电力系统化学与环保试验

br />     电力试验研究是经济建设尤其是电力工业发展中一项不可或缺的事业。
中外电力事业的发展，均离不开电力试验研究人员的智慧和辛勤工作。新中
国成立后，尤其是改革开放以来，随着电力工业的发展,我国电力试验研究
事业取得了长足的进步，电力试验研究队伍不断扩大，试验研究成果层出不
穷，极大地推动了电力工业的快速发展。
    目前我国各地区均拥有自己的电力试验研究机构，从事电力试验研究的
工程技术人员超过10000人。这支队伍的文化层次也从解放初期的以中专、大
专毕业生为主，提高到今天的以大学毕业生、硕士生和博士生为主。更重要
的是，这是一群热爱自己的事业、勤于钻研、勇于实践的勤奋劳动者。前后
几辈人相互学习，长期工作实践，积累了大量试验研究工作经验。这是他们
用汗水、心血以至生命换来的、值得用文字记录并传之于后世的宝贵经验。
    随着电力体制改革的不断深化，使电力试验研究事业进入了竞争激烈同
时又是历史上*好的发展时期。电力试验研究同行们愿意把自己的经验无私
地奉献给广大读者，就是为了促进我国电力试验研究事业的进步与飞跃，促
进我国电力工业的发展与兴旺，进而促进我国国民经济的增长与繁荣。
    本着各取所长、共同提高的初衷，我们经过长时间的准备，编辑出版《电
力试验技术丛书二》，相信它一定会给读者带来启发、思考和收益。
 
2003年12月
 前言
    我国目前装机总容量为3．5亿kW，居世界第二。随着三峡电站机组的分
批投入运行和西电东送工程的推进，到20lO年全国性的大电网将初步形成。
全国性电力系统运行的动态品质、安全稳定和经济性的改．善与提高成为电力
科技工作者肩负的重要责任。
    为了总结多年来我国电力试验的经验，促进我国电力试验水平的提高，
中国电力企业联合会电力试验研究分会和中国电力出版社决定组织编写一套
《电力试验技术丛书》，以满足国内各电力试验研究院(所)、电厂、供用电企
业、电力基建单位及大专院校、科研院所对专业技术书籍的迫切需要。
    本系列丛书的内容主要是根据原国家电力公司电安生[1996]430号文《关
于电力工业技术监督工作规定二》的要求而确定的。该文中规定，“电力技术监
督工作应以质量为中心、以标准为依据、以计量为手段，建立质量、标准、
计量三位一体的技术监督体系，依靠科学进步，采用和推广成熟、行之有效
的新技术、新方法，不断提高技术监督的专业水平”。因此，本套丛书涵盖的
内容应包括电能质量、金属、化学、绝缘、热工、电测、环保、继电保护、
节能等，并对设备的健康水平及其安全、经济运行方面的重要参数、性能与
指标进行监督、审查、调整和评价。本丛书共分15册。
    丛书具有科学性、实用性、先进性、权威性。作者在写作过程中树立了
精品意识和创优信念。
    特别感谢中国电力企业联合会电力试验研究分会，全国三十二个试验研究院
(所、技术中心)的领导，我们的分册主编主要由这些单位的技术专家担任。
    特别感谢中国电机工程学会在组织编写中给予的大力支持。
 
2003年12月1日

第六章
循环冷却水处理实验
**节  循环冷却水 处理发展概况
  一、我国火电厂循环冷却水处理概况
  我国火电厂的循环冷却水处理，近十几年来有了较大的发展和进步，主要表现为
  1．浓缩倍率明显提高
  1980年以前，绝大多数电厂的浓缩倍率小于1．5，这主要是利用循环水冲灰造成的。
目前，有近五十个电厂采取了灰水闭路循环、冲灰水回用量每年约2×108t，回用率高达
20％。此外，新投产的电厂，普遍采用了高浓度的输灰系统，干除灰系统也在试点，所有
这一切，使火力发电厂开式循环冷却系统的浓缩倍率有明显提高，目前多数电厂浓缩倍率
已超过2．5。由于浓缩倍率的提高，而处理方法未作相应的改变，监控指标不够合理，因
此，目前仍有一些电厂凝汽器和水塔结垢，影响了电厂的安全经济运行。
