引言

 

随着我国城市化、工业化和经济的快速发展，水资源供需矛盾和水污染问题日益突出。相关部门先后出台相关文件，明确水回用作为一种可行且经济的水资源综合利用技术，是工业产业的重要发展方向。我国发布的《水污染防治行动计划》明确要求电厂逐步提高中水比例。国家发改委等部门发布的《关于促进污水资源化利用的指导意见》明确提出，高耗水行业项目具备再生水使用条件但未有效利用的，要严格控制新的取水许可证。《工业废水循环利用实施方案》明确提出，截至2025年，力争规模以上工业用水重复利用率达到94%左右。

 

1火电厂简介

 

某火电厂配备装配容量2×超临界燃煤供热发电机组350MW，两台机组凝汽器管均为TP316L不锈钢管，辅机冷却设备过流部件为TP316L不锈钢。采用自然通风冷却塔的湿式再循环系统，两机一塔。主要通过添加硫酸、缓蚀阻垢剂等化学物质，提高循环冷却水质量，控制循环冷却水中微生物的繁殖，防止冷却设备结垢腐蚀，保证冷却设备的传热效率。循环水补充水源为市政中水，设计浓缩率不超过3.5倍，实际运行浓缩率为3.0倍。经理论计算，夏季满负荷运行时补水量为1429m3/h，416m3/h。部分污水用于脱硫、除渣系统补水和绿化景观用水，其余大部分通过雨水井排放。为了满足国家环境保护的相关要求，降低循环水污水深度处理的投资规模，降低全厂后续的废水处理成本，必须采取有效措施，实现循环水污水的大幅减排。

 

2.循环水排水回用处理工艺

 

从观众废水排放的角度来看，采用预处理+膜法处理循环水排水，产水回到冷却塔、脱硫或其他系统，可实现废水深度减少和废水零排放的目的。废水预处理过程受污水碱度、硬度、盐含量、有机物含量、阻垢缓蚀剂等指标的影响。常见工艺包括石灰处理、臭氧生物活性炭吸附、强化混凝、加盐酸钠、澄清过滤等。，可有效降低COD值和胶体等杂质的含量，有助于后续膜处理工艺的进行。预处理过程通常需要精细控制。过量添加剂会增加后续脱硫系统的运行难度，增加废水零排放的压力；处理不足和产水不合格会导致膜污染堵塞、输出不足和频繁清洗。部分循环水排水回用处理工艺如表1所示。膜处理技术主要包括超滤反渗透和电渗析处理工艺。

 

3锅炉水质现状

 

在许多情况下，电厂锅炉中滞留的水未经处理直接使用，往往导致节能效果显著下降。根据工艺流程，锅炉用水必须经过处理才能用于发电。但在实际生产中，有些电厂没有完整的水处理装置，有些电厂没有在锅炉蓄水区安装净水器，所以当不干净的水进入锅炉时，水库中会积累过多的杂质。加热后，污染物会附着在侧壁上，长时间暴露会形成水垢。同时，在加热过程中，热量会流失，多余的热能会被水垢带走，从而降低电厂的效率。研究表明，水垢与热耗之比为1∶4.如果有超过1毫米厚的水垢堆积，额外的热量消耗将增加5%。因此，如果在发电过程中处理水体，会减少部分受水质影响的发电能量损失，从而节约发电厂成本，提高效率。

 

4进水速率

 

当进水率为3m/s时，结构钢具有不均匀的综合腐蚀特性，样品表面无明显的腐蚀坑特性；当进水率增加到5m/s时，结构钢表面有明显的腐蚀坑特性，当进水率增加到7m/s时，样品表面有凹槽腐蚀特性，这是由于进水率过高沿流动方向形成的类似冲蚀特性。随后，随着进水率的不断提高，结构钢样品表面的不均匀性在10~20m/s范围内迅速增加，样品表面具有明显的蚀坑特性，特别是当进水率为20m/s时，样品表面有大量的蚀坑，表面粗糙度大，具有冲蚀特性。这是因为在进水率较大的情况下，冷却水动量较大。当气化到达样品表面时，由于流速较大，进水率为7m/s时会出现腐蚀特性；同时，动量较大也意味着气泡破裂时会产生较大的能量，因此进水率为5m/s时会出现明显的腐蚀特性，随着进水率越大，样品表面的不均匀性越大。

 

5应用效果

 

为了调查采用新型水处理剂，辅以数字管理技术后循环水系统的结垢和腐蚀，试验分为三个阶段进行。第一阶段为2019年10月28日至12月18日（51d），主要采用新型水处理剂；第二阶段为2020年3月3日至3月23日（20d），采用原常规防垢缓蚀剂；第三阶段为2020年4月1日至5月17日（47d），继续采用新型水处理剂。通过对污垢热阻、粘附率和腐蚀率的在线监测，调查循环水浓缩率的变化趋势和高浓缩率下机组的运行状态。

 

6水锤计算结果

 

（虹吸井开口布置）火电厂冷却水系统虹吸井开口布置时，计算虹吸井最高水位如下：（1）虹吸井最高水位11.68m，已超过虹吸井顶高程9m。当每单元3台泵同时打开时，虹吸井内的水流会大量涌动，超过虹吸井顶高程，产生溢流。(2)虹吸井最高水位为9.42m，已超过虹吸井顶高程9m。每单元3台泵间隔90s依次开启，虹吸井内水流上涌高度明显降低，但仍超过虹吸井顶高程，产生溢流。(3)虹吸井水位最高8.95m，距虹吸井顶高程9m，差0.05m。每单元3台泵间隔120s依次开启，虹吸井内水流上涌高度低于虹吸井顶高程，无溢流。(4)虹吸井水位最高8.64m，距虹吸井顶高程9m，差0.36m。每单元3台泵间隔120s依次开启，虹吸井内水流上涌高度低于虹吸井顶高程，无溢流。泵出口阀开启缓慢，虹吸井内水流上涌高度进一步降低。根据计算结果，火电厂冷却水系统虹吸井开口布置时，工况C、D中虹吸井最高水位低于虹吸井顶高程，可解决虹吸井水流大量涌动的水锤问题。

 

结束语

 

各火电企业进行中水改造时，应根据水源水质特点和回用要求，选择改造路线和深度处理技术。预处理+双膜工艺的深度处理工艺具有出水水质好、占地面积小、自动化程度高、操作管理简单等特点，在水质高、回用率高、废水零排放需求高的火电企业中具有广阔的应用前景。为保证膜系统产水稳定，应保证膜系统本身的性能满足要求，正确操作控制，选择正确的预处理方法。对于火电场循环水系统的水回用，高性能膜组件、新预处理技术、新环保药剂的研发和各工艺的联合优化控制已成为重要的研究方向。