夏守慶，陳春玲

(華電萊州發(fā)電有限公司，山東 萊州 261441)

海水冷卻系統(tǒng)海生物污染的控制措施

夏守慶，陳春玲

(華電萊州發(fā)電有限公司，山東 萊州 261441)

海水冷卻系統(tǒng)的海生物污染給發(fā)電機組的經(jīng)濟性和安全性造成諸多不良影響，對藤壺等污損生物的生活習(xí)性進(jìn)行了調(diào)研，分析了加氯處理控制方案存在的問題并提出了新的控制方案，海水冷卻系統(tǒng)的海生物污染問題得到了有效解決。

海水冷卻系統(tǒng)；海生物；污染；加氯處理

1 海水冷卻系統(tǒng)海生物污染狀況

華電萊州發(fā)電有限公司(以下簡稱萊州發(fā)電公司)建設(shè)2臺1 000 MW燃煤發(fā)電機組，分別于2012年11月和12月投產(chǎn)發(fā)電，機組凝汽器采用海水直流冷卻。機組投產(chǎn)1年后的檢查性大修中，發(fā)現(xiàn)2臺機組的循環(huán)水系統(tǒng)均存在嚴(yán)重的海生物污染情況(如圖1所示)。海生物的大量附著，不僅造成凝汽器鈦管的污堵，影響機組效率，還會導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)頻繁堵塞、壓差超限，給機組安全運行造成隱患，為此不得不花費大量的人力和財力進(jìn)行清理。

為消除海生物污染帶來的不良影響，作者對造成污染的海生物的生活習(xí)性和控制措施進(jìn)行了調(diào)查研究。

圖1 凝汽器鈦管管口附著的海生物

2 電廠循環(huán)水系統(tǒng)概況

萊州發(fā)電公司地處渤海灣南岸，一年中海水溫度變化大(如圖2所示)：2月平均溫度最低，接近0 ℃；8月平均溫度最高，超過30 ℃；4—11月海水溫度在10 ℃以上。

圖2 凝汽器進(jìn)水溫度及排水溫度

循環(huán)水系統(tǒng)從碼頭港池內(nèi)抽取海水，取水管道為2條長330 m、直徑4 m的碳鋼管道，管道內(nèi)海水運行流速為1.1～2.0 m/s。凝汽器為雙背壓、雙殼體、單流程、表面冷卻式，按組成結(jié)構(gòu)分為低壓側(cè)和高壓側(cè)，每側(cè)安裝有25 948根鈦管，內(nèi)徑為25 mm，流通面積為11.70 m2，鈦管內(nèi)海水運行流速為1.2～1.9 m/s，凝汽器結(jié)構(gòu)及海水流程如圖3所示。

圖3 電廠凝汽器結(jié)構(gòu)及海水流程

海水經(jīng)過凝汽器的熱交換后，溫度會升高10～14 ℃，即使在水溫最低的2月，凝汽器出水端依然可以保持10 ℃以上的溫度，溫暖的環(huán)境為海生物的生長繁殖創(chuàng)造了適宜的溫度條件。

3 附著海生物物種分析

附著在船底、設(shè)備等人工設(shè)施上，給人類生產(chǎn)帶

來不良影響的動物、植物和微生物稱為污損生物，據(jù)統(tǒng)計，世界海洋污損生物約2 000種，萊州發(fā)電公司循環(huán)水系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的污損生物主要是藤壺、水螅蟲、貽貝。

3.1 藤壺

藤壺俗稱馬牙，生長在凝汽器水室、循環(huán)水管道、開式水濾水器等部位(如圖4所示)。

圖4 凝汽器水室內(nèi)壁附著的藤壺

藤壺為無柄蔓足類，殼兩側(cè)對稱，體形為平截的圓錐體，看上去像座縮小的火山。外壁由一定數(shù)目(通常為 6個)的石灰質(zhì)殼板組成。殼板的中間部分較厚，兩側(cè)延伸部分較薄。藤壺開孔部有一個由許多小骨片形成的活動殼蓋，水流經(jīng)孔部時殼蓋會打開，里面會伸出羽狀觸手。4片活動殼板由肌肉牽動開合，退潮后殼蓋會緊緊地閉起，以防止體內(nèi)的水分流失及防御傷害，并能耐受長周期性干燥。

藤壺在水溫升高至10 ℃以上時開始產(chǎn)卵，資料[1]調(diào)研顯示，蓬萊水域的附著期在6—10月，按萊州發(fā)電公司水溫特點推算，附著期應(yīng)在4—11月，附著后的藤壺2～3個月后可長成最大體積。

