循环冷却水系统提高浓缩倍率节水途径分析.word难点.doc

第 30 卷第 2 期工业水处理Vol.30 No.22010 年 2 月Industrial Water TreatmentFeb.，2010专论与综述循环冷却水系统提高浓缩倍率节水途径分析马双忱1，郭铁甲2，苏敏1（1.华北电力大学环境学院，河北保定071003；2.国华定州发电有限公司，河北石家庄073000）摘要 我国属缺水国家且工业用水量大 ，提高水的利用率实现节约用水受到极大重视 。 论述了提高循环冷 却水浓缩倍率的现行技术，介绍了每种水处理技术的原理、优缺点，及在实际中的应用，提高浓缩倍率的同时达到 了节约用水的目的。 随着科技的不断发展，新型高效的水处理技术正逐渐应用于循环冷却水系统中。 分析了反渗 透的原理和臭氧技术在循环冷却水处理中的缓蚀、阻垢、杀菌作用，二者作为新型水处理技术也逐步得到应用。关键词 循环冷却水；浓缩倍率；反渗透；臭氧中图分类号 TQ085文献标识码 A文章编号 1005-829X（2010）02-0001-04Analysis on ways of improving the concentration ratio of circulating cooling waterMa Shuangchen1， Guo Tiejia2， Su Min1（1. School of Environment， North China Electric Power University， Baoding 071003， China；2. Dingzhou Power Plant of Guohua， Shijiazhuang 073000， China）： Improving the utilization rate of water and conservation water has been taken a great attention in China which is not only in water shortage but also has large industrial water consumption. Present technologies on improv-ing the concentration ratio of circulating cooling water are discussed. In addition， the treatment principles of each technology and their advantages and disadvantages are introduced. Meanwhile， the practical applications show that the concentration ratio can be increased and water can be largely saved. With the continuous development of science and technology， new and highly efficient treatment technologies are increasingly used in cooling water system. The principle of reverse osmosis and corrosion inhibition， scale prevention and disinfection of ozone in circulating cool-ing water treatment are analyzed. As new techniques，they have been gradually applied in water treatment. ： circulating cooling water； concentration ratio； reverse osmosis； ozone我国属缺水国家。 全国火电用水量约占电力工者对提高循环水浓缩倍率的途径进行了分析。业用水量的 45%，年排工业废水占全国工业排放量1 加酸处理的 10%1。 随着火电厂废水排放标准的日益严格，新酸可以使水中的碳酸盐硬度转化为非碳酸盐硬标准的全面实施必然增加废（污）水处理回用的难度度， 因此向循环水中加入酸可以防止循环水浓缩时和费用2。 