摘要：论述了大型火电厂高浓缩倍率循环冷却水处理的现行技术、应用效
果、适用条件等。非凡是国内首次采用带旁滤加药的石灰加酸处理技术与实践以
及在弱酸树脂处理实践的基础上最新发展了采用反渗透处理技术，最终使循环冷
却水系统实现零排污。

要害词：大型电厂循环冷却水高浓缩倍率处理技术与实践节水循环水系统
零排污收稿日期：1998——07-171概述大型火电厂高浓缩倍率循环冷却水处理
技术是指循环冷却水的浓缩倍率达到3及以上的处理技术。遵照1998年国家电力
公司下达的《火力发电厂节约用水的若干意见》要求，循环冷却水的浓缩倍率，
根据不同水质、凝汽器管材、通过试验并经技术经济分析比较后确定。各种循环
冷却水处理方案一般应达到以下效果1）加防垢防腐药剂及加酸处理，浓缩倍率
应在3左右；（2）采用石灰处理，浓缩倍率应在4左右；（3）采用弱酸树脂
等处理方式，浓缩倍率应在4以上的指示条文。这些指示条文，充分说明了大型
火电厂循环冷却水处理技术，朝着节水、节能、满足环境保护要求的几方面来发
展。

2高浓缩倍率循环冷却水处理在国内外火电厂上实践的要点2.1国外火电
厂实践要点2.1.1德国八个火电厂的循环冷却水处理，全部来用石灰软化——阻
垢剂的处理方式，其浓缩倍率达3-6，大部分为4，效果良好。

2.1.2美国火电厂的循环冷却水处理主要采用软化或旁滤加药处理。其浓
缩倍率多在3-3.5，仅在美国西部火电厂采用石灰软化——旁滤脱盐的复合处理，
其浓缩倍率可超过10.2.1.3澳大利亚南威尔士州的4X660MW贝司握德电厂的
循环冷却水来用旁流处理。该厂水源取自含盐量很高的立德尔湖的湖水，先经石
灰处理再经旁流处理，使该厂达到废水零排放水准。其处理概况如下：（1）石
灰软化处理设备——装有两台直径必42m澄清器，总出力为5000m3/h.（2）循
环水旁流处理设备——按循环水量的3作为旁流处理量，采用降碱装置和反渗透
装置。

（a）降碱装置中的过滤器，每机（660MW）6台，每台出力267m3/h.
（b）降碱装置中的离子交换器罐，每机4个，其出力为1552m3/h，可除钙、镁
离子。

（c）反渗透每机设两组，每组处理能力187.5m3/h，含盐量高达2500mg/L
的循环水。该装置可除去90离子。处理后的水量有82.5约300m3/h进循环冷
却水系统。

2.2国内火电厂实践要点2.2.1山西神头第二发电厂的循环冷却水处理在
90年代首次采用石灰软化——加酸——旁滤加药处理，效果良好，浓缩倍率达4.32
——4.64.2.2.2大同第二发电厂的循环冷却水处理在80年代末，首次采用弱酸
树脂处理，浓缩倍率可达4——4.5.2.2.3山东邹县电厂的循环冷却水处理初期
采用硫酸——阻垢剂复合处理，可使浓缩倍率达3.7左右；内蒙古达拉特电厂浓
缩倍率也达3.41.

3高浓缩倍率循环冷却水处理的现行技术3.1石灰软化一加酸一旁滤加药
处理技术3.1.1适用条件（1）该法适用于严重缺水地区，当地能供给高纯度的
石灰粉，适合于以暂硬为主水质的生水。

（2）该法处理技术较为全面，循环水浓缩倍率可达4-5倍。

（3）适合于单机容量为300MW，600MW级的以采用镁硬含量很少的地下
水作水源的火电厂。

德国来用此法较多，非常强调石灰软化处理要辅以阻垢剂稳定处理和凝汽
器连续胶球清洗，可维持浓缩倍率4-6运行。

3.1.2优缺点该处理法优点是处理能力大，运行费用稍低。存在问题是投
资大，石灰分场供给的石灰粉纯度要求高，环境也差。

3.2100弱酸树脂交换处理技术3.2.1适用条件该处理法适用于严重缺水
地区，要求节水量较多，维持浓缩倍率控制在4-5，碳酸盐硬度大于2mmo1/L，
碱度较高、硬碱比适中的水质，硫酸根含量较高、水中悬浮物含量小于5mg/L的
地下水作为火电厂循环水系统补充水以及硫酸货源品种和运输条件具备的电厂。

