电厂循环水化学腐蚀结垢影响因素与控制研究

电厂循环水化学腐蚀结垢影响因素与控制研究

郝亚丽

山西临汾热电有限公司 041000

摘要：有机和无机污染物对水体的污染是一个引起世界各国广泛关注的重大问题，去除水中的污染物需要强大而有效的去污技术，目前国内间接空冷机组普遍存在间冷循环水pH值、电导率、铁、铝等离子含量高，间冷系统铝翅片腐蚀泄漏，尤其是新建机组初期投运时，各项指标参数异常，冷却三角管束底部与散热器分配器连接部位泄漏严重的问题。更为严重的是，机组转正式生产运行后，间冷循环水上述化学监督项目超标的问题持续存在，给机组运行造成极大安全隐患。

关键词：电厂;循环水;化学腐蚀;结垢影响;控制

引言

目前，湿冷机组及大部分空冷机组均配置有工业循环水系统，通过自然冷却或机力冷却方式完成对循环水二次冷却，冷却后温升水大部分或全部返回至循环水塔进行循环冷却使用。循环水分为闭式与开闭循环水两种，敞开式循环冷却水系统用水量占电厂总用水量比例较大，近年来，随着淡水资源的日益紧张与节约用水日益成为社会共识，提升循环水浓缩倍率、进行排污水回用成为循环水运行新趋势。

1循环水控制系统的运行要求

循环水系统是火力发电厂的关键性辅助系统，为火力发电的工艺过程提供循环冷却水。循环过程中的工作效率决定着发电机组的发电效率，其中循环水泵是系统的核心。循环水泵与其他设施相互构建的整体运行设备对循环水系统是否能发挥出最优性能有着较大的关系。通过对现场调研得知，目前循环水泵在设计时的冗余量较大，导致设计量与实际工作量的偏差较大，没有充分发挥出循环水泵的工作效率。因此。通过对循环水泵与其他配套设施相互配合的优化设计问题进行研究，从而达到提升循环水控制系统优化的目的，在实际应用过程中更能确保机组运行的经济性、安全性、高效性。对于发电机组的设计优化，应从建设投资和节能方面考虑，并且还应该满足循环水泵的水流量要求。从上述角度出发，应该配置定频和变频的双速泵。由于循环水泵是由蝶阀的开闭进行流量控制，但是蝶阀只能全开或者全关的两个工作状态，无法按照一定的开闭角度实现流量的精准调控。因此，根据火力发电机组的优化设计应满足系统方面的安全性、可靠性符合要求；节能设计方面能够降低运行功耗；适应性强，能够针对不同的季节工况保持经济高效的运行。

2电厂循环水化学腐蚀结垢影响因素

首先是钙离子的影响。在补充水碱度相同时，一般循环水极限浓缩倍率随补充水中钙离子含量增加而降低。但有时应注意碱度和钙离子的比值变化幅度影响。其次是水温的影响。对同一水质补充水，当温度降低时，碱度相应会升高，极限浓缩倍率也升高;当循环水温度升高时，碱度会相应降低，极限浓缩倍率也降低。

3电厂循环水化学腐蚀结垢的控制措施

3.1液体分离膜工艺的应用

膜分离技术是以膜为过滤介质在驱动力作用下进行物质分离的技术，具有分离效果好、分离速率快、操作管理简单等优势，广泛应用于水处理领域。从能量驱动方式上可以将膜处理技术分为压力驱动膜过程，电驱动过程和温度驱动过程，其中以压力驱动膜过程最为常用。微滤膜的孔径在0.1～10μm，通常由拉伸法和相转化法制备，用于去除水中的泥沙、铁锈等大颗粒杂质，但不能去除细菌等有害物质。超滤膜孔径在2～10nm，通常采用相转化法制备。超滤膜除上述物质外，还可以去除胶体、细菌、大分子有机物等。在中水回用处理中，上述两种膜常用于后续膜处理工艺的前处理。纳滤膜介于反渗透膜和超滤膜之间，对二价、多价离子和相对分子质量大于200的有机物有较高的脱除率，又被称为疏松反渗透。反渗透膜通常可以截留分子量超过150Da的所有分子，对25～150Da的分子也有很高的截留比例。