因此，减少循环冷却水系统的排污量成为碳酸钙的析出，提高饱和钙离子浓度，在补充水水质节水的关键， 而减少排污量的关键又在于提高循环基本不变的情况下提高浓缩倍率。 另外， 反应中生水浓缩倍率。 国外从 20 世纪 70 年代开始研究开发成的游离 CO2 也有利于抑制碳酸盐垢的析出。 加酸循环冷却水零排污技术。目前，发达国家循环冷却水量维持在循环水中碳酸盐硬度值低于极限碳酸盐硬系统的浓缩倍率一般都在 68， 个别系统已达到零度即可4。 单独加酸处理成本较低且简便有效。 但对排污，而国内大多数电厂的循环水浓缩倍率仅有 2于水容量较大的系统，pH、 碱度等指标的检测常滞3。国内火电厂在提高循环水重复利用率上下功夫的后于加药时间， 因此加酸量不容易控制， 同时存在同时，还要考虑环保要求，选用那些低磷和非磷系配SO42-对混凝土的腐蚀问题。方的高效阻垢分散剂、多元共聚物水处理药剂3。 笔河南洛阳某电厂循环冷却水浓缩倍率为 1.5 1 专论与综述工业水处理 1002，30（2）2.0，为降低循环水系统补水量，2004 年 2 月进行加4 石灰软化加酸旁滤加药处理酸处理。 由加酸系统调整循环水的 pH 在规定范围补充水在预处理时就投加适当的石灰， 除去水内运行， 运行一周后循环水的浓缩倍率提高至 3.3，中的 Ca2+、Mg2+。 原水钙含量高而补水量又较大的循循环水系统新鲜水补水量由原来的 200 t/h降低到环冷却水系统常采用这种方法。经石灰处理的水，虽160 t/h，平均每月新鲜水补水量下降 71 520 t5。然碳酸盐碱度可以降低，但却有可能出现 CaCO沉32 硫酸-阻垢剂稳定处理淀，为消除这种不稳定性，可添加少量 H2SO4。 该法硫酸-阻垢剂处理是指在水体中先加入硫酸使优点是处理能力大，运行费用较低。 缺点是投资大、补充水碱度降到一定程度后再加入阻垢剂如聚磷酸对石灰粉纯度要求高、对环境影响大。盐、有机阻垢剂等，从而达到阻垢和保证循环水稳定石灰软化加酸旁滤加药工艺于 20 世纪 90运行的目的。 该法占地小、技术简单。 但是需注意年代应用于山西神头第二发电厂， 该工艺处理效果SO42-浓度过高会侵蚀混凝土， 同时用有机磷处理循良好，循环水浓缩倍率维持在 4.5 左右。 德国 8 个火环冷却水势必加强水生物的繁殖，加重腐蚀程度，所电厂的循环冷却水处理，全部采用石灰软化-阻垢剂以药剂处理要同时考虑阻垢、缓蚀及杀菌等多方面的处理方式，其浓缩倍率达 36。 美国火电厂的循环的效果，一般可以考虑采用复合型阻垢剂6-7。冷却水处理主要采用软化或旁滤加药处理。 其浓缩东北某电厂 4 台 300 MW 发电机组， 采用全有倍率多在 33.5， 仅在美国西部火电厂采用石灰软机低磷配方 SQ228 为阻垢缓蚀剂，其配方由有机磷化旁滤脱盐的复合处理，浓缩倍率可超过 1013。酸盐、聚羧酸和有关缓蚀剂组成，使用后循环水浓缩5 旁流弱酸处理倍率从 2.6 提高到 8.3，年节水、节酸、节水稳剂分别除直接对循环系统补充水进行处理还可对循环为 6.084106、91.3、36.5 t， 全年节约经费约 675 万水进行旁流处理， 其工艺流程如下： 循环水塔池元，具有明显的经济效益与社会效益8。循环泵清水箱清水泵高效过滤器弱酸交换3 弱酸树脂交换处理器循环水。该技术可有效去除循环水中的悬浮物，用弱酸离子交换树脂处理原水可降低水中的碳降低循环水的碳酸盐硬度， 维持循环水高浓缩倍率酸盐硬度及相应的碱度9，再投加缓蚀剂可防止循环运行，减少排污量。但含氯杀菌剂会对弱酸树脂的机水系统的腐蚀。 既可提高循环水浓缩倍率，又不会增械强度起一定的破坏作用，此外，弱酸离子交换反应加水中硫酸根离子。经弱酸树脂处理后加阻垢剂的速度慢，运行流速低，需要设备多，系统复杂14-15。水样中即使有 CaCO3结晶产生， 也不会马上从水中华润集团某电厂新建 2 台 300 MW 发电机组，析出。 该法适用于处理碳酸盐硬度比例高的水，优点其循环冷却水系统设计采用旁流弱酸处理工艺，提是系统简单、运行条件好、交换容量大、易再生、酸耗高了浓缩倍率，使循环水的补水量和排污量减少，取较低， 从根本上解决了结垢问题。 缺点是运行费用得了很好的经济效益和社会效益16。高、占地面积大、废水排放量大10。澳大利亚南威尔士州贝司沃德电厂 4 640 MW姚孟第二发电有限公司四期 2 600 MW 超临机组的循环冷却水原来用旁流处理。 