据有关资料统计分析可知，在以地下水或自来水为火电厂补充水水源的水
质中，几乎所有水质的碳酸盐硬度都大于或等于2mmol/L，硬碱比为0.8-1.3的
水质中占统计水质的70，由此可见，该处理法具有普遍适用性。

3.2.2优缺点该处理法技术成熟、运行可靠、操作简便，易于实现自动化、
环境清洁，倍受青睐。存在问题是投资稍大，设备空间未充分利用。

3.2.3改进改进后的设备，由原来的单流式交换器改进为双流式交换器。

这样，相当于把两个（单流式）弱酸树脂层同装在一个（双流式）交换器
内，并列运行，可使处理能力提高近一倍。双流式交换器优点如下：（1）节省
树脂用量约12.5，（2）再生剂利用率高，可节省硫酸约15，（3）自用水
率由7降至5，（4）出水水质更好（5）经济效益好（节省投资20，降低年
运行费14，吨水比价由0.325元/m3水降至0.274元/m3水）。

3.2.4改进后应用采用双流式交换器的弱酸树脂处理循环冷却水的火电厂，
计有山西阳泉第二发电厂于1997年投运，其浓缩倍率为4.3.3硫酸——阻垢剂稳
定处理技术3.3.1适用条件该处理法适用于特定情况下可维持循环冷却水浓缩倍
率为3的处理技术，要求节水量不显著的缺水地区火电厂。

3.3.2优缺点该处理法投资少、占地少、技术条件简单。缺点是加酸后水
中的水硬和中性盐的含量增多，尤其是当循环冷却水中SO42-含量是随着加酸量
而增加，这对高浓缩倍率下运行的循环水系统是不利的。其次磷酸盐是菌藻类的
营养物，会促进它的生长与繁殖。当采用有机磷系稳定剂处理时还存在排出废水
对环境有污染问题。

4石灰软化——加酸——旁滤加药处理循环冷却水在90年代于山西神头第
二发电厂上的应用实践4.1概述该厂循环冷却水处理包括有高压水冲洗、胶球清
洗、凝汽器、石灰加酸处理、旁滤加药处理等内容。非凡是对循环水系统的补充
水采用石灰加酸——旁滤加药的处理技术。该处理技术的处理效果良好，循环水
浓缩倍率K=4.32-4.64，因而使这座百万千瓦级电厂全厂耗水量为3508m3/h，其
循环水系统的补充水量为2223m3/h，占总额的63）折0.975m3/SGW，运行水耗
（当年利用小时为5500h时）为5.588kg/kwh.4.2用高压水冲洗凝汽器与胶球清
洗凝汽器4.2.12X500MW机组的凝汽器每机配2台凝汽器，每台冷却面积为12040m2，
共24080m2，铜管为2X15720根，铜管规格为中25X1X10000.循环冷却水
量50400m3/h.4.2.2用高压水冲洗凝汽器籍助于凝汽器小修之防，对铜管用42MPa
高压水进行冲洗，效果明显。

4.2.3胶球清洗凝汽器该厂凝汽器配备胶球清洗系统，在运行中定期清洗，
发现约有1/5铜管能明显看出胶球擦洗痕迹。

4.3循环水系统补充水的石灰加酸预处理4.3.1预处理工艺流程预处理出
力为3300m3/h，夏季补充水量为2223m3/h，炎热期补水量为2800m3/h.该厂石灰
加酸预处理设备是从德国MAN公司引进的，其预处理的工艺流程是……

4.3.2预处理的设备规范（1）水力循环澄清池该澄清池较机械加速澄清
池具有操作简单，检修维护量小等优点。

（2）重力式过滤池由表3可以看出，德国MAN公司的滤池冲洗用水和水
耗都比较大，但该公司在设计上考虑了反洗废水的回收设备，增设了一座700m3
废水池和两台100m3/h的废水回收泵。经计算天天可回收约2000m3反洗废水。

（3）石灰系统设备按机组配备并采用单元式布置。每个单元配备有石灰
筒仓、破拱装置、螺旋给料机、计量、除尘和排气等设备，较好地解决了干粉计
量中的粉尘污染问题。

德国MAN公司在石灰系统设备中突出的设备是BAV2402型振动给料斗装置，
基本解决了石灰筒仓的阻流、搭拱问题。该装置具有调节简便、运行可靠、噪音
低以及兼有破拱给料等功效的特点。

