入饮用水处理中过滤的思想而产生的一种好氧废水处理工艺，突出特点是在一级强化处理的基础上将生物氧化和截留悬浮物结合在一起，滤池后面不设二沉池，通过反冲洗再生实现滤池的周期运行，在脱氮方面效果十分显著。目前曝气生物滤池被广泛地应用于工业废水、生活污水的有机物、SS去除的二级处理，脱氮除磷的三级处理以及微污染水源水的预处理。由于主要处理目标为氨，所以作为中水回用的BAF较常规BAF在填料区的高度上可缩短，流速可提高。因此，采用曝气生物滤池（BAF）处理是中水回用最有效和最经济的氨氮处理工艺。3.3认真选材、做好腐蚀防护3.3.1广泛了解火电厂换热器管材的应用情况长期以来，我国火电厂用换热器（特别是凝汽器）主要是加砷黄铜管（包括不添加第三种元素的黄铜和添加了少量铝和锡的黄铜）、含镍5％、10％和30％的白铜。近年来，随着机组单机容量增大和水质的日趋恶化，不锈钢和钛管等的应用逐渐增多。铜管造价相对低廉，适用于以普通地下水或地表水为补水的循环水系统；白铜管抗氨蚀和高含盐量的能力较强，使用于机组空抽区或盐分较高的水质；不锈钢的整体耐蚀性能较好，但其不同牌号和品种对氯离子的选择性腐蚀也有很大差异，通过试验验证后可用于中水回用系统；钛管可用于海水等系统，其价格约为铜管的2.5~3.5倍。3.3.2做好换热器的腐蚀防护措施对于火电厂的换热器不仅要选材适当还应保护到位。安装时凝汽器水室特别是水室堵板应采取抹刷涂层、阴极保护等防腐处理措施，防止发生电化学腐蚀。运行中应注意保持循环水系统的清洁和凝汽器管材的畅通、无污堵，防止一切杂物进入循环水系统；胶球处理是减少粘泥在凝汽器管表面沉积的有效手段，在机组运行中，一定要保证胶球系统的良好运行，55 火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安防止粘泥等沉积的发生。同时运行时要尽可能保持换热器内水的运行流速大于1.0m/s；检修停机时应将换热器内的循环水放净，保持凝汽器处于通风状态。要避免长时间不补水及短时间大量补水，造成循环水浓缩倍率过高、过低以及循环水碱度和pH值的波动，给系统防腐防垢造成不利影响。3.3.3严格运行操作与控制对于循环水加药系统，水质稳定剂和浓硫酸一定要采用连续加药，防止冲击加药造成短时间内循环水pH值过低，对凝汽器管材产生不利影响。并视情况决定是否采用杀菌灭藻及粘泥剥离处理等措施；阻止粘泥在冷却塔、循环水管道、凝汽器管表面的附着；防止循环冷却水系统结垢、腐蚀的发生，从而有效的保证机组的安全、经济运行。3.3.4做好输水管道及构筑物的腐蚀防护为了有效保护碳钢系统，最大限度的减缓其腐蚀速率，在现场运行中应严格控制循环水的加酸量，调整循环水pH值在适当范围。定期向循环水中投加杀茵剂，杀死循环水中的微生物和细菌、加装阴极保护装置等措施。有条件时（特别是新建机组）可对碳钢管道内部涂刷掺有杀茵剂的保护涂层(喷铝并涂刷环氧树脂)、采用TH系列涂料、Ni—P镀、衬胶、渗铝技术进行防腐处理。3.4进一步改善卫生状况在一般的中水深度处理工艺中，大多会采用生物处理或石灰处理等单元；在循环水的运行控制中（特别在夏季），火电厂也一直在坚持采用杀菌灭藻等方法来控制水中微生物的滋生和繁殖。但是，我们目前杀菌灭藻的关注点是粘泥的产生和对换热器管材的污堵和腐蚀，而目前中水中致病菌数量及其对环境和人类的危害程度尚无具体的评估结果，因此中水回用后的卫生安全状况值得我们深刻思考、认真研究和积极改善。4.结束语我国的中水再利用尚处于起步阶段，但发展势头异常迅猛。随着电力工业的高速发展，中水回用势在必行。城市污水必须经过深度处理后，才可以回用于火力发电厂。目前，中水深度处理的经验和技术规范还十分缺乏，有待今后进一步研究解决。[参考文献][1]周本省.工业水处理技术.化学工业出版社，2002，32[2]高秀山.火电厂循环冷却水处理。中国电力出版社.2002，164[3]张志强.曝气生物滤池在中水回用于循环冷却水时去除氨态氮功效的探讨.河北电力技术，2006，25、2156'