作者：仲继克，李德峰 （华电渠东发电有限公司，河南 新乡 453000）

摘要：华电渠东发电有限公司机组循环冷却水补水水质不稳定，无法按常规的浓缩倍率调节方法控制循环水水质。通过开展 循环水动态模拟试验，对循环水控制指标进行优化，全碱度由8 mmol/L提升到12 mmol/L，钙硬度由18 mmol/L提升到22 mmol/L， 将循环水浓缩倍率控制在较高水平，且保证了循环水水质稳定、良好，解决了不稳定补充水水质导致的循环水水质问题，保障 了循环水系统的安全稳定与经济运行。

关键词：补水；循环水；浓缩倍率；结垢；腐蚀；节水

0 引言 华电渠东发电有限公司（以下简称渠东电厂） 2×330 MW 燃煤供热机组循环冷却水（以下简称循 环水）系统配备敞开式自然通风、双曲线冷却塔，采 用贾屯污水处理厂的中水和贾太湖蓄水池的黄河 水两种水源，经渠东电厂再次处理后同时用作补 水。 贾太湖黄河水水质相对较好，而贾屯污水处理 厂主要接纳周边的化工厂、造纸厂及制药厂废水等 工业废水，中水虽经混凝、澄清处理，但水质仍然很 差且不稳定。受多种因素的共同影响，渠东电厂循 环水补充水水质长期存在问题，导致无法按照浓缩 倍率的常规调节方法控制循环水水质，给循环冷却 系统的安全稳定运行带来不利影响。

1 循环水补充水水质不稳定原因

1.1 补充水和循环水水质状况 以2020-03-02—06为例，补水和循环水水质监 测数据如表1所示，循环水补充水Cl质量浓度曲线 见图1。 从表1中数据可以看出，循环水补充水含盐量、 Cl及SO4 2- 质量浓度、总硬度和钙硬度均较高，循环 水补充水水质不稳定。如果控制不好，这种较差的 水质会对循环水系统造成腐蚀和结垢等危害。

1.2 水质不稳定原因 渠东电厂循环水补水处理流程如图2所示。

贾屯污水处理厂来的中水经2号澄清池进行石 灰、聚合硫酸铁混凝、澄清和变孔隙滤池过滤处理 后，补充到循环水水塔中；贾太湖的黄河水经3号澄 清池和变孔隙滤池过滤后补到循环水水塔中。循 环水补充水水质不稳定的原因有： （1）循环水补充水水源不单一。 （2） 虽然贾太湖黄河水在短时间内水质变化 幅度相对不大，但贾屯污水处理厂来的中水水质各 项指标波动较大。 （3） 两种补充水源来水的掺混比例不稳定，经 常需根据实际情况进行调节。

2循环水水质的控制与动态模拟试验 通常将循环水含盐量与补充水含盐量的比值 称作浓缩倍率[2] ，是衡量循环水水质控制优劣的一 个重要综合指标[5] 。浓缩倍率低，耗水量、排污量 大，水处理药剂的效能得不到充分发挥。提高循环 水的浓缩倍率，可以降低补充水的使用量，不但节 水还可以降低水处理剂的消耗量[1] ，从而降低水处 理成本。但浓缩倍率过高，循环水的结垢倾向也会 增加，还会使循环水中的各种离子（例如Cl- 、SO4 2- ） 和腐蚀性物质（例如H2S、SO2和NH3）的含量增加，提 高了腐蚀抑制难度；过多地提高浓缩倍率还会使药 剂（例如聚磷酸盐）因在冷却水系统内停留时间过 长而水解[1] ，因此需要将循环水的浓缩倍率控制在 合理范围内。由于各电厂补充水水质及循环水运 行情况存在很大差异，需要根据具体情况有针对性 地制订循环水浓缩倍率的控制策略。 2.1 控制参数的选择 实际工作中，浓缩倍率N通常按式（1）来计算[2] ： N=S 循/S 补。 （1） 式中：S 循为循环水中 Cl的质量浓度，mg/L；S 补为补 水中Cl的质量浓度，mg/L。 若补充水水质不稳定、Cl质量浓度波动较大， 仍以Cl计算浓缩倍率不再合适，其他离子也一样。 由于采用单一指标来控制浓缩倍率无法达到预期 效果，需要综合考虑循环水的多项指标，经过专项 试验，并结合国家有关标准及实际运行经验等合理 确定控制参数和指标控制范围。

2.2 水质控制的主要影响因素

2.2.1 系统腐蚀 在控制循环水浓缩倍率的同时，还要兼顾补水 和循环水中电导率、pH值、钙硬度、碱度、Cl和SO4 2- 质量浓度等各项水质指标[6] 。Cl是水中最常见的阴 离子，也是引起水质腐蚀性的催化剂，能强烈推动 和促进金属表面电子的交换反应，尤其是水系统中 的不锈钢材料，Cl的富集会加速其电化学腐蚀过 程。SO4 2- 也是较普遍存在于水中的阴离子，可与阳 离子Ca2+ 等生成硫酸盐沉淀而引起结垢；其同时也 是水中硫酸盐还原菌的营养源，大量SO4 2- 的存在会对 循 环 水 系 统 中 水 泥 建 筑 等 造 成 腐 蚀 。 GB/T 50050—2017《工业循环冷却水处理设计规范》中规 定，Cl质量浓度+SO4 2- 质量浓度<2500 mg/L[3] 。 渠东电厂凝汽器不锈钢管材质是TP317，Cl质 量浓度耐受力＜5 g/L[4] 。目前，渠东电厂循环水中 Cl质量浓度较高、SO4 2- 质量浓度非常高，因此电厂 循环水的控制重点是防止腐蚀的发生。