（4）加药系统设备按机组配备并采用单元式布置。根据生水流量的变化，
按比例加入石灰、硫酸亚铁和氯气。此外，德国MAN公司增设一套聚电介质的加
药系统，以提高凝聚效果。

4.3.3循环水补充水水质补充水经石灰加酸预处理后，其出水水质如下：
钙离子0.21-2mmo1/L、镁离子0.585mmol/L.硫酸根0.8mmo1/L，碳酸氢根0.55mmol/L.
氯根0.352mmo1/L、不溶解物质1-2mg/L.有机物2mg/L，PH值（25''C8.3酚酞
碱度0、甲基橙碱度0.55mmol/L二氧化硅8mmol/L4.4循环冷却水旁流过滤、加
药处理4.4.1处理目的据资料报导，当循环冷却水在其循环过程中受到污染，不
能满足循环水水质标注或因需提高浓缩倍率、而使循环水浊度增加时，为此需配
备旁滤处理。若同时尚需降碱除盐则需考虑旁流处理。

4.4.2处理方式循环水旁流过滤、加药处理是从循环水系统中分流出百分
之几的水量作为旁流水进行过滤、加药处理。

4.4.3旁流过滤的水量按国家标准GB50050-95的《工业循环冷却水处理设
计规范》旁流水处理的规定，对敞开式循环冷却水系统，其旁滤水量应按理论公
式计算或可按循环水量的1——5选用。

该厂采用循环水量的0.75作为旁滤水量，2x500MW火电机组的循环水
量为116960m3/h，于是旁滤水量接近900m3/h远远小于规范所定水量，这是因为
这套旁滤、加药处理装置系随火电设备全套引进的捷克设备，构成循环水处理新
技术，并在国内首次应用，故不宜改动旁滤水量。

4.4.4旁流水处理流程循环水泵出口分流——6台中3000双层双流机械过
滤器（每台出力为150m3/h）——加药（DDF-2A阻垢剂和氯酊）——循环水泵前
池，如图1所示。

4.4.5双层双流机械过滤器（1）结构特性双层双流机械过滤器不同于一
般机械过滤器。该过滤器的过滤床上部空间和喷嘴底部、下部空间之间的传输管
道布置均在过滤器内部。详见图2.（2）双层双流过滤器参数额定出力150-180m3/h
运行流速180m/h滤层高度，无烟煤400mm、石英砂200mm，1060mm滤料细度，
无烟煤1.7-3.Omm、石英砂8-12mm，2-4mm（3）双层双流机械过滤器在2X
500MW火电机组循环水系统的旁滤上的应用。

每台500MW机组配备3台双层双流过滤器，每台床出力为150m3/h，每台
机组为450m3/h.运行同期一个月处理水量为32.4X104M2，主要去除循环水中
的机械杂质和悬浮物，降低其浊度运行控制浊度少5mg/L.1993-1994年过滤器出
人口浊度数据见表4，从表4分析可以看出，双层双流过滤器的去污除浊效果明
显，每台床除浊率达70左右，从而改善水质，延长凝汽器运行寿命。

4.4.6循环水旁流加药处理经双层双流过滤器后的过滤水，加人DDF-2A阻
垢剂和氯配，进人循环水泵前池内。加药目的是为降低循环水的碱度、硬度。结
果如下：处理前平均硬度为5.8mmo1/L，处理后为5.64mmo1/L，处理前酚酞碱度
平均为0.16mmo1/L，处理后为0.13mmo1/L，处理前甲基橙碱度平均为1.53mmo1/L，
处理后为1.49mmo1/L.由此说明是有效果的。

4.5循环冷却水处理效果神头第二发电厂2X500MW火电机组的循环水经
处理后，效果良好。

4.5.1对凝汽器检查分析（1）在1994年7月21日检查，凝汽器水侧进出
口铜管均呈本色。铜管内部存有0.05-0.11mm的软泥垢，管口用手摸有光滑感，
无杂物，也无堵塞现象。

（2）循环冷却水经处理后（含旁流过滤）从1993年10月全部调试正常后，
循环水水质控制在合格率由原来的50提高到98左右，凝汽器铜管内部积泥量
明显降低，从而使循环水浓缩倍率由原来的2.5倍提高到现在的4倍，大量节水
和安全经济运行。

