卜发电设计海滨电厂循环；令却水处理技术的研究勘测设计■ｔ删海滨电厂循环冷都水处理技术的研究李鹏（广东省电力设计研究院，广东广州５１０６６３）摘要：海滨电厂循环冷却水处理可采用电解海水制氯投加、加液氯，加二氧化氯、加工业次氯酸钠、加非氧化性杀菌剂等方法，本文通过技术、经济、社会效益等多方面分析比较，提出采用电解海水制氯投加处理技术的方案。关键词：海滨电厂；冷却水处理；电解海水剜氯。中图分类号：ＴＭ６２１文献标志码：Ｂ文章编号：１６７１－９９１３（２００９）０１－００４３－０５ＳｔｕｄｙｏｎＣｉｒｃｕｌａｔｉｎｇＣｏｏｌｉｎｇＷａｔｅｒＴｒｅａｔｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＳｅａｓｉｄｅＰｏｗｅｒＰｌａｎｔＬＩＰｅｎｇ（ＯｕａｎｇｄｏｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６６３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｕｓｅｄｔｏｔｒｅａｔｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｃｏｏｌｉｎｇｗａｔｅｒｏｆｓｅａｓｉｄｅｐｏｗｅｒｐｌａｎｔａｒｅａｓｆｏｌｌｏｗｓ．ＡｄｄｉｎｇＣｈｌｏｒｉｎｅｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｉｎｇｓｅａｗａｔｅｒ，ｏｒａｄｄｉｎｇｌｉｑｕｉｄｃｈｌｏｒｉｎｅ，ｃｈｌｏｒｉｎｅｄｉｏｘｉｄｅ，ｔｅｃｈｎｉｃａｌｇｒａｄｅｓｏｄｉｕｍｈｙｐｏｃｈｌｏｒｉｔｅ，ａｎｄｎｏｎ—ｏｘｉｄａｔｉｖｅａｎｔｉｓｅｐｔｉｃ．ＴｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄｕｓｉｎｇＣｈｌｏｒｉｎｅｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｉｎｇｓｅａｗａｔｅｒｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｎｔｈｅａｓｐｅｃｔｓｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｅｃｏｎｏｍｙａｎｄｓｏｃｉａｌｅｆｆｅｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｅａｓｉｄｅｐｏｗｅｒｐｌａｎｔ；ｃｏｏｌｉｎｇｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｐｒｏｄｕｃｉｎｇｃｈｌｏｒｉｎｅｂｙｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｉｎｇｓｅａｗａｔｅｒ．目前我国燃煤火力发电机组装机容量占全度节约淡水资源。海水循环冷却技术以海水为国总装机容量的７７．６％，发电量占总发电量的冷却介质，海水经换热设备完成一次冷却后，８２．６％。在今后甚至更长一段时间，燃煤火力经冷却塔冷却循环使用。发电仍将占据我国发电的主导地位。火电厂中循环冷却水系统是各种海生物生长繁殖的循环冷却水耗水量比较大，而且绝大部分使用优异环境，冷却水温度常年在２５℃左右，特别天然水。为了减少天然水用量，必须合理利用适宜海生物如贝壳类和藻类生物生长。海生物除天然水以外的各种水资源。由于我国沿海淡在循环冷却水系统中附着和滋长，会减少循环水资源严重紧缺，燃煤电厂建在海湾内及近海水冷却系统的通流面积，降低凝汽器的传热效时适宜以海水作为循环冷却水，这样可以大幅率并产生生物腐蚀，严重时会在局部如管道拐・收稿日期：２００８—１０—１４作者简介：李鹏（１９７９一），男，宁夏人，工程师。