    2．．稳定处理技术的进步
    (1)新型药剂的应用。1980年以前，我国火电厂循环水的稳定处理，主要是添加磷
酸三钠和六偏磷酸钠，由于原水水质恶化，一些电厂凝汽器结垢严重。此后，由于各生产
厂家生产了越来越多的新型药剂，如有机膦(ATMP、HEDP、EDTMP)和聚羧酸药剂
(聚丙烯酸、水解聚马来酸酐)、共聚物(磺酸共聚物、马丙共聚物、丙丙共聚物等)、
PBTCA等，因而，这些新型药剂在电厂中的应用也越来越多。
    (2)对影响稳定处理的因素进行了研究。西安热工研究院对影响稳定处理的一些水质
因素(碳酸盐硬度、钙硬度、镁硬度、碳酸氢根)进行了试验，提出了半经验公式；此外
该院还对水中悬浮物含量对稳定处理的影响进行了研究；山东电力研究院，研究了阻垢剂
的药龄和药效问题，并在总结模拟试验和工业试验结果的基础上，提出了碳酸钙的过饱和
度比值和药龄(声)的关系曲线。此外，西安热工所还对其他处理方式(硫酸亚铁成膜及
氯处理)对稳定处理的影响，进行了试验研究。
    (3)应用复合配方。在稳定处理时，采用复合配方，可以将稳定、分散、缓蚀作用协
调起来，从而达到提高稳定处理效果的目的。近年来，化工、石化系统从国外引进了不少
复合药剂，这些复合药剂一般均包括起稳定作用的有机膦、起分散作用的聚羧酸和起缓蚀
作用的缓蚀剂。近年来，各电力试验研究所及某些电厂研制了自己的复合配方。因此复配
 药剂在电厂得到了广泛应用。
    (4)采取复合处理方式。目前采用的方式主要为硫酸一三聚磷酸钠、硫酸一有机膦复
合处理，几个电厂的实践证明，均取得了较好的防垢效果。
    3．外部处理技术的采用
    所谓外部处理是指对循环冷却系统的补充水进行处理，电力系统采用的外部处理方法
主要有两种：弱酸树脂离子交换和石灰处理。某厂装有4台200MW机组，循环冷却系统
补充水采用弱酸树脂离子交换处理，设计处理水量为2000t／h，循环冷却系统年平均浓缩
倍率为4．2(冬季为3．5，夏季为4．7)；华电国际邹县电厂(2×600MW)循环冷却水补
给水用弱酸树脂处理，设计水量2000t／h，2002年投运，浓缩倍率达到3～5，运行中添
加了高效阻垢剂和缓蚀剂，经3年多的运行表明未发生结垢和腐蚀问题。
    在20世纪50～60年代，我国就有几个电厂采用石灰处理(涡流反应器)方法处理循
环冷却系统的补充水，由于石灰纯度低，设备堵、磨严重；运输、消化、配浆和计量机械
化水平低，因而劳动强大，劳动条件差。出水水质不稳定，辅助加酸量较多。由于存在上
述问题，*后都弃之不用。20世纪80年代，我国某电厂从英国BoBy公司引进了成套石
灰处理设备，总出力为2020t／h，同时还配套建设了高纯度消石灰粉厂，经过不断完善和
调整，目前运行已较正常。
    4．膜处理技术的采用和零排污循环水处理进展
    河北电力勘测设计院、西安热工研究院将反渗透(RO)用于循环冷却水排污水处理，I
针对西柏坡电厂(4×300MW)工程节水、废水零排放进行试验研究，并在2000年投运
西柏坡电厂应用，率先达到百万千瓦级PA／：大型火电厂实现全厂废水零排放的目标，节水
40％，年节水1500万t，年减排污1624万t。天津盘山电厂(2×500MW)，2001年投入
废水零排放，年节水487万t。内蒙古京达发电公司(2×300MW)，2002年将循环水排
污水回用，年节水204万t。
    5．铜管防蚀技术发展
    凝汽器铜管的腐蚀问题，一直是一个影响火电厂安全、经济运行的问题，其中较突出
的问题是管材选用不当。1984年制定了《火力发电厂凝汽器管选材导则二》，并于1999年
修改，此导则的贯彻执行，起了良好的作用。此外，还发现有些铜管因碳膜问题而引起点
蚀；有的铜管因热处理不当，造成应力开裂；有些铜管因夹杂很快造成泄漏。为此，电力