5弱酸树脂处理循环冷却水在80年代末期于大同第二发电厂上的应用实践
5.1概述该厂4X200MW湿冷机组分别于1984年6月、12月、1985年10月及1986
年12月投运。循环冷却水弱酸处理装置共采用4X4台=16台Φ3000单流式弱酸离
子交换器，每台需装D113弱酸树脂约10t，随机组同时投入。通过多年来的运行
实践，使该厂循环水浓缩倍率达4-5倍下运行，阻垢效果良好，循环水系统本身
节水显著（节水率29）。

5.2水质与去除率（1）设计水质为地下水，其水质主要成份如下：PH值
7.88，溶解固形物401mg/L，硬度3.96mmo1/L、碱度4.20mmo1/L、钙离子1.82mmo1/L、
镁离子2.14mmo1/L，氯离子37mg/L.（2）弱酸软化水水质、PH值5.81、溶解固
形物234mg/L、硬度0.4mmo1/L、碱度0.55mmo1/L、钙离子0.15mmo1/L，镁离子
0.25mmo1/L，氯离子37mmo1/L.（3）去除率溶解固形物为41.65、硬度为89.9
，碱度为86.9、钙离子91.76，镁离子88.32.5.3设备与系统5.3.1该电厂4
X200MW湿冷机组循环水系统为一机一塔单元制，循环冷却水弱酸氢离子交换水
处理工艺系统为并联母管制，共设16台Φ3024mm弱酸氢离子交换器，2台Φ3024mm
离子交换树脂装卸缸。弱酸氢离子交换器内装有D113弱酸树脂，其装载高度为1400mm，
每台设计出力为165t/h，设计总出力为2000t/h.5.3.2循环水系统补充水的弱酸
处理流程见图3.由图3可以看出，经处理过的弱酸软化水分三路用泵送出，最后
都排人循环水系统作为补充水补入。

弱酸树脂采用硫再生，再生工艺为顺流一步再生。

5.4弱酸树脂运行特性影响D113弱酸树脂运行特性的因素主要有：运行流
速、水温、树脂层高度、树脂有交粒径、机械强度以及生水硬碱比。该厂生水温
度为12-15`C，生水硬碱比在0.9-1.1范围内时运行流速在25-30m/h，对工作
交换容量没有明显影响。

5.4.1运行指标运行周期：50h左右周期制水量为8600t，工作交换容量
3100-3200mmol/m3（树脂），酸耗50一55g/mol，酸再生率98.5.4.2自用水率
N自用水率包括反洗、再生、置换和正洗几个过程的用水率总和，而且都与再生
水平有关。当再生水平为156.8g（硫酸）/L（树脂），自用水率为5.64，当为
183.5g/L时，则N=8.33.5.4.2出水水质当再生水平为183.5时，硬度去除率达
91.25，碱度为90.7，硬度由4.Ommol/L降至0.35mmo1/L，碱度由4.3mmo1/L
降至0：40mmo1/L.5.5水质控制指标循环水水质指标主要应从两个方面着手，
一方面要对补充水水质进行控制，这是循环水系统防腐防垢的前题和基础；另一
方面要对循环水水质进行监督和处理，及时把握与控制循环水的水质状况，使循
环水水质始终保持在其极限碳酸盐硬度以下，以达到防止凝汽器铜管结垢的目的。

5.5.1补充水水质控制指标补充水（即弱酸软化水）水质控制指标为：碱
度为0.8mmol/L、硬度（0.5mmol/L，钙离子毛0.2mmo1/L.该厂多年实践表明，
当生水硬碱比在0.88-1.02范围内，控制弱酸氢离子交换器出水硬度（1.0mmo1/L
为失效点。再生水平一般在156.8g/L左右，弱酸软化水的碱度为0.35~1.35mmol/L、
硬度为0.3-0.6mmo1/L、钙离子为0.1-0.3mmo1/L，PH为5.7-6.5，溶解固形
物206——260mg/L，氯离子35——49mg/L.5.5.2循环水水质控制指标该厂
经试验室结垢特性试验得知：在上述补充水水质指标下，循环水极限碱度为4.3mmo1/L，
极限硬度为2.58mmo1/L，极限浓缩倍率为5.56倍，据此确定循环水水质控制指标
为：浓缩倍率4-4.5倍、全碱度3.2-3.6mmo1/L、硬度。0-2.6mmo1/L、钙离子
<1mmol/L.5.6效果与效益5.6.1防腐防垢效果投产发电五年后，凝汽器大修检
查和运行经济指标考核可得出如下结论：循环水系统补充水采用弱酸氢离子交换
工艺进行外部处理，循环水处于高浓缩倍率（K=4-4.5）下运行，防垢效果良好，
防腐效果由于K值有时高达7-9倍，对凝汽器铜管有轻度腐蚀。

