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火电厂湿冷机组循环水节水技术问题分析及措施
刘新月
（山西电力科学研究院，山西省太原市!"!!!#）
摘%要：在对山西十几个电厂进行了提高循环水浓缩倍率试验研究的基础上，分析了目前火电厂湿冷机组通过提高循环水浓缩倍率以达到节水目的存在的技术问题。针对存在问题进行试验，以保证设备安全运行为基础，提出了相应的改进处理措施，对其他地区湿冷发电机组在提高循环水浓缩倍率、节水和减少排污方面有实际的参考意义。关键词：湿冷机组；循环水浓缩倍率；技术问题；试验研究；措施；火力发电厂；节水中图分类号："#$%&’(；")%%*’+
:%概述
随着电力工业的迅速发展和水资源的日益紧张，山西省缺水地区，大多新建、扩建机组都采用了节水效果显著的直接空冷技术，但湿冷机组仍占绝大多数。这些电厂用水量巨大，其中循环冷却水占总用水一些电厂平均发电耗水率远高于量的$,-.(,-，
/0+,,,—&112）中规《火力发电厂设计技术规程》（
*
定的耗水指标［5 67）］，多数机组循环冷&&34（
（+）中水作为循环水的补充水，循环水采用缓蚀阻垢剂处理。
;%提高循环水浓缩倍率存在的主要技术问题
湿冷机组通过提高循环水浓缩倍率达到节水存在的主要技术问题如下：
&）近一些年来水源水质变化大，不少电厂存在（
实际运行水质与设计时的水质相差较大，尤其是水中氯离子浓度增加较大，而湿冷机组的凝结器铜管又多空抽区为@*,材质铜管），采用的是:;<=,>&?材质（
/04"=&%—受《火力发电厂凝汽器管选材导则》（%,,,）中要求:;<=,>&?管适应水质为［ABC］D&+,3E40的限制，致使不少厂运行中循环水浓缩倍率达不到设计值，长期在低浓缩倍率下运行，耗水量大、排污量大，造成水资源的大量浪费。如某电厂设计时水ABC］为*,3E40，凝结器铜管材质为:;<=,>&?源［
和@*,，循环水的补充水采用弱酸离子交换处理，设而实际运行时由于水源计循环水的浓缩倍率为+8,，
水质变化较大，尤其是［ABC］已上升为=,3E40左右，不使得循环水浓缩倍率长期在%8,.%8+倍下运行，仅造成了水资源的浪费和对环境的排污污染，而且也使凝结器铜管出现了较严重的腐蚀。因此，该问题已成为限制水质恶化地区电厂提高循环水浓缩倍率的一个瓶颈。
%）由于弱酸床运行周期出水水质变化的特殊（
性，弱酸床前期出水为酸性水，能破坏铜管表面的保护膜，对凝结器铜管有较强的腐蚀性。在一些采用弱酸水作为循环水补充水的电厂，由于没有对弱酸水的腐蚀性引起足够的重视，运行中出现了既腐蚀又结垢的现象，形成较大面积的凝结器铜管腐蚀穿孔，不仅因清洗、换管造成了经济损失，也影响了电厂的安全*（
却水的实际运行浓缩倍率未达到设计值。如果循环水浓缩倍率由%8+提高到*8,，则百万千瓦装机容量可以减少排污水%1,3*49；如果再提高到+8,，则可进一步减少排污水2++3*49。因此，提高湿冷机组循环水的浓缩倍率，在电厂节水和减少外排水方面存在巨大的潜力。但盲目提高循环水的浓缩倍率，又会给安全生产带来一系列的问题。为解决好这方面的矛盾，达到既节水又安全运行的目的，在%,,&.%,,+年期间，笔者结合山西十几个电厂水质及设备的具体情况，进行了提高循环水浓缩倍率的试验研究。本文就湿冷机组通过提高循环水浓缩倍率达到节水目的所存在的主要技术问题进行了分析，并提出了相应的改进措施。
!%循环冷却水的主要处理方式
山西湿冷机组循环冷却水系统补充水及循环水的主要处理方式为：
（&）补充水采用石灰软化处理，配合循环水加缓蚀阻垢剂处理。
%）采用弱酸离子交换处理循环水的补充水。（
*）补充水为生水，循环水采用缓蚀阻垢剂（处理。
