發電廠循環水系統水質提升及應用實踐

王起露，毛春彪

（江蘇金珂水務有限公司，江蘇南京 210039）

引言

發電廠循環水系統在運行過程中，可能產生腐蝕、結垢、黏泥等問題而影響設備的正常運行。在實際的運行過程中，必須運用科學的方法進行解決，下面詳細分析引起上述問題的原因，提出解決措施和應用實踐。

1 循環水系統前期狀況

某發電廠前期各系統普遍存在的問題是沒有旁濾裝置、吸水井露天位置無遮蓋、冷卻塔防塵網設計不完善、加藥方案不合理等。其中某些循環水系統補水水質較差、周邊環境惡劣，因此造成了該系統濃縮倍數較低，同時系統的結垢、腐蝕、微生物控制壓力也較大。某些時候，系統無法正常排污，各水質指標會快速上升，系統面臨極大的腐蝕和結垢壓力。

由于硬件設施及技術管控不到位導致各系統嚴重結垢和腐蝕、凝汽器泄漏頻繁，造成停機處理，帶來較嚴重的后果。首先影響凝汽器的換熱效率，同樣燃料消耗量情況下，降低了發電量。另外因泄漏導致的停機損失，據發電廠估算，每次停機會造成20 萬元以上的經濟損失，包括發電損失、檢修費用等。同時因水處理效果不好，還大大降低了凝汽器的使用壽命，增加了設備維修成本。

2 循環水系統發生腐蝕的原因分析

2.1 循環水中主要指標的影響

2.1.1 濁度的影響

濁度是指水中懸浮物對光線透過時所發生的阻礙程度，其間接表示水中懸浮物及膠體含量。水中懸浮物含量過高，如果沒有進行有效過濾且系統濃縮倍率高，則容易在流速低的設備或管道內壁淤積，造成設備的結垢及腐蝕加劇，因此需要適當控制循環水的濁度[1]。

2.1.2 硬度的影響

補水中的溶解性離子(如鈣鎂等)進入冷卻水系統，經蒸發濃縮后，水中離子濃度增加，再加上pH 值和溫度等因素的變化，致使離子過飽和而生成水垢，如CaCO3、MgCO3、MgSiO3等。形成硬垢降低了換熱效率，從而影響整個生產環節。

2.1.3 氯離子的影響

氯離子是一種腐蝕性強的陰離子，它能破壞碳鋼、不銹鋼和鋁等金屬或合金表面的鈍化膜，引起金屬的點蝕、縫隙腐蝕和應力腐蝕破裂。而前期發電廠循環水普遍存在氯離子偏高情況，因此需要適當控制其含量。

2.1.4 微生物含量的影響

在循環水系統內的細菌、真菌和藻類，在一定溫度和流速條件下，附著在換熱器或者管道表面，捕捉水中的營養物質并快速繁殖生長。微生物群落的代謝產物、微生物尸體生成粘性物質，進一步加速繁殖速度和捕捉水體中的細小顆粒、膠體及腐蝕產物，進而形成淤泥，造成換熱器泥堵，影響換熱效率，造成設備無法正常運行。

2.2 設備存在的問題

由于當今社會競爭激烈，很多廠商在設備材料上過多考慮經濟性，給鋼廠設備的安全運行帶來較大壓力[2]。此外，發電廠部分設備存在運行年限過長、系統材質多以碳鋼、黃銅為主，耐腐蝕性能較差。

2.3 系統設計不完善

所有循環水系統均缺少旁濾裝置、冷卻塔防塵網安裝不合理，造成系統內出現大量雜物，堵塞換熱管，影響凝汽器的正常安全運行。部分系統排污采用溢流方式，導致水池底部淤泥無法排除，造成淤積，影響系統水質。

3 循環水系統水質提升措施

3.1 安裝旁濾設施及更換設備材質

由于發電廠循環水系統均沒有設計旁濾水系統，且吸水井露天部位太多，導致系統內出現一些泥沙、填料碎片、木屑、塑料袋等雜物，造成系統濁度偏高，影響系統水質。其中一個系統由于周邊環境惡劣且補水水質較差，導致系統出現大量黑色黏泥，堵塞冷卻塔填料和凝汽器換熱管，嚴重影響換熱效率。為改善循環水系統水質，提高循環水系統濃縮倍數，減少排污量，對發電機組冷卻循環水系統增加旁濾設施[3]，并對冷卻塔的防塵網結構進行改造，旨在減小濁度和系統內雜物。