藤壺初期附著僅靠幼蟲觸角頂端的液壓吸盤，吸盤的附著力足以使幼蟲經(jīng)得起186.4 cm/s的水流沖擊，動物死后吸盤仍能維持吸附力；同時，藤壺膠黏腺還不斷分泌膠黏質(zhì)，增強附著力。

3.2 水螅蟲

水螅蟲主要分布在凝汽器水室、循環(huán)水管道中(如圖5所示)，二次濾網(wǎng)、開式水濾水器、閉式水板式換熱器中未曾發(fā)現(xiàn)。

圖5 凝汽器水室內(nèi)壁附著的水螅蟲

資料[2]介紹，水螅蟲約3 000種，無性繁殖。附著期是6—9月，附著1個月后個體即充分生長，8月份1個月的附著量和覆蓋面積會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過前2個月的總和。

在2013年10月#2機組大修檢查中，發(fā)現(xiàn)水螅蟲布滿整個凝汽器水室，2014年2月#1機組大修檢查中，發(fā)現(xiàn)凝汽器水室及循環(huán)水管道中水螅蟲附著較少。2次檢查的結(jié)果表明，水螅蟲的附著明顯呈現(xiàn)季節(jié)性的特點。

3.3 貽貝

貽貝俗稱青口、海虹、藍(lán)貝、綠貝、淡菜等(如圖6所示)，附著在凝汽器水室、循環(huán)水管道、二次濾網(wǎng)、開式水濾水器中，以凝汽器水室、循環(huán)水管道居多。

圖6 鈦管管口附著的貽貝

貽貝是用由足分泌的足絲固著在海底巖石或其他物體上生活的。足絲是一種蛋白質(zhì)，堅固又有韌性，用足絲固著以后，貽貝可以牽制足絲，使身體在固著面上做小范圍的活動。如果遇到環(huán)境變化，還能使足絲脫落，進(jìn)行較大范圍的活動，在新的環(huán)境分泌新的足絲，重新固著。

溫度升高至8～10 ℃后貽貝開始產(chǎn)卵，大致是3—5月和10—12月。每個母體產(chǎn)卵可達(dá)1 200萬粒，經(jīng)過3～4個星期便沉至海底用足爬行，然后分泌足絲附著在外物上，變態(tài)成小貽貝，過固著的生活。在適宜的環(huán)境下，1年內(nèi)可長50 mm，2年內(nèi)達(dá)到60～80 mm，水溫低于10 ℃時不生長，高于10 ℃時快速生長。生長速度與年齡成反比，第1年生長最快。

4 控制方案的分析與調(diào)整

海生物污染主要有兩種控制途徑：一種是投加殺生劑趕走或殺死海生物，從而使系統(tǒng)潔凈；另一種是涂刷帶有生物毒性的涂料。涂刷涂料的方法對于設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、有大量細(xì)小管道的電廠循環(huán)水設(shè)備并不適用，因此，濱海電廠常采用加藥處理的方法控制海生物污染。萊州發(fā)電公司安裝有2套電解海水制氯設(shè)備，利用海水淡化排放的濃海水制取次氯酸鈉，設(shè)計有效氯產(chǎn)量為2×110 kg/h，采取間斷性連續(xù)加藥的方式。發(fā)生海生物污染的現(xiàn)狀表明原加藥方式不合理，本文對加藥方式進(jìn)行分析，并提出新的控制方案。

4.1 原加藥方式存在的問題

原先加藥方式是：每年的5—10月，在海水淡化設(shè)備運行時投運電解制氯設(shè)備，進(jìn)行沖擊式加藥，沖擊加藥量為3 mg/L，每隔1 h沖擊加藥20 min。

根據(jù)附著生物的生活習(xí)性，原方式有以下幾點不合理之處。

(1)加藥時期選擇在5—10月，不能避免藤壺和貽貝類在設(shè)備內(nèi)產(chǎn)卵和附著。藤壺在水溫10 ℃以上時開始產(chǎn)卵，貽貝在8 ℃以上時開始產(chǎn)卵，5月之前的3，4月和10月之后的11，12月，電廠所在海域的海水溫度均滿足藤壺和貽貝產(chǎn)卵并附著的條件。

(2)短時間高濃度的沖擊式加藥方式對藤壺和貽貝類無效。已成功附著在設(shè)備內(nèi)壁上的藤壺和貽貝類偵測到海水水質(zhì)變化或其他危險時會閉合外殼，可以耐受短時間沖擊式加藥的損害。