万 方数据２００９年２月第１期．４３臼圃洲时圈一计◆发电设计弯处造成污堵，影响机组的正常运行。因此，设计合适的循环冷却水处理系统是保证海滨电厂机组正常运行的关键技术之一。１海水循环冷却水处理技术现状常用的海水循环冷却水处理方法有两类，一类是涂刷防腐涂料，另一类是投加杀生剂赶走或杀死海生物从而使系统洁净。日本东京电力株式会社在３５年前就停止了加药而采用涂刷防粘附的涂料进行防腐，据了解是为了防止海洋污染。但这种方式存在以下缺点：①经济性差。一次性投资防污时间有限，一般一次涂刷可防污３～５年，之后需要再次涂刷，费用非常高。②防污范围有限。在没有涂刷防污涂料的地方，特别是一些关键地方，如冷凝器、换热器等，因无法涂刷防污涂料，仍会有海生物附着和滋长，不能使整个循环冷却水系统完全做到防污保护。③需对系统定期清理。因为一些贝壳内生物仍会附着，附着的贝壳还会积聚泥沙，从而对整个系统产生不良影响。由于这些缺点，大型海滨电厂目前还没有采用该方法的工程实例。我国海滨电厂采用的是第二类加药（杀生剂）处理方法。所加药剂按杀生机理可分为氧化型和非氧化型两大类，如ｃｌ。、ＮａＯＣｌ、Ｏ。和氯胺等为氧化型杀生剂，季铵盐、氯酚等为非氧化型杀生剂。氧化型杀生剂是很强的氧化剂，因此能氧化微生物体内的酶从而杀死微生物。非氧化型杀生剂的杀生机理因药剂不同而有所不同，有的是能破坏菌藻的能量代谢过程、有的是能溶解和破坏微生物体表面的脂肪壁或体内酶而杀死微生物。杀生剂可采用外购或电解海水生成。早期的电厂多采用液氯，但由于其毒性大，运输和使用过程中常发生泄漏，对环境和人身安全的威胁较大，因而越来越少采用。近年来使用较多的是外购工业次氯酸钠或进口非氧化性杀菌剂，以及电解海水制氯方案。４４－２００９年２月第１期万 方数据海滨电厂循环；令却水处理技术的研究２海滨电厂循环冷却水处理特点海滨电厂循环冷却水处理要考虑的两个关键因素是厂址环境和循环水的大流量。２．１厂址环境海滨电厂厂址附近渔业养殖、Ｊｋ非常发达，电厂设计的系统必须对海域环境及海生物无毒无破坏性，否则，不仅会破坏海域环境，影响当地渔业养殖业发展，严重的还会引起电厂和当地居民冲突等恶性事件。２．２循环水大流量目前海滨电厂多采用６００ＭＷ或１０００ＭＷ超超临界机组，循环水系统按２×６００ＭＷ＋２×１０００ＭＷ机组设计时，总的循环水量一般为３６９４３６ｔ／ｈ，这么大流量的循环水，如设计方案不当，电厂每年将增加数百万元的运行成本，损失巨大。我院设计的广东大唐潮州三百门电厂是典型的海滨电厂，该电厂根据以上两个关键点的技术要求，多方比较后，最终选择电解海水制取次氯酸钠处理系统作为设计方案。３方案的技术原理该方案原理是通过电解海水产生有效氯浓度约１６００ｍｇ／Ｌ的次氯酸钠溶液，再加入到循环冷却水取水前池。次氯酸钠是一种具有强烈刺激性气味的氧化剂，可驱赶或杀灭海生物，有效保护循环水系统设备管道。由于次氯酸钠易降解，且浓度大大低于工业次氯酸钠，故循环水出口余氯含量很低，对海域环境无危害。次氯酸钠（ＮａＯＣｌ）的水解反应生成次氯酸起杀生作用：ＮａＯＣｌ—＋Ｎａ＋＋ｏＣｌ一ＯＣｌ一＋Ｈ２０—，ＨＯＣｌ＋ＯＨ一因为ＮａＯＣｌ含的有效氯易受阳光、温度的影响而分解，故尽可能采用现场制取，就地投加比较合适。ＮａＯＣｌ是通过系统的核心设备一一次氯酸钠发生装置产生的，该装置采用无隔膜电解卜发电设计海滨电厂循环冷却水处理技术的研究勘测ｉ殳计一ｔ删法，即以海水做电解液直接制取。ＮａＣＩ在海水中以离子状态存在，通过电流后，№＋、Ｃ１一发生定向迁移，直接产生ＮａＯＣｌ，其反应为：在电解液中：ＮａＣｌ—Ｎａ＋＋Ｃ１一Ｈ２０—Ｈ＋＋ｏ盯阳极反应：２Ｃ卜～２ｅ—Ｃ１２ｆ阴极反应：２Ｈ＋一２ｅ—Ｈ２ｆ电解槽中Ｃｌ：的水解反应：Ｃ１２＋Ｈ２０—－ＨＯＣｌ＋ＨＣｌ阴极上有氢气逸出后：ＯＨ一十Ｎａ＋—，ＮａＯＨＮａ０Ｈ＋ＨｏＣｌ——，ＮａＯＣｌ＋Ｈ２０方案的工艺流程为：循环水前池取水一海水升压泵一过滤器一次氯酸钠发生器一次氯酸钠贮存罐一次氯酸钠加药泵一循环水加氯点。