火電廠循環水監督控制存在的問題及建議

王 平，任漢濤，周慧波

(河北省電力研究院，石家莊 050021)

1 概述

循環水系統是火電廠最重要的冷卻系統，循環水系統能否正常運行，直接影響到機組的安全、經濟和穩定運行。對于干除灰電廠，循環水系統的用水量約占電廠用水總量的70%以上。隨著水資源日益緊缺和國家環保政策的不斷嚴格，循環水的監督控制顯得尤為重要。然而，由于污水、廢水、中水等不斷的回用到循環水系統中，使得循環水水質及其控制條件日趨復雜，這就給原本脆弱的循環水監督提出了更高的要求。

2 火電廠循環水監督控制的現狀

火電廠機組參數不斷提高、中水回用日益普遍，電廠對循環水的控制要求也越來越嚴格，在這種形勢的推動下火電廠的循環水監督也逐步趨于標準化、科學化和規范化。目前大多火電廠都十分重視循環水的監督和控制工作，河北省南部電網化學監督要求對于新建或者改變工藝(水質改變、藥劑改變或者處理方式改變)的火電廠循環水處理系統均應由有資質單位進行中試試驗后方可投入工業生產。

然而電力體制改革和廠網分開后，市場競爭越來越激烈，不同集團電廠間的溝通和技術協作渠道顯得不足，煤價的上漲使發電成本逐年攀升，因此電廠不得不挖潛增效。為了降低成本，有些電廠不惜降低循環水處理藥劑的品質，減少殺菌劑的用量；為了降低建設投資，某些污水回用于循環水系統的電廠簡化預處理工藝，降低了設備腐蝕防護等級。

另外，由于中水回用的發展十分迅速，許多電廠對中水回用后循環水的處理、監督和控制技術還未全面掌握，缺乏對殺菌滅藻與循環水系統防垢、防蝕針對性、系統性的研究，加之運行過程中有效的監測手段尚不完善、電廠對藥劑廠商的依賴性較強，致使循環水處理控制指標的制定缺乏實用性和操作性。

3 存在的問題

3.1 監督控制標準匱乏

經過幾十年的發展，我國火電廠化學工作者已逐漸掌握和摸索出一些行之有效的循環水試驗、檢測，特別是監督和控制的規范和經驗公式，但直到目前，針對火電廠的循環水系統監督管理的標準還比較匱乏，有些標準的指導性和操作性還不夠強。

GB 50050-2007《工業循環冷卻水處理設計規范》是目前最為全面和有效的循環冷卻水處理執行標準，它從原水的預處理、循環水的阻垢、緩蝕、殺菌等方面，對循環水的控制處理和控制指標作了要求，其適用涵蓋了鋼鐵、發電、煉油等各個行業，能夠指導各行業的循環水處理和監督控制。但由于其標準適用范圍的廣泛性，使得其在監控指標的測試掌控方面缺乏對火電廠循環水系統處理的針對性，且規范中對循環水的有些指標控制尚停留在具體數值的控制方式上(如：鈣硬度小于200 mg/L等)，而不是給出水質結垢或腐蝕的計算、判定公式或以試驗結果為判定依據，這種絕對值式的控制顯然不能適用于所有的情況和中水回用后的復雜水質(有些地方的中水本身鈣硬度就超過200 mg/L，而且實踐證明其可在火電廠循環水系統中安全使用)。

3.2 濃縮倍率監測困難

電廠采用污水、中水和廢水作為循環水的水源，這些水成分復雜，且其流量和水質均隨時間、季節的變化很大，特別是氯離子和各種離子比例也不盡相同，甚至相差很大，所以，單憑檢測循環水中氯離子含量來判斷濃縮倍率已不太準確。同時，由于菌藻滋生給系統帶來麻煩，火電廠循環水系統必須定期加入一定量的殺菌劑進行殺菌滅藻處理，而常用的有效氧化型殺菌劑以氯系殺菌劑為主，采用氯系殺菌劑(特別是次氯酸鈉)則無疑會給系統帶入大量的氯離子，進而影響氯離子的測定和濃縮倍率的計算。

3.3 疏水管道腐蝕嚴重

腐蝕是不可避免的，但腐蝕是可以控制的。對于火電廠的循環水系統，腐蝕、結垢和菌藻滋生并列為三大主要問題。20世紀90年代以前，火電機組的換熱器材料大多以銅質為主，輸水管道以普通碳鋼(如20G和Q235等)為主。但那時循環水的水質較好、濃縮倍率控制較低、水質的侵蝕性不強，雖然也曾發生過由于保護和控制不當使銅管腐蝕損壞，但是經過摸索、研究，人們已經掌握了有效預防銅管腐蝕破壞的方法和途徑。