该厂水源水取界凝汽式燃煤机组为实现循环水高浓缩倍率运行，自含盐量很高的立德尔湖的湖水， 原水先经石灰处根据水库水的水质，工程设计采用“旁流弱酸处理工理再经旁流处理，使该厂达到废水零排放水准，达到艺控制循环水的碳酸盐硬度”，同时在循环水中配合节约用水的目的。 其处理概况如下：（1）石灰软化装投加高效的阻垢分散剂、缓蚀剂和杀菌灭藻剂，防止置为 2 台 D42 m 的澄清器， 用于软化湖水；（2）循循环水系统结垢、腐蚀和微生物繁殖，将循环水浓缩环水旁流处理按循环水量的 3%作为旁流处理量，采倍率控制在 6 左右运行，取得了显著的经济效益和用降碱装置和反渗透装置2。环境效益11。6 反渗透脱盐处理技术国华神木发电有限公司以弱酸阳离子交换水作随着膜处理技术的不断发展， 现在也有厂家采为循环冷却水的补充水，同时加一定浓度的缓蚀阻用反渗透对循环冷却水进行软化、除盐处理。其脱盐垢剂，循环水浓缩倍率从 24 提高到 67。 经 1 a 的率常在 98左右，一般95。 该处理法操作方便，运行，凝汽器铜管的腐蚀结垢情况得到明显的改善，易于实现自动化， 是对弱酸树脂交换处理技术的新同时节约水费约 300 万元12。发展，并且脱盐效果好，有利于提高循环水水质，实 2 工业水处理 1002，30（2）马双忱，等：循环冷却水系统提高浓缩倍率节水途径分析现火电厂循环水系统零排放。 缺点是投资大、膜污 染严重、清洗频繁17。山西金驹煤电化股份有限公司煤矸石电厂于2004 年 10 月安装了 1 套超滤-反渗透脱盐型的循 环水旁流过滤除盐系统。 其流程为：循环冷却水 自清洁过滤器超滤反渗透系统循环水泵前 池。经过 9 个月的运行，该套循环水旁流处理系统显 示出其优越性：无需耗酸耗碱，操作程序单一，提高 了循环水水质，节约了水资源。 尤其是与旁流水处 理系统结合使用后，效果和效益显著：（1）循环水水 质合格率大幅提高， 由原来的 50%80%提高至98%以上， 尤其是 510 月份高气温时效果更明显；（2）循环水补水量明显减少， 平均每月减少补水 8 000 m3，最多时达 1 万 m3，年节约水 10 万 m3，大大缓解了工业用水紧张的局势18。内蒙古丰镇电厂利用原有反渗透系统，结合超 滤膜装置，对循环冷却水进行旁流处理，这样既节约 了新鲜水用量，又可减轻凝结水系统的结垢。 后期 再结合冲灰水回收工程和工业用水、生活用水等工 程，可实现全厂工业用水的零排放19。南非属于水资源严重贫乏的国家。 其火电厂冷 却主要采用节水型空冷技术、干除灰技术、循环水旁 流净化技术， 也采用反渗透技术处理循环水。 南非 国家电力公司（ESKOM）采用反渗透与电渗析两种 方式处理火电厂循环水， 其处理后的水再回用于循 环水系统20。7 臭氧处理技术臭氧作为水处理剂，杀菌能力强、排污量少，既能节水节能，又不用调节水的 pH，无二次污染，对循 环水的缓蚀、阻垢、杀菌等均有良好的效果。（1）臭氧的阻垢作用。 在循环冷却水系统中加 入臭氧后， 由于臭氧与能和 Ca2+发生络合反应的物 质发生氧化还原反应，使这些物质的醛基和羧基的 总数增加，使水对钙的络合能力增加，致使水中的 Ca2+浓度增加，从而有一定的阻垢作用。 另外，臭氧 能氧化冷却水中的有机物，生成二氧化碳，使水中的 二氧化碳浓度增加，从而使碳酸钙转化为碳酸氢钙， 增加冷却水中的 Ca2+浓度21-22。（2）臭氧的缓蚀作用。 臭氧抑制腐蚀的机理与 铬酸盐缓蚀剂的机理大致相似，主要是由于臭氧分 解后产生的活泼的原子氧与亚铁离子反应后，在阳 极表面形成一层含 -Fe2O3 的钝化膜， 对金属起到 良好的保护作用。（3）臭氧的杀菌作用。臭氧是最强的氧化型杀菌 剂之一，在质量分数为 110-7 的条件下即可有效杀 灭病毒及细菌， 并能有效地控制循环水中微生物的 生长，减轻生物污垢及其引起的垢下腐蚀。 同时，臭氧能氧化垢层基质中的有机物成分， 从而使垢层变松脱落，起到除垢的作用23。德国用臭氧处理冷却水已有近 20 a 的时间，一家电厂就通过试验将臭氧作为杀菌剂应用于循环冷 却水的处理， 结果表明臭氧能够降低冷却水中有机 物的含量，从而提高循环水的利用率24。美国佛罗里 达州肯尼迪宇航中心在将臭氧技术应用于冷却塔的 水处理后，排污量逐渐减少；浓缩倍数由 4.04.5 提高到 6.58.0；冷却塔上的水垢变松、脱落；冷凝器管道清洁如新25。8 结论提高循环冷却水浓缩倍率是节水、节能、满足环 保要求的关键， 不同行业应根据自身的实际情况采 用不同的方法。