2.2.2 系统结垢和积盐 天然水分类中，将硬度大于 9.0 mmol/L 的水称 为极硬水，盐质量浓度大于 1000 mg/L 的水称为高 含盐量水[1] 。据此判断，渠东电厂补充水属于极硬 水和高含盐量水，因此防止系统结垢和积盐也是渠 东电厂循环水控制的重点。 2.3 循环水动态模拟试验 黄河水和中水配比不固定导致补充水水质不 稳定，从经济性和安全性角度考虑，选择最常用的 配比（1∶1）进行动态模拟试验，兼顾渠东电厂所用 的缓蚀阻垢剂、杀菌剂、凝汽器管材质及循环水水 质等相关参数[9] ，制订了动态模拟试验方案，并于 2018年开展了动态模拟试验。

2.3.1 循环水杀菌试验 循环水系统是一个特殊的生态环境，冷却塔的 水温常年保持在25~40 ℃，供氧充足，溶解氧可达到 饱和，这些都有利于细菌、微生物的生长。为了防 止微生物对管材的腐蚀，开展了杀菌试验，以确定 杀菌灭藻剂的最优加入方式和加入量。 2.3.2 凝汽器管防腐试验 根据循环水补水水质情况和凝汽器管的材质， 进行静态腐蚀试验和动态腐蚀试验[6] ，测定所用水 质稳定剂对管材的腐蚀速率。 2.3.3 动态模拟试验 根据黄河水和中水的水源配比（1∶1）进行动态 模拟试验。动态模拟试验能够更好地模拟现场运 行情况，提供实际的循环水现场运行参数，如浓缩 倍率、极限碳酸盐硬度等运行控制指标。动态模拟 试验依据DL/T 300—2011《火电厂凝汽器管防腐防 垢导则》[5] 和 HG/T 2160—2008《冷却水动态模拟实 验方法》[6] 进行，但HG/T 2160—2008中采用的“循环 水碱度浓缩倍数与循环水浓缩倍数的差值大于0.2 时的硬度即为极限碳酸盐硬度”的判断方法已不能 较好地适应本试验的要求，本试验需要重点关注试 验过程中换热管壁是否存在明显的结垢[7] 。动态模 拟试验确定的循环水浓缩倍率、碱度、Cl质量浓度 等现场运行参数控制指标参考值如表2所示。 动态模拟试验结果： （1） 缓蚀阻垢剂质量浓度在8 mg/L时，可使循 环水浓缩倍率达到4.51倍。 （2）加入杀菌剂（有效含量为90%，质量浓度为 50 mg/L）的同时，定期配合加入非氧化杀菌剂（如 1227杀菌剂，有效含量44%，质量浓度50 mg/L），可 以将循环水微生物控制在较低水平。 （3） 腐蚀试验中，TP317 不锈钢试环未见明显 腐蚀情况，腐蚀速率符合GB/T 50050—2017中的相 关要求。 3 控制指标优化

3.1 第一次优化 参照循环水动态模拟试验结果，结合循环冷却 水处理设计规范及前期循环水运行调控经验等，对 循环水控制指标进行了第一次优化，确定的循环水 控制指标（2018—2019年）如表3所示。 按照优化后的控制指标运行半年多后，2019夏 季机组检修期间对凝汽器进行了全面检查，检查结 果未见异常，循环水系统状况正常。

3.2 第二次优化 结合历年循环水控制情况，以及机组检修时对 凝汽器水侧等设备的检测结果，为了减少加酸量以 降低循环水中的SO4 2- 质量浓度，减缓循环水系统中 碳钢和水泥设施等的腐蚀速率，2019年末对循环水 控制指标进行了第二次优化调整（结果见表4），主 要将全碱度值由8 mmol/L提升到了12 mmol/L，钙硬度 由18 mmol/L提升到了22 mmol/L。


实际运行中调控水质时，可灵活掌握指标要 求，满足“钙硬度+碱度（Ca2+ 质量浓度+碱度甲基橙）≤ 30 mmol/L”即可。按照第二次优化确定的循环水 控制指标运行近1年后，2020年夏季机组检修期间 对凝汽器进行了全面检查，系统及设备状况良好， 凝汽器不锈钢管检查情况如图3所示。 4 结语 循环水补充水水质不稳定情况下，无法按照浓 缩倍率的常规控制方法来调节循环水水质。本文 通过优化试验，确定了循环水水质的主要控制指 标，能够使循环水浓缩倍率保持在较高水平且保证 循环水水质稳定、良好，解决了渠东电厂不稳定补 充水质导致的循环水水质问题，保障了循环水系统 的安全稳定运行，为电厂的节能减排工作做出了贡 献。