海水冷卻電廠循環水系統設計運行問題分析

孫勝華

【摘 要】電廠采用海水作為冷卻水，相對于江河淡水冷卻而言，存在溫水擴散條件、海生物及雜物堵塞、腐蝕嚴重等方面的不利因素，影響電廠安全和經濟運行，在設計和運行管理方面應引起重視并采取有效措施。

【關鍵詞】海水冷卻；溫排水；堵塞；腐蝕

0 引言

海水冷卻循環水系統完整的組成示意為：取水口→（攔污網）→進水渠→擋泥坎→前池→加氯→閘板門→粗格柵→細格柵→旋轉濾網→循環水管→二次濾網→主機凝汽器+輔機閉冷熱交換器→虹吸井→排水渠→排水口。

循環水系統的每個環節應起到其作用，每個細節應考慮周全，才能保證系統正常功能。筆者考察了沿海多個海水冷卻電廠，結合參與設計的某電廠實際設計和運行中出現的問題，提出本文的觀點和體會，供參考。

1 取水口溫排水問題

受地理環境影響，海水冷卻電廠取水口有時設置在淺海處，排水口與取水口之間距離有限，取水口水溫不可避免受到溫排水影響。與江河取水不同，海水冷卻電廠取排水口水域沒有流動，從排水口排放的溫熱水不能很快擴散、稀釋和冷卻，排放口水域形成較大面積溫熱水帶。海水主要依靠周期性的潮漲潮落，溫熱水擴散至深海處與低溫水混合冷卻。

通過取水口位于港口內海的某電廠運行水溫觀測，受溫排水影響，取水口水溫相比沒有受到影響的外海水溫升高2-3°C，外海（淺層）實測水溫相比水溫氣象報告同期水溫數據高出1-2°C。由此推斷，取水口水溫比預期設計水溫高出3-5°C。熱季時段，在低潮位時溫排水影響最為明顯，電廠滿負荷運行時排放水溫超過環保限制，只能降負荷運行，比預期設計最炎熱季節降負荷運行時段延長。顯然，溫排水問題嚴重影響電廠經濟運行。調研該電廠同一水域取水的其他電廠，都不同程度地受到溫排水影響，熱季較長時段降負荷運行。

因此，海水冷卻電廠溫排水影響問題必須得到足夠重視。電廠選址應考慮取排水條件，有條件時應盡量采用深海取水。在設計前期，應進行數學或物理模擬分析，預測溫排水影響，并提出改善指導意見。上述某電廠通過數學模擬分析已經預測到電廠會受到溫排水影響，并據此在具體設計階段預留了改善措施條件，在適當時機結合技術經濟比較予以實施。

值得注意的是，海水冷卻電廠排放口溫熱水對水域自然生態的負面影響不容忽視，對水產養殖業更是帶來直接不利。采用淡水甚至海水冷卻塔的循環冷卻系統應該作為選項予以考慮。

2 海生物堵塞問題

海水冷卻電廠導致堵塞的海生物包括蚌貝類和藻類，因海水水域而異，以蚌貝類或藻類為主，或二者兼有。

上述某海水冷卻電廠主要受到蚌貝類堵塞困擾，循環水流量因堵塞問題而降低，影響機組運行，不得不多次檢修清理。經過檢修清理發現，機組凝汽器入口二次濾網和輔機閉冷熱交換器入口濾網處聚集大量蚌貝類殼體，體型較小，呈松散狀，存在極個別較大體型蟹殼，基本沒有發現其他異物。

二次濾網處聚集蚌貝殼體，有可能從取水頭部旋轉濾網網眼穿過而來，也有可能來源于循環水管道中滋生而來。通過觀察，在電廠投入運行的前期兩個月期間，二次濾網處并無蚌貝。結合旋轉濾網網眼尺寸10mmx10mm和蚌貝殼體大小分析，蚌貝殼體應該主要來源于循環水管道中蚌貝滋生。該電廠循環水管道長達2.5km，蚌貝類幼蟲容易在管道中殘留滋生。

二次濾網網眼口徑6mm，蚌貝殼被有效攔截，有效避免了凝汽器和閉冷熱交換器自身管道堵塞，說明二次濾網是非常必要和重要的。從聚集大量蚌貝殼來看，二次濾網雖然具有在線自動清除截留雜物功能，但實際效果不理想。究其原因，存在兩個方面的原因，一是設備質量問題，該電廠二次濾網出現轉動裝置轉動軸斷裂、機械部件腐蝕、防腐層剝落現場，導致濾網運行排污不正常；二是運行控制不到位，濾網應按照定時和壓差及時自動運行排污，并加強監控管理。