随着水处理技术的发展，采用新型的 超滤及反渗透膜技术对循环水进行旁流过滤脱盐， 实现循环水零排放，已引起广泛关注，并且国内许多 电厂开始引进这一技术。臭氧作为一种高效、清洁的 水处理剂为综合节水技术增添了新内容。参考文献 康亮，王俊有. 火电厂节水降耗措施. 电力环境保护， ，（）：. 王佩璋. 火力发电厂全厂废水零排放. 电力环境保护，（）：. 陈进生. 大型火电厂化学水处理技术进展与应用探讨. 机电信息，（）：. 李贺全 ， 莫逆. 火电厂循环冷却水节水技术初探. 华北电力技术，（）：.于保立. 循环水加酸改善水质工艺. 河南化工，（）：.周本省. 工业水处理技术. 北京：化学工业出版社，：. 徐德亮. 山东十里泉发电厂废水零排放研究 . 济南 ：山东大 学，. 赵翠仙，张胜寒，许勇毅. 浅析火力发电厂循环冷却水的高浓缩 倍率. 工业安全与环保，（）：. 李进，高禹. 发电厂循环水处理方式的可行性试验研究 . 华北 电力技术，（）：. 穆冬梅. 火电厂循环冷却水处理方案的选择 . 工业用水与废 水，（）：. 王峰涛. 火电厂循环水弱酸树脂处理工艺的研究与应用 . 工业水处理，（）：. 高海贵. 高浓缩倍率循环水处理技术在火电厂的应用 . 华北 电力技术，（）：. 王翔， 王佩璋. 大型火电厂高浓缩倍率循环冷却水处理技术与 3 第 30 卷第 2 期工业水处理Vol.30 No.22010 年 2 月Industrial Water TreatmentFeb.，2010火力发电行业用水分析及对策韩买良（中国华电工程（集团）有限公司，北京100035）摘要 介绍了火力发电厂水资源利用和水务管理情况 ，比较了国内外的火电厂耗水指标 ，研究了水资源的 开发利用和电厂的节水技术及改进措施等。 讨论了电源点建设所面临的环境保护和水资源紧缺的影响，建议把城 市污水回用及海水淡化作为火力发电厂项目建设的用水发展方向，根据电源点总体发展和分布，科学制定水资源 储备战略。关键词 水资源；节水技术；城市污水；海水淡化中图分类号 TQ085+.1文献标识码 A文章编号 1005-829X（2010）02-0004-04Analysis and countermeasures on water consumption in thermal power plantsHan Mailiang（China Huadian Engineering （Group） Co.， Ltd.， Beijing 100035， China）： Water resource utilization and water management situation in thermal power plants are introduced. Water consumption indexes in thermal power plants between home and aboard are compared. Development and utilization of water resource and water saving and corrective measure for power plants are studied. After the discussion on the ef-fects of power resource sites construction confronting environmental protection and shortage for water resource， its advised municipal sewage reuse and seawater desalination be adopted as water consumption development direction for project construction in thermal plants. According to the overall development and distribution for power resource sites， water consumption strategy shall be conducted in a scientific way. ： water resource； water saving technology；urban sewage；sea