４方案的技术特点４．１国内领先的大出力电解海水制氯装置三百门电厂设计的核心设备２×ｌ１ｌｋｇ／ｈ＋２×１７０ｋｇ／ｈ的电解海水制氯装置是国内单机出力最大的系统，目前首期投运的两台设备运行良好。４．２世界上最先进的双极性电极技术次氯酸钠发生装置采用的双极性电极技术是目前世界上最先进的电极型式。双极性电极技术优势对用于大型次氯酸钠发生器尤为突出，其具有以下特点：（１）先进的优质纳米晶阳极纳米晶阳极的优点是多元氧化物ＤＳＡ涂层，晶粒细化（最小达３～６ｎｍ）、组织均匀，阳极比面积增大，在相同的电流密度条件下，纳米晶粒承载电流下降，纳米晶涂层的显微结构呈紧密松糕状，无龟裂（普通ＤＳＡ涂层龟裂状），保证在电解过程中不会侵入钛基腐蚀基体，造成涂层脱落。纳米晶ＤＳＡ涂层具有更高的电催化活性和良好的选择性，提高了阳极寿命。万 方数据（２）适用于大型装置的双极性电极结构双极性电极是电化学反应器中先进的电极结构，它与单极性电极比较有如下优点：①一块电极两边极性不同，在电解槽内电极成串联，因此电解室之间连接汇流排少，电阻损耗小；②电解槽之间连接次数少，水头损失小，电解液无须多次上下方向的转换，所以又不受气阻干扰，电解液的流动平稳均衡；⑨每台发生装置可以串联较多电解室，所以在同样电流密度下，工作电流较小（工作电压较高）所以可使变流系统处于较高变流效率的区段工作，减少电能损耗；④发生器的欧姆压降较小，故电流效率高，能耗减少。（３）采用高速连续电解工艺ＬＨＢ型电解海水发生装置的电解液在电槽中流速Ｖ＝６８ｍ／ｍｉｎ，槽内流体雷诺数Ｒｅ＝１０８８０（＞４０００）。电解液在槽内形成湍流状态。湍流加速了电解液的传质过程以及粒子迁移从而提高转化率，同时高速液流加速气泡的脱附过程，并减少阴极结垢的发生。（４）采用了独特设计的中间除氢系统①中间除氢器可以有效的释放电解槽中的氢气，减少析气效应的负面影响，提高电流效率，保证制氯间安全；②电解槽体结构保证了电解液在电解过程中的均匀分布，即给予了氢气空间由高流速将氢气带入中间除氢系统（或氢气分离罐中），又有沉渣空间，延长了使用寿命；③海水过滤器采用引进澳大利亚ＵＬＢＲＥＣ技术设计的自动反冲洗过滤器，保证在线自动反冲洗不问断过滤，过滤效率高。（５）密封材料采用美国ＰＡＲＫＥＲ公司密封件，且双极性电极电解槽间连接次数少，密封面小，确保了整套装置在长期运行过程中无渗漏。（６）制氯装置控制系统采用ＰＬＣ控制，并通过通讯模块与人机操作界面和上位机连接，实现全自动运行，达到全系统无人值守。（７）系统设有酸洗自动检测装置，通过对２００９年２月第１期一４５目圃硎甜圈…计卜发电设计海滨电厂循环；令却水处理技术的研究电解槽槽电压的变化和实际工作电流、工作时间等参数的监视、分析，作出酸洗报警，当需要酸洗时发出声光报警，并能锁住发生器使之不能工作，待酸洗完成后再解锁运行。（８）能显示并记录发生器每个酸洗周期内的工作时间和发生器的累计工作时间，对发生器的保养、维修起了极其重要的作用。（９）在发生器的海水流量控制方面，采用了美国ＡＢＢ公司的变频调速器，保证海水流量的自动调节，具有软启动功能，不但工作流量极为稳定，海水泵噪声极小，而且大大延长了泵的工作寿命，同时也节约了电能。效果，具体体现在：（１）最大限度的保护了厂址海域的环境和渔业养殖业的发展。排出的海水含有效氯量在０．０ｌｍｇ／Ｌ以下，循环水排水经检测完全合格。（２）很好地保护了循环水系统，系统运行以来，经检查，循环水系统非常干净，没有受到海生的任何腐蚀损害。（３）系统全自动运行，安全可靠。６经济与社会效益分析６．１经济效益分析５方案实施效果两年多的实际运行表明，达到了设计预期该电厂技术方案与条件类似的海滨电厂其他方案的直接经济对照见表ｌ。