考慮到前期各系統設備老舊、腐蝕現象嚴重，目前已將部分系統凝汽器鋼管材質更換為不銹鋼，后期逐步進行替換，提高系統的耐腐蝕性能。

3.2 排污系統改造及補排水操作的規范化

循環水系統補水、排水點必須分離，否則大量新水未在系統內混勻即被排放出去，造成新水浪費、系統濃縮倍數低。另外，發電廠部分系統采用溢流方式進行排污，水池底部淤泥無法排除，造成淤積，影響系統水質。后期考慮進行排污系統改造，進一步穩定系統水質。同時，改變大補大排模式，安排專人采用連續補排的穩定操作方式，通過控制合適的置換量來調節氯離子的含量，減輕設備的點蝕現象。

3.3 定期進行水池清淤及設備清洗

利用停機檢修時間段，對冷卻塔水池、塔內布水槽進行清淤，避免微生物滋生及藻類繁殖，由于部分系統排污采取的是溢流方式，造成清淤前準備工作繁重，清理存在困難。另外，根據現場冷卻塔狀態，制定填料、布水器、水池清淤等大修周期計劃，結合發電停機機會，預排檢修計劃，保持系統處于良好運轉狀態。

根據設備實際運行狀況，制定清洗計劃。從拆開的設備狀況來看，部分設備內部腐蝕結垢已經較嚴重。需要對系統進行射流沖洗配合酸洗，去除垢物及黏泥后，進行預膜，提高設備的換熱效率，抑制系統進一步腐蝕。清洗前后效果對比見圖1。

圖1 凝汽器換熱管清洗前后對比圖

3.4 調整加藥方案

3.4.1 更換水處理藥劑配方

根據該發電廠歷史水質檢測報表數據和設備結垢情況，需要緩蝕阻垢功能較強、能夠適應較大的水質波動、在較寬泛的水質指標范圍內均有較強的緩蝕阻垢效果的藥劑。另外，發電廠周圍部分系統所處環境粉塵含量較高，很容易進入循環水系統內，所以對系統的沉積控制要求至關重要，特別需要藥劑具備良好的分散效果。2020年1月份開始采用耐高溫、高濃縮倍數的低有機膦方案。此方案兼顧了垢晶體、懸浮物、鐵等的高效分散、阻垢、對各種金屬材質的腐蝕控制。完全能適應該系統的結垢腐蝕問題且各產品具有較強的協同作用，進一步加強結垢腐蝕抑制情況。

發電廠原先殺菌劑采用的是氧化性、非氧化性交替投加方式，殺菌效果不佳。目前改為氧化性殺菌劑次氯酸鈉連續殺菌模式，配合殺菌增效劑，增強系統殺菌效果，控制各系統的微生物含量。

3.4.2 引進自動加藥裝置

為了穩定各系統的水質，2020 年3 月份引進了自動加藥裝置，根據系統藥劑量，自動控制加藥，避免了人工加藥的滯后性以及加藥量的波動。此外，安排專人監督加藥，記錄每天各種藥劑的投加量結合檢測數據分析，確保系統緩蝕阻垢劑及殺菌劑含量充足，減少系統腐蝕結垢和黏泥滋生現象。同時改善補水水質，1#、2#、4#循環水系統補水改用工業清水或生活水補水。

通過采取以上措施，各系統的水質狀況見表1，掛片腐蝕率情況見圖2。

表1 各循環水系統水質

圖2 2020年發電廠各循環水系統黃銅掛片腐蝕率

由表1 和圖2 可見，改進后各系統水質指標均控制在標準以內，系統殺菌效果顯著，掛片腐蝕率逐步降低。

4 結語

系統的運行情況與循環水的各項指標有著密切聯系，保持良好的水質指標可以減輕設備的腐蝕結垢現象，有效延長設備的使用壽命，提高設備的使用效率，保證水系統的安全穩定運行，從而節省設備維修和更換成本。本文從發電廠循環水設備腐蝕結垢現象出發，進行原因分析，采取了相應的解決措施。通過對循環水進行阻垢、殺菌、旁濾等處理，提升了各系統水質指標，減輕了設備的腐蝕結垢，提高了凝汽器的真空度，改善了汽輪機的出力和運行的經濟性能，保證了設備的安全穩定運行[4]。