(3)在海水淡化設(shè)備運行時才投運制氯設(shè)備的加藥方式不合理。海水淡化設(shè)備約每周運行1次，運行時間2～4 d，相當(dāng)于每周有3～5 d的時間沒有對循環(huán)水進(jìn)行加藥處理。間斷式加藥的時間間隙足以使藤壺等海生物在設(shè)備內(nèi)壁上附著，附著之后，其超強的吸附能力和閉合外殼躲避危險的能力使其難以被殺滅和清除。間斷式加藥的時間間隙過長，也為水螅蟲的生長繁殖提供了條件，使其在凝汽器溫暖的環(huán)境中快速生長和繁殖。

4.2 控制方案的調(diào)整

根據(jù)萊州發(fā)電公司海水的特點，擬定加藥處理的原則為：通過連續(xù)加藥使海水中維持一定的余氯含量，使污損生物不適宜在設(shè)備內(nèi)壁上附著，對已經(jīng)附著的污損生物進(jìn)行連續(xù)+沖擊式加藥予以殺滅。據(jù)此，對控制方案調(diào)整如下。

(1)加藥時期。在海水溫度5 ℃以上時進(jìn)行加藥控制，對應(yīng)的時期是每年3—12月。

(2)加藥設(shè)備連續(xù)運行。在海水淡化設(shè)備制水期間采用濃海水制氯，在海水淡化設(shè)備停運期間采用原海水制氯。

(3)加藥量。采取連續(xù)+沖擊加藥方式，連續(xù)加藥量為1 mg/L，控制排水口余氯含量在0.1～0.5 mg/L。每天進(jìn)行6次沖擊式加藥，加藥量為3 mg/L，沖擊時間60 min。

(4)循環(huán)水系統(tǒng)停運期間，系統(tǒng)內(nèi)存有水即進(jìn)行加藥，每周沖擊式加藥1次，根據(jù)系統(tǒng)存水量計算加藥量，按3 mg/L控制。

5 方案實施效果

2015年3月、10月，分別對#2，#1機組循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)的海生物進(jìn)行了徹底清理，從5月開始按照新方案進(jìn)行加藥控制。

5.1 海生物附著情況

2015年9月，檢查#1機組循環(huán)水系統(tǒng)(此前未清理)，凝汽器水室底部可見死亡脫落的貽貝類(如圖7所示)，未見明顯水螅蟲附著，水室及循環(huán)水管道內(nèi)壁上有少量藤壺遺體附著，新方案初見成效。

圖7 #1機組凝汽器水室底部脫落的貽貝

2016年3月，檢查#2機組凝汽器水室及循環(huán)水管道，設(shè)備內(nèi)壁光滑，沒有任何海生物附著，如圖8所示。

圖8 #2機組凝汽器水室內(nèi)壁無海生物附著

2016年9月，檢查#1機組凝汽器水室及循環(huán)水管道，設(shè)備內(nèi)壁均未發(fā)現(xiàn)任何海生物附著，如圖9所示。

5.2 循環(huán)水排水余氯檢測

新方案實施期間，每天對循環(huán)水排水口余氯進(jìn)行跟蹤檢測，測試儀器為HACHPCII余氯比色計，表1為每月余氯含量平均值，最高值為0.39mg/L，最低值為0.13mg/L，均在0.50mg/L的控制范圍內(nèi)，調(diào)查排水口區(qū)域海產(chǎn)養(yǎng)殖戶，亦未見不良反應(yīng)。

圖9 #1機組凝汽器水室內(nèi)壁無海生物附著

月份2015年2016年3—0.394—0.2650.250.2960.200.2370.150.1680.130.1590.17—100.19—110.23—120.33—

6 結(jié)束語

循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)的溫暖環(huán)境適宜藤壺等污損生物的生長繁殖，采用加氯處理控制海生物污染時，間斷式加藥的方式是無效的，采用連續(xù)加藥的方式可以破壞這一適宜環(huán)境，從而避免藤壺等污損生物在系統(tǒng)內(nèi)附著。萊州發(fā)電公司按照這一原則調(diào)整了控制方案，有效解決了海生物污染的問題，可為其他電廠提供參考。

[1]陳長春,項凌云，劉漢奇.海洋污損生物藤壺的附著與防除[J].海洋環(huán)境科學(xué)，2012，31(4)：621-624.

[2]黃宗國,李傳燕，張良興，等.渤海灣附著生物生態(tài)[J].海洋學(xué)報，1980，2(3)：111-121.

(本文責(zé)編：劉芳)

2017-04-15；

2017-05-08

TM 621.8

B

1674-1951(2017)05-0049-03

夏守慶(1974—)，男，山東昌樂人，工程師，從事電廠化學(xué)技術(shù)監(jiān)督工作(E-mail:1433308143@qq.com)。

陳春玲(1974—)，女，山東萊蕪人，工程師，從事電廠化學(xué)技術(shù)監(jiān)督工作。