表ｌ该电厂技术方案与条件类似的海滨电厂其他方案的直接经济对照加次氯酸钠一ｊ部氧化性技术方案设备投资／万元安旋费／万元土建上程／万元远行赞／万兀／年电解海水制氯加次氯酸钠’ｊ非氧化性杀菌剂相结合３０ｂｌ加非氧化性杀菌。’１３００／／杀菌剂相结合３０５８６２０”｛４９６“２ｌ舳３ｎ５ｍ／７００“无｛８６２０“总运行成本５＋６＋７／７．／元／年ｌ注：Ｉ．根据设备合同价格。‘设备』一房删ｊ费俘元！年一一埘８Ｌ一墨哆造应二］二二ｊｉ二工二苴案）２２３５１７００设备元件更换费／万元／年ｌ１０“无无２．电解制氯系统的运行费：主要是电赞。设备出力２×１ｌｌｋｇ（Ｃ１２）／ｈ，电耗为５ｋＷｈ／ｋｇ（Ｃ１２），电价按上网电价（不含税）计０．３３２：元．，／ｋＷｈ，年运行时间３６５—２０＝３４５天，则年运行费２×１１１Ｘ５Ｘ３４５Ｘ２４Ｘ０．３３２Ｘ１０－４≈３０５７厩。３．珠海电厂根据业，提供的数据，惠来电厂与汕尾电厂运行费根据业主与药品供应商签订的供货合同价格。４．电解制氯设备的阳极使用期５年，到期需重新镀表面层或更换整个阳极，全部更换阳极约需５０万元，年费用５０／５＝１０万元。５．设备折旧年限１５年，折Ｉ【１５０．０６３３；建筑折旧年限２０年，折旧率０．０４７５。年折旧费：（４９６＋２１）Ｘ０．０６３３＋６０×０．０４７５＊３６）Ｊ元。从表ｌ可知，电解海水制氯技术方案每年可为业主节省费用２７１万元以上。近的渔业养殖业无任何不良影响。（２）很好的保护了循环水系统，为工程提前发电，获取效益并减缓电力紧张提供了保障。（３）就地取材，很好地利用了厂址海水资源。（４）不需要频繁的药品运输，卸车、人工６．２社会效益分析（１）对环境无污染：排出的海水含有效氯量在０。Ｏｌｍｇ／Ｌ以下，不会污染环境。两年多的运行表明，循环水排水经检测完全合格，对附４６－２００９年２月第１期万方数据 勘测ｉ殳计◆发电设计海滨电厂循环冷却水处理技术的研究圈加入，减少了社会负担。（５）不受市场药品价格涨跌的影响，运行生产平稳。（３）响应国家节能减排要求，海滨电厂的机组参数越来越高，其循环冷却水量也越来越大，大出力、性能优良的电解海水制氯设备恰好满足需求，因而市场应用前景广阔。７应用前景（１）随着土地资源的日益紧缺，海滨电厂建设要解决的重要问题之一是处理好电厂附近农（渔）民关系，不能影响其生活环境，以免引起社会问题。电解海水制氯的循环冷却水处理技术方案充分考虑了这个重要因素，在保护机组系统的同时，也保护了环境。（２）大容量电解海水制氯装置及双极性电极技术在三百门电厂得到了很好的应用，为今后其它海滨电厂积累了宝贵经验。［１］赵建祖，杨东方．海水循环冷却防垢技术的研究［Ｒ］．电力工业部西安热工研究所，１９９６．［２］张玉忠，彭晓敏．工业水处理［Ｊ］．工业水处理，２００４，（８）参考文献：Ｅ３］侯纯扬．海水冷却技术［Ｊ］．海洋技术，２００２，（８）［４］王广珠，等．海水循环水处理动态模拟试验研究［Ｒ］．西安热工研究院有限公司，西南电力设计院，２００７．心信息江苏２２０ｋＶ窄基塔研究成果国内领先由江苏无锡供电设计研究院研制的２２０ｋＶ架空送电线路窄基铁塔项目，２月１０日通过了国家电网公司窄基铁塔设计技术研究等依托工程科研项目验收会议的评审。专家们认为，该项成果达到了国内领先水平，具有线路走廊占地小，抗击狂风和覆冰能力强等特点。为此，评审专家要求进一步深化窄基塔系列的标准化设计，并在实践工程中推广应用。２２０ｋＶ架空送电线路窄基铁塔，整合了普通塔与钢管塔的优点，具有挠度控制合理、根开小，节约土地资源和降低工程造价，便于运输、组装和日常运行维护等优点，能与城区规划绿化带相结合而落实线路路径，具有良好的经济性和实用性。该塔还提高了抗击狂风和覆冰的能力，其导线能负重覆冰５ｍｍ，地线和铁塔均能负重覆冰１０ｍｍ，设计最大风速由原来的２５ｍ／ｓ，提高到了２８ｍ／ｓ。在江苏地区具有很强的实用性。基本达到狂风刮不到，冰雪压不垮，确保电力安全可靠运行。２００９年２月第１期－４７万方数据