部门配合冶金部门在管材品种和提高管材质量上进行了不少工作，如消除碳膜，管材加
砷、生产了一些新品种管材(如HSn70一lB、B30、钛管等)，这些都对防止凝汽管的泄
漏，起了良好的作用。
    在运行方面，铜管硫酸亚铁成膜技术已在全国火电厂推广应用。阴极保护技术也得到
推广应用，徐州电厂、望亭电厂、华能上海石洞口二电厂等电厂，用阴极保护均收到较好
效果，铜管腐蚀速度降至标准0．005mm／年以内。
    华北电力科学研究院2002年开展凝汽器铜管腐蚀在线监测技术的研究，采用线性极
化和弱极化技术，监测铜管在循环水中的腐蚀状态，在北京下花园电厂和天津盘山电厂的
运用效果良好；四川电力试验研究院研制CDH循环水在线监测仪，在江油电厂(2×
 330MW)成功应用，可对循环冷却水系统结垢、腐蚀和黏泥滋生等进行直接观察。
    6．杀菌灭藻方面的进展
    氯气和次氯酸钠等氧化型杀生剂虽有较强的杀菌灭藻作用，但仍会产生二次污染。近
几年来二氧化氯在火电厂得到应用，二氧化氯杀菌能力强、剂量小、作用快、杀菌效果不
受pH值影响。广西电力试验研究院1999年开发化学法现场制备二氧化氯的新工艺，并
应用于现场生产，负压抽送，随时使用、随时生产，解决了二氧化氯不便保管和运输问
题。山东黄台电厂也开发了现场制备二氧化氯反应器，西安热工院研制的稳定二氧化氯杀
生剂也用于韩城电厂等单位。
    非氧化型杀生剂在火电厂开始应用，珠海电厂(2×700 MW)2003年采用美国电力
研究院研制开发的CTl300杀生剂，取代原液氯杀生剂取得了较好较果。上海吴泾第二电
厂(2×600 MW)开发研制的EC-SJ非氧化性杀生剂由酰胺、改性脂肪胺和合成胺等原
料经科学配伍、增效而成乳化剂，杀生效果明显。
    7．二级城市污水回用于循环冷却水补给水的进展
    2000年，针对再生水的利用和北京市缺水的严竣形势，华能北京热电厂(770MW)
利用高碑店污水处理厂排放的二级污水回用作为循环水补给水，试验分析表明，城市二级
污水经石灰深度处理后，主要水质指标满足循环冷却水补充水的水质要求，在浓缩倍率为
2．0～2．5情况下，循环冷却水系统钢材的腐蚀速度小于0．005mm／年，黏附速度30d小于
l 10mg／cmz，制水成本为1．14元／m。(净水1．97元／m。)，节约净水1000万t／年，具有极
大经济效益和社会效益。山东潍坊电厂二期(2×300MW)的循环冷却水也全部采用该市
的污水。
    8．加药自动控制技术
    山东淄博热电公司与纳尔科(苏州)公司合作，2004年采用美国纳尔科公司的莹光
示踪自动加药(TRASAR)设备，实现了循环水中药品浓度自动连续检测和加药量自动
控制；循环水排污水和补水的自动控制。
    二、我国火电厂循环冷却水处理面临的主要问题
    (1)水资源日益紧张。我国水资源人均拥有量只有世界平均水平的1／4，属缺水国
  家。81％分布在长江流域及其以南地区，北方地区水资源严重短缺，使火电厂的运行和建
  设规模受到限制，节约用水已成为当务之急。
    火电厂是工业用水大户，其耗水量约占工业用水量的20％。据有关资料统计，我国
  凝汽式火电厂(采用冷却塔和水力输灰时)的耗水率为1．64m3／(s·GW)，与国外水平
  厂O．7～O．9m3／(s·GW)]差距较大，说明我国火电厂节水潜力很大。现在经原国家经贸
  委批准的单位发电量取水量标准正式实施，其目的在于限制火力发电厂的取水量，而当前
  达到这一标准的火电厂不到30％。
    循环冷却水占火电厂用水总量的50％～80％，水力输灰用水20％～40％，因此，优
  化循环冷却水的设计和运行、尽可能减少循环冷却系统排污、提高循环冷却水的浓缩效率
  是火电厂节水的关键。浓缩倍率的提高，结垢和腐蚀更为突出，对循环冷却水处理提出了
  更高的要求。