能“榨干”也能“炼净”！发电厂循环水如何实现变废为宝？
能“榨干”也能“炼净”！发电厂循环水如何实现变废为宝？
火力发电厂的循环水系统在能源利用和环境保护方面扮演着重要角色。通过优化循环水系统、回收余热以及高效处理中水，不仅提高了能源效率，还减少了污染排放，为能源行业的可持续发展提供了有益借鉴。
电厂的水循环系统
在火力发电厂中，循环水系统的核心功能是在凝汽器内带走汽轮机排汽中的汽化潜热，促使蒸汽凝结成水以便循环利用。循环水系统依据循环方式可划分为开式循环水系统与闭式循环水系统。
对于那些靠近水源的机组，开式循环水系统较为常见。在这种系统中，循环水泵直接从河边抽取水，用于冷却作业，之后再将水排回河中。其显著优势在于无需设置冷却塔等循环水降温装置，系统相对简单。然而，这种方式对水资源的依赖较大，且可能对水体环境产生一定热污染影响。
而在离水源较远或者水资源匮乏的地区，闭式循环水系统则成为主流选择。循环水在冷却凝汽器后，进入系统再次循环。通常借助冷却塔进行自然降温，或者采用冷却风机实施强制降温。
例如，某电厂的闭式循环水系统流程如下：水源处的水先经过化学水处理，在沉淀池中沉淀，然后进行杀菌灭藻处理，进入循环水池，再经滤网过滤后进入循环水泵。该电厂每台汽轮发电机组配备 3 台循环水泵（立式混流泵，均配双速电机，配备高低速切换柜），循环水泵设置在循环水泵房内，循环水泵房前池设有转刷网篦清污机及钢闸门，循环水泵出口装液控蝶阀。
正常运行时两台循环水泵运行，一台备用。循环水经循环水泵加压后进入凝汽器对排汽进行冷却，冷却后的循环水在压力作用下进入冷却塔自然降温，之后进入循环水池，参与下一次循环。闭式循环水系统的优点在于能够有效节约水资源，不过其对循环水水质要求颇高，需要通过化学手段对水质进行深度处理，以防止设备结垢、腐蚀等问题。
“榨干”：余热的回收与利用
随着能源综合利用与环境保护要求的逐步提升，电厂循环水余热回收成为重要课题。传统的火力发电厂中，约 45% 的热量被循环水带走并直接排入大气，致使火电机组效率仅在 40% 左右。为改变这一状况，我国积极采用高新技术将低温余热转化为供热能力。
传统的火力发电厂改造前原有的供暖抽汽或其他段抽汽驱动热泵工作，吸收汽轮机低压缸排出的乏汽热量或循环水热量，用于加热热网回水。吸收式热泵利用机组抽汽中的做功能力，且不额外消耗高能，若能实现全部乏汽余热回收，则可达成较高的系统能效。
如今，把电厂循环水或汽轮机低压缸排出的乏汽作为低温热源，通过电能驱动的热泵技术，回收汽轮机低压缸做功后排出乏汽的余热，进而加热城市供热热网的回水。
在实际操作中，有多种余热回收利用模式。提高机组背压，从而提高相应乏汽饱和温度，将热网水引入凝汽器与乏汽直接换热，实现乏汽余热回收。但由于大型湿冷机组的汽轮机末级叶片较长，机组真空降低后运行会对汽轮机组末级叶片的安全造成影响。
所以需要通过系统优化设计，在确保机组能够安全运行的真空区间内，依据实际情况适度降低汽机真空运行，不过此方式需要对机组 “高背压、小容积流量” 工况的安全性进行评估，当马赫数大于 0.23 时，机组满足末级运行安全条件，才可进行高背压改造。还有在采暖季更换叶片级数较少的短转子，以保障供热工况下的机组末级安全；在非采暖季则更换原配备转子，维持机组发电效率。
在冬季供暖前期，将汽轮机的低压转子更换为一根无叶片的光轴转子，机组运行时关闭中压缸至低压缸的蒸汽阀门，使中压缸排汽不再进入低压缸做功，而是全部引入城市热网换热器，转变为背压机运行方式。供暖期结束后，再将低压光轴转子换回带叶片的低压转子，恢复汽轮机的原有运行工况。
通过这些方式，我国的火电机组综合效率得以大幅提高，同时也为城市供暖提供了新的、更环保的热源，实现了能源的阶梯式利用，减少了能源浪费。
“炼净”：高效处理中水方法
在发电厂中，中水回用是循环水系统优化的重要环节。由于中水循环水浓缩倍率普遍偏低，一般在 3 - 5 倍，会产生大量循环水排污水外排。这些循环水排污水是水经 3 - 5 倍浓缩后形成的，若要继续回用，采用膜法或热法进行深度处理成本较高，且会对处理系统的运行稳定性产生较大影响。
目前，电厂循环水系统处理中水一般采用石灰混凝处理方式。
具体而言，是将中水加入到机械搅拌加速澄清池中，加入石灰石、氢氧化钠和碳酸钠，控制出水氢氧根，去除中水的钙离子；接着向去除钙离子的出水中加入硫酸，调整 pH 值并提高浓缩倍率，循环水排污水送至脱硫系统消纳，然后机械搅拌加速澄清池排出的泥水通过过滤水箱进行过滤，过滤后的泥水和石灰石均回用于脱硫系统中。
石灰石吸附碳酸钙后逐渐变大，大颗粒的石灰石重新回用至脱硫系统，实现了无污泥外排。通过这种方式，除钙后的中水加酸进行处理，可将循环水浓缩倍率提高 7 - 11 倍，保证了循环水排污水能够被电厂脱硫系统全部消纳，从而达成无循环水排污水外排的目标，有效提高了水资源的利用率，减少了对环境的污染排放，同时也降低了电厂的运营成本，在经济与环境效益方面实现了双赢。