當前火電機組飛速發展，循環水的水質日趨惡劣，濃縮倍率不斷提高，銅管已經不能再抵抗當前水質的侵蝕，所以多數新建電廠選擇了不銹鋼作為凝汽器換熱器的材料。然而，目前火電廠的循環水輸水管道仍然采用普通碳鋼(如20G和Q235等)進行設計，且沒有有效的防腐，這就造成在短期內管道的腐蝕嚴重。況且由于輸水管道多埋于地下、很少檢查，問題難以及時發現。實踐表明：在采用中水(或類似中水)作為循環水補充水的火電廠中，若以普通碳鋼(如20G和Q235等)管道作為輸水管道設計運行，如未采取適當的防腐措施，最多5年將會發生腐蝕破壞。因此，在火電廠的循環水運行管理中，大多數管理者往往只重視了凝汽器的腐蝕而忽視了輸水管道腐蝕的嚴重后果。

4 建議

4.1 轉化現有成果為標準

在過去長期的電廠生產試驗過程中，摸索到了許多循環水處理和控制的經驗公式(如：ΔA、ΔB等)和數據，但許多方法還停留在內部自控階段。由于未形成完成的標準體系，這些經驗公式還不能有效和廣泛的被應用。因此，必須加強對成果的標準轉化和推廣應用，使一些真正實用且具操作性的方法和監控標準得到應用，從而進一步提高火電廠的循環水處理監控水平。同時，還應繼續加強對循環水監督控制方面的研究，提出更加合理可靠和方便實用的控制方法。

4.2 改進濃縮倍率監測方法

針對濃縮倍率的測試不準確或影響因素多的問題，國內許多科研機構也都嘗試采用一些行之有效的方法，如以電導率、鈉離子、二氧化硅等參數來代替氯離子進行測定和計算，建議有類似問題的火電廠可根據自身水質特點和藥品情況嘗試采用這些方法進行濃縮倍率的測定。另外，火電廠還可以通過對殺菌劑的篩選選擇非氯型殺菌劑，減少其對氯離子測定的影響來提高濃縮倍率數據的準確性。然而，上述這些方法在目前還都處于研究階段，且其方法適用性尚未得到大范圍試驗的驗證，沒有進行推廣和使用。

在長期生產實踐過程中，通過對多家電廠循環水處理工藝進行研究后認為，實行總量控制是解決目前循環水監督控制的有效方法。所謂總量控制，就是對水中的主要成垢物質(如鈣、鎂、硬度、堿度)或造成腐蝕的主要指標(如含鹽量等)進行絕對數值上的控制，使其各項指標均控制在試驗確定的范圍內，逐漸淡化以濃縮倍率作為控制參數(可作為監測指標)的概念。根據這種方法，無論補充水的水質如何變化或氯離子是大是小，只要硬度、堿度和含鹽量等控制指標均不超過試驗所確定的安全運行數據就可以放心運行，而不用擔心濃縮倍率

超標或結垢、腐蝕問題的發生。實踐證明，采用總量控制的方法既方便了現場的運行控制又使水資源得到最大限度的合理使用，節約資金，保證了系統的安全穩定運行。

4.3 采取輸水管道防腐蝕措施

要解決循環水輸水管道的防腐問題，可從源頭上著手，一是降低水質腐蝕性，二是提高管道的防腐等級，包括材料本身和防腐處理工藝。各地區的水質腐蝕特性千差萬別，一旦選址確定，設計水源就基本確定，無法改變水源水質，因此降低水質腐蝕性不易實現。對于提高管道的防腐等級而言，提高管道材料本身材質等級(如不銹鋼等)，無論是從經濟上還是從加工工藝上都不現實。因此，采用有效措施，對管道進行防腐處理是解決循環水輸水管道腐蝕的最佳方法。

為了有效保護碳鋼系統、水泥和木質構件，最大限度地減緩腐蝕，在現場運行中應嚴格控制循環水的pH值。視情況采用殺菌滅藻及粘泥剝離處理有效防止微生物的滋生，做好循環冷卻水系統阻垢、防腐及殺菌工作，有效保證機組的安全、經濟運行。對于新建機組和腐蝕性強的水質，要對碳鋼管道內部進行涂層處理(如：噴鋁并涂刷環氧樹脂、采用TH系列涂料處理)、碳鋼襯塑、采用Ni-P鍍、襯膠或進行滲鋁技術等防腐處理，以及增加陰極保護或外加電流電化學保護等處理措施。

值得注意的是，對于采用中水回用處理的循環水系統要從電廠的設計之初就考慮管道的防腐。如果到生產運行出現問題后再采取措施，進行施工和改造不僅會增加費用，而且施工難度會很大。

5 結束語

針對中水回用后火電廠循環水監督控制中存在的標準匱乏、濃縮倍率監測困難、輸水管道腐蝕嚴重等問題，應當從標準成果的轉化入手，確立阻垢離子總量控制的思路，切實從工程之初就注意做好管道的防腐，把好運行監測控制關，注重在實踐中持續改進，不斷提高循環水安全運行管理水平。

循環水的監督控制直接關系到火電機組安全穩定運行。加強循環水的處理、監督和管理工作對保證機組的安全、經濟運行具有十分重要的意義。開展火電廠循環水系統的監督控制方法和技術研究仍是今后一段時間需要認真研究的主要課題之一。

本文責任編輯:王洪娟