旋轉濾網是取水頭部攔截海水中各類雜物包括蚌貝類、魚類海生物的重要屏障，其網眼尺寸應合理，尺寸過大不能保證有效攔截較細小的水中雜物，尺寸過小將導致上下游水頭損失過大，循環水泵功耗浪費。通常旋轉濾網網眼尺寸在5mmx5mm-10mmx10mm之間。上述某電廠旋轉濾網網眼尺寸為10mmx10mm，其上下游水頭損失很小，如果網眼尺寸設計為5mmx5mm應該更為合理，能更有效攔截部分較細小蚌貝類海生物，減輕二次濾網負擔。某電廠采用5mmx5mm尺寸網眼旋轉濾網，二次濾網設備質量過硬而運行良好，循環水系統沒有出現因堵塞問題導致緊急搶修影響機組運行的情況。

旋轉濾網通常采取間斷運行方式，應注意在啟動前提前開啟沖洗設施，防止雜物隨旋轉濾網翻滾進入系統下游。

取水口加氯是抑制海生物生長繁殖的標準配置，加氯方式有液氯或電解海水次氯酸鈉。通常采用間歇加氯，每班投加一次。

3 漂浮雜物問題

海水中漂浮雜物不少，主要是樹枝、塑料瓶、塑料薄膜、藻類等，往往在取水頭部大量聚集。一般情況下，通過取水頭部設置的格柵可以達到攔截這類雜物的目的。根據具體情況，格柵設置一道或粗細兩道，柵條間距50-100mm。

格柵應配置清污裝置并定期運行，清除聚集漂浮雜物，同時防止柵條間隙被淤泥堵塞影響海水過流。某電廠因為沒有設置清污裝置，柵條容易被淤泥嚴重封堵，不得已經常取出格柵進行人工清理，工作量大，作業環境臟亂差。

某些電廠取水區域藻類或漂浮物很多，僅僅依靠格柵進行攔截和清污難以滿足要求，需要在取水渠前端設置浮筒攔污柵或攔污網。某電廠臨近山地，取水區域聚集大量樹枝，對取水頭部造成嚴重影響。通過摸索改造，設置斜狀浮筒攔污柵，樹枝被攔截并匯聚于浮筒攔污柵端頭，便于集中清理，效果良好。

4 淤泥堵塞問題

淤泥堵塞也是海水冷卻循環水系統不容忽視的問題。不少電廠實際運行情況表明，淤泥存在于取水頭部、二次濾網、凝汽器管道，附著性強，不易清理。如前所述，某電廠淤泥嚴重封堵取水頭部格柵，與其取水渠道距離較長有關。為防止和減輕淤泥堵塞問題，應在設計階段予以考慮解決。調研不同的電廠表明，在取水渠道和旋轉濾網底部設置一定高度的擋泥坎能起到較好的作用。

5 腐蝕問題

海水腐蝕性強，與海水接觸的設備部件、管道必須采用防腐材料或采取防腐保護措施。格柵、旋轉濾網、二次濾網、循環水泵主要部件通常采用鎳鉻合金鋼材質或含鎳鑄鐵外加陰極保護。海水水管道可以根據技術經濟比較選擇內外表面防腐碳鋼管道、玻璃鋼管道、鋼骨架非金屬復合管、鎳鉻合金鋼管等。

需要注意的是，取水口處不直接接觸海水的設備、管道因受海邊空氣中水汽影響，腐蝕問題同樣嚴重，同樣應注意采取防范措施。

6 結束語

對于采用海水冷卻的濱海電廠，循環水系統的良好運行是保證機組安全高效運行的重要前提，必須解決好系統在溫排水影響、海生物、漂浮雜物堵塞以及腐蝕性方面的問題。在電廠設計前期應做好溫排水影響模擬研究分析并應用到取排水口設計中，設計階段在系統配置、設備選型、材料選擇各個方面應結合既有電廠設計運行經驗予以充分考慮，為系統各個環節協同發揮各自應有的功能提供先決條件。在電廠運行階段，應加強控制管理，對于出現的問題進行分析研究，必要時采取整改措施，確保系統正常運行。

參考文獻：

[1]范永春，濱海電廠廠內循環水系統防污防腐

[2]柳志忠等，濱海電廠循環水系統可靠性設計分析

（作者單位：武漢凱迪電力工程有限公司）