5.6.2节水效益该厂循环水采用弱酸处理后，在循环水高浓缩倍率（K=4）

运行下，可使200MW火电湿冷机组的循环水系统本身耗水水平由常规投加
水质稳定剂阻垢法处理的0.98m3/sGW降至0.694m3/sGW，即节水率为29.初步
统计4X200MW机组节水量约908m3/h，全年节水量约600X104M3/a，按1995
年水价为1.20元计算，该厂每年节水费达720万元。

6反渗透在处理循环水系统的排污水上的应用—弱酸处理的发展，实现火
电厂循环水系统零排放6.1概述在火电厂综合节水中循环冷却水处理是要害一环。

目前已在一些火电厂取得了弱酸树脂处理实践经验基础上又有新的发展，
即将反渗透的膜技术，开始用于循环水系统的排污水处理上并有国内外实例，最
终使循环水系统达到零排污水准。

6.2膜技术所谓膜技术是指新兴的高效分离技术，也就是说，它系浓缩、
提纯、净化技术。该技术是用高分子薄膜作介质，以附加能量为相动力，对双组
分或多组分溶液进行表面过滋分离的物理处理方法。膜技术按照膜上孔眼大小的
不同分四种类型，即微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）及反渗透（RO）等。

〔电渗析（ED）也属膜技术，它系利用膜的选择透过性，以电场力为推动
力的膜分离技术工。总之，膜技术是目前水处理行业最佳的处理技术。

6.3反渗透技术——膜技术的一种类型6.3.1基本原理有许多天然或人工
的薄膜对于物质的透过具有选择性。当两种浓度不同的溶液（这里指浓水与淡水）

被一层半透膜隔开时，只有溶剂（水）可以通过，而溶质（盐）却不能通
过，这样水从淡水侧向浓水侧流动，当流动产生动态平衡时，在两种不同浓度的
溶液面产生高差或称压差，这个压差称为渗透压。

假如向浓水侧施加压力以至于超过渗透压则浓水中的水会反方向通过半透
膜流进淡水侧中，这就是反渗透。

反渗透膜对水中离子和有机物的去除机理目前为大家普遍接受的理论是：
认为起作用的半透膜可以看作是对扩散的非孔屏障，水和溶质被溶解在膜内，靠
浓度梯度和压力梯度扩散过去。反渗透膜对水中离子和有机物的去除性能，具有
以下规律：（1）高价离子的去除率大于低价离子（2）去除有机物的特性受分
子结构和膜材料亲和性影响，大致趋势为（a）分子量一高分子量>低分子量
（b）亲和性一醛类>醇类>胺类6.3.2具体应用概述（1）反渗透在国外火电
厂循环冷却水处理上的应用南非国是属于水资源严重贫乏的国家。火电厂冷却主
要来用节水型空冷技术、干除灰技术、循环冷却水旁流净化技术。除此之外，也
采用反渗透技术用于处理循环冷却水。

南非国供电委员会（ESKOM）所属该国28座火电厂发出电力占南非电力工
业近96.该ESKOM对火电厂循环冷却水进行反渗透与电渗析两种方式处理，其处
理后的淡水，回用于循环水系统。

（2）反渗透在国内火电厂循环水系统排污水处理上的应用河北西柏坡电
厂因需满足当地环境保护非凡要求，需采用循环水系统零排污方案，并于1998年
投运。该项水处理工艺的基本思路是对1号、2号火电机组湿冷塔的排污水进行
弱酸树脂处理，作为3号、4号火电机组湿冷塔的补充水；而对3号、4号火电
机组湿冷塔排污水，因被浓缩采用反渗透膜技术处理，其被二次浓缩的浓水作为
火电厂冲灰用水，而分离出淡水作为火电厂化学补给水的水源。此外，还对湿贮
灰场的渗透水抽回，作电厂冲灰、水源，这样基本上达到了循环水系统零排污方
案要求。

**小结反渗透技术在国内火电厂水处理系统中，多是用在锅炉补给水的处理上。例如内蒙古海勃湾电厂600MW装机容量，使用高含盐量达800-1000mg/L的水质，于是采用反渗透处理技术，其处理能力为3X45t/h，脱盐率达95以上。1998年投运的河北西柏坡电厂采用反渗透处理循环水系统的排污水是个良好开端，同时也为火力发电综合节水技术增添新内容。