2用缓蚀阻垢剂处理。
火电厂节水实践专题刘新月：火电厂湿冷机组循环水节水技术问题分析及措施!"#
缓蚀阻垢药品没有经过严格的试验筛选和动态试验确定，程度不同地存在着凝结器铜管结垢、腐蚀和泄漏问题。
（$）石灰软化水作为循环水补充水的电厂也出现了凝结器铜管的腐蚀现象。
（%）城市中水用作电厂循环冷却水时，对凝结器管材的腐蚀问题。
下，通过延后弱酸床的控制终点来降低弱酸水腐蚀性的方法更有利于现场的运行操控。选择合适的循环水控制方式和缓蚀阻垢药品后，以弱酸水作为循环水补充水的电厂，循环水浓缩倍率可以在%倍左右时安全运行。
（:）以石灰软化水为补充水的循环冷却水系统，选择适当的阻垢缓蚀剂和合适的运行控制条件，浓缩倍率可以达到%>*及以上。但作为循环水补充水的石灰软化水8&值应控制在@>%9">%，8&值小于@>$会造成&’()*+!,材质的局部腐蚀，8&值大于">%对凝结器空抽区ABC:*+!+!铜管的腐蚀加快。
（$）对城市中水用于循环冷却水的电厂（目前一般是新建或扩建电厂），关键是解决好凝结器管的选材问题，一般选用:!;3不锈钢管能够解决中水应用中的腐蚀问题。
%）使用高硬度、碱度的生水作为循环冷却水补（
充水的电厂，不用硫酸调节，运行控制浓缩倍率在7>*左右，如用硫酸调节可以达到:>*及以上，节水效益
/
可观，浓缩倍率提高后，腐蚀性物质（如-./、’D7将$）
!"针对存在问题进行的试验研究结论及
措施
##（!）在&’()*+!,铜管材质对循环水中［-./］的适用范围方面，不同国家的相关标准差别较大：俄罗斯是［-./］德国是［-./］4%**0123；&!***0123；我国是［-./］4!%*0123；而美国在这方面没有做具体的规定。因此，重点对于我国生产的&’()*+!,铜管的对循环水中［-./］的适用范围进行了试验研究（包括对清洁生水、石灰软化水、弱酸水、不同浓缩倍率下的水及加缓蚀阻垢剂情况下的水等进行了试验）。
通过试验研究，对《火力发电厂凝汽器管选材导则》（5326)!7—7***）中要求&’()*—!,铜管对水质［-./］4!%*0123的适用范围提出了新的看法，认为［-./］在!%*0123附近没有突变点，循环水的［-./］即使超过!%*0123，实际条件选择合适时也不会对&’()*+!,铜管造成明显腐蚀，相反，如果实际-./］即使小于%*0123也会对条件选择不合适，［&’()*+!,铜管造成严重腐蚀。突破了该条件的限制，拓宽了&’()*+!铜管对［-./］的适用范围，这对使用&’()*+!,凝结器铜管的电厂意义重大。
因此，对使用&’()*+!,凝结器铜管的湿冷机组，可以不受［-./］4!%*0123的限制，但无论循环水的补充水中［-./］有多大，循环水处理的运行控制方式和指标必须通过严格的试验来确定。
（7）弱酸水对凝结器铜管和碳钢都有较强的腐蚀性，对采用弱酸水作为循环水补充水的电厂，必须进行缓蚀或缓蚀阻垢处理。弱酸水的腐蚀性主要在于其酸性（8&值低），低浓缩倍率下腐蚀性更强，腐蚀形态主要为脱合金腐蚀。腐蚀性的变化规律为浓缩倍率为!9:倍腐蚀速率急剧下降，一般在:左右出现最低点，之后又缓慢增加。因此，运行中应尽量避免循环水的浓缩倍率在7倍以下长时间停留。采用部分弱酸水加生水、延后弱酸床的控制终点、提高弱酸水的浓缩倍率、加入缓蚀阻垢剂等措施都能够明显降低弱酸水的腐蚀性（前三项措施均是提高了弱酸水的8&值）。弱酸水加生水时弱酸水的比例一般以;*<左右为宜。在阻垢方面允许的情况下，弱酸床的=5由!>")00?.23延后至:>*00?.23左右）。相比之
成倍增加，在防止结垢的同时，腐蚀的影响也应重视，需要控制好加酸量、均匀加酸问题和通过试验选择好适用的缓蚀阻垢药品。