3.2膜蒸馏处理工艺

膜蒸馏是一种通过热梯度驱动的膜工艺，在非常低的操作压力和较低的温度下，使水蒸气通过疏水微孔膜，实现盐水分离。与反渗透工艺相比，膜蒸馏不受浓度极化现象的限制，十分适于在高回收率、高进水浓度场景下使用。此外，膜蒸馏操作的高度灵活性也使它极易与其他处理手段耦合，提升处理效果。根据操作条件，产品水回收率可以达到90%，可以实现废水的近零排放，近年逐渐应用于高盐废水如工业废水、RO/NF浓水等处理。有研究者指出采用直接接触式膜蒸馏深度处理反渗透浓水，发现可以有效地实现所有离子高于99％截留,显著提升了水利用率。

3.3正渗透技术

正渗透过程是以汲取液和原料液间的渗透压差为驱动力，使水由高水化学势的原水侧通过选择透过性膜自动扩散至低水化学势的汲取液侧的过程，此过程不需要外加压力和能量。正渗透膜一般由超薄活性层和多孔支撑层组成，汲取液多选择挥发性化合物、无机溶质、有机溶质和高分子聚合物/合成材料等易于浓缩回收的溶质。正渗透膜决定了原料液杂质分子的截留率，汲取液决定了产水效率，因此，正渗透膜与汲取液的开发是正渗透技术的关键。

3.4旁流处理净化法

旁流处理净化法参照湿冷机组循环水处理的模式，采用过滤+除盐设备对部分间冷循环水进行旁流净化处理，已有少量电厂在探索应用中，主要采用工艺为过滤器+阳离子交换器。通过过滤器对间冷循环水中的泥沙、铁锈、固体杂质进行过滤去除，再利用阳床对水中的Na⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等阳离子进行去除，同时置换出氢离子，氢离子与氢氧根离子反应，从而达到降低循环水pH的目的，效果明显，pH和电导率均能达到技术协议要求值。但是该种工艺仅采用过滤器加阳床的工艺，也存在一定缺陷。其一，阳床仅能够实现对循环水中的阳离子进行去除，而无法实现对氯离子、硫酸根等阴离子进行去除；其二，阳床出水呈强酸性，当其与氯离子、硫酸根结合，存在循环水系统设备局部产生强酸腐蚀的风险。

3.5其他控制措施

（1）综合分析同类型间冷循环水系统已实施水质控制方案的优缺点，依托现有的凝液处理系统，制定间冷循环水水质净化系统改造方案，并论证其必要性、可行性、经济性等；（2）构建间冷循环水水质净化研究智能管理系统。利用改造后系统内相应的在线电导率、pH等化学仪表，对间冷循环水系统水质进行实时监测与分析，构建实时、全程的监督系统；并开发自动报警、停运等功能；同时具有数据自动生成报表功能，便于数据的统计、分析、存储等；（3）创建自动控制系统，根据在线监测值与控制目标值的比较和计算，自动调整间冷循环水水质净化处理水量，实现精准化调节，达到水质净化的目的；当间冷循环水水质净化系统出水水质异常时，系统应具有自动隔离功能，切除水质净化系统，从而保证间冷循环水系统安全运行；（4）腐蚀倾向模型构建，采用挂片试验和电化学测量相结合的方式，构建间冷循环水防腐蚀智能评价体系，为同类型系统的设计、安装、调试、运行提供重要参数借鉴。

结语

总之，对电厂循环水控制系统的循环水泵的调速方式进行优化设计，并与其他辅助性设备的组合进行再次调整，可以提高循环水控制系统的经济效益。做好循环冷却水腐蚀结垢各类形成因素的规避与控制根据各自电厂实际制定一套行之有效的循环冷却水处理方案是很必要的，对确保电厂循环冷却水系统的长周期、安全、经济运行具有重要的意义。

参考文献

［1］鲍其鼐．循环冷却水处理30年［J］．工业水处理，2010(7):7－9．

［2］李培元．火力发电厂水处理及水质控制［J］．中国电力，2009(3):1－4．

［3］许臻．稳定控制循环水浓缩倍率的方法及应用［J］．中国电力，2015(5):13－16．