（;）对凝结器使用铜质管材的电厂，以下几种防腐蚀方法的联合使用，可以达到很好的防腐效果：尽量降低!选择好循环水补充水的运行控制方式，
补充水的腐蚀性；"由于缓蚀阻垢药品中的缓蚀成分（唑类）易从药品中析出（特别是冬季），因此，另外加入适量铜缓蚀剂，调整循环水中唑类含量在*>%0123以上；如在循环水进出#采用电化学阴极保护方法，口水室加装锌板（或镁板）等。
#"应用情况
以上具体措施已应用于山西十几个电厂，提高了这些电厂循环水的浓缩倍率，对使用石灰软化水和弱酸水作为循环水补充水的电厂，循环水浓缩倍率控制在%倍左右，生水、中水作为循环水补充水的电厂，浓缩倍率控制在:倍左右，并使电厂循环水系统在运行安全性、经济合理性方面都上了一个大台阶，扭转了一些电厂凝结器结垢、腐蚀、泄漏的被动局面，避免了大量水资源的浪费，同时也减少了大量的排污和对环境的污染。仅在直接节水效益方面每年可节约资金;***多万元，经济和社会效益显著。
$"结束语
综上所述，在目前循环水处理水平及水质恶化的
!"#电#力#设#备第$卷第$期
同处理方式下循环水补充水的水质特点及其在高浓缩倍率下对凝结器管材的腐蚀和为减少腐蚀应采取的措施。对目前大多数仍使用%&’(")*+凝结器材质的湿冷机组，可以不受循环水中［,-.］/*0"1234的限制，但要根据自身设备和水质状况，通过严格的腐蚀、阻垢及动态试验，确定适用而合理的循环水补充水处理方式和循环水运行控制指标，可以达到既节水又安全运行的目的。
［!］#国家电力公司火力发电厂“十五”节水规划（讨论稿）5!""*年
$月国家电力公司发输电运营部5
［8］#刘新月，郝树宏5火电厂提高循环水浓缩倍率试验研究报告5
!""0年*月，山西电力科学研究院5
［7］#杨道武，朱志平，李宇春，等5电化学与电力设备的腐蚀与防护
［9］5北京：中国电力出版社，!""75
收稿日期：!""()"()*(作者简介：
刘新月（*6:7)），女，高级工程师，山西电科院化学室首席工程师，主要从事电厂化学的炉内、外水处理工作。
（责任编辑#宋红梅）
!"参考文献
［*］#《火力发电厂凝结器管选材导则》修订说明5*666年7月国家
电力公司热工研究院5
#$%&’()(%$*+,%(-.,(/01).2-&%3)$45%3,.6%7)$48,29$/&/4’/0
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##############################################$综合信息$
国内首台容量最大的电炉变压器问世
##近日，首台国内容量最大的6万XY+380XY电
弧炉变压器在西安西电变压器有限责任公司顺利通过出厂试验，各项技术指标均达到国际先进水平。该产品的研制成功，打破了过去我国此类大容量特种变压器产品完全依赖国外原装进口的状况，不仅对我国此类大容量特种变压器产品实现国产化具有重要意义，同时也为我国冶金行业技术改造提供先进的国产化设备打下了坚实的基础，进一步巩固了西变公司在特种变压器制造领域的行业领先地位。
6万XY+380XY电弧炉变压器是为河南舞阳钢铁有限责任公司*""G电弧炉项目配套的关键设备，XY+。由
于大容量电炉变压器的电压低、电流大，对技术和制造能力要求非常高，过去我国使用的此类产品完全依赖西门子公司和+OO公司的国外原装进口。一直追逐自主创新的西变公司，以行业领先的研发能力，自行设计和制造了该台产品。在设计制造过程中，西变公司根据电弧炉变压器的特点及特殊的工作状况，充分考虑到变压器的过负荷能力，通过对结构的特殊处理，使变压器具有更高的抗短路能力，能够承受能力电弧炉在冶炼过程中经常出现的操作过电压、工作短路冲击和过载现象，使产品各项性能均达到国际先进水平。
