我国是一个缺水严重的国家 ，人均淡水资源量只有 2300m3，仅为世界平均水平的 1/4，是全球人均淡水资源最贫乏的国家之一。然而，我国又是世界上用水量最多的国家， 年取水量大约占世界的13%。火力发电厂是用水大户，合理用水、优化水资源配置是影响火电企业发展的关键性因素。 随着科学技术的进步，工业污水已不再是废水，而是一种宝贵的水资源，要最大程度的利用。提高工业污水的再生利用率，一是可以减少污染物排放，二是节约了有限的水资源， 可以提供安全可靠的替代水源，是解决我国水资源短缺的战 略选择。推进污水处理回用工作充分体现了科学发展观以人为本的要求，反映了广大人民群众的迫切愿望，是推进城市化建设的客观需要，是实现水资源合理配置、科学保护、循环利用的重要手段， 对建设资源节约型、环境友好型社会意义重大，对我国经济又好又快发展意义重大。
1.1 供热抽汽系统
某厂供热首站换热汽源从四台 335MW机组汽机运转层中压缸至低压缸联通管上接出，来自335MW机组汽轮机中压缸排汽的抽汽经电动隔离门，进入供热首站加热器。蒸汽在6台加热器中放热凝结成水，正常情况下，疏水经电动调节阀进入疏水箱，通过疏水泵升压经高梯度磁过滤器除铁后，回至机组#3 低加出口凝结水管道；事故情况下，经加热器事故疏水排至首站事故疏水扩容器。一期两台机组带3台加热器，供热面积1000万m2，
1.2 供热一级网循环水系统
供热回水经过各自电动过滤器除污、供热循环水泵升压，进入相应加热器加热，升温后的水通过循环水供水母管， 送至各二级站换热后，回至供热回水母管，如此往复循环。 供热回水管上并联装设有高流速滤水器过滤回水。
1.3 供热一级网补水系统
供热补充水源有正常软化水和事故工业水两种。
正常补水：变频补水泵抽取经钠离子交换器软化后的软 化水箱内存水，经常温过滤式除氧器除氧后补至电动滤水器 后供热循环水回水管道，以维持供热循环水泵入口压力。补水管道上装有流量测量装置，监测与统计补水流量。
事故补水：首站内工业水经电动门直接补入。补水管道上装有流量 测量装置，监测与统计补水流量。
某厂废水零排放系统采用的是化学软化-过滤-超滤- 反渗透预浓缩-DTRO 再浓缩-蒸发结晶的主体工艺。作为发电公司废水零排放工程的主体工艺正常补水：变频补水泵抽取经钠离子交换器软化后的软化水箱内存水，经常温过滤式除氧器除氧后补至电动滤水器后供热循环水回水管道， 以维持供热循环水泵入口压力。补水管道上装有流量测量装置，监测与统计补水流量。
2.供热一级网补水方式存在的问题
注水冲洗水质要求：热网系统在投运初期可先控制热网 循环水pH值7.0-11.0，待系统冲洗结束后，加药调整控制pH值9.0-12.0，总磷（以PO43-计）≥2.0mg/L。供热季结束前，加药调整控制热网循环水pH值≥9.5，如表1所示。
表1循环水供回水品质标准
供热一级网注水采用工业水，当冲洗合格后采用软化水补水。
因水质监督里无管网循环水硬度标准，只有正常运行时的补充水有硬度标准，所有采用工业水注水冲洗也符合规定。但是即使采用大流量长时间冲洗，仍然会出现管道和加热器结垢的问题。当增加冲洗时间和冲洗流量，供热水质明显好转，但耗水量大幅增加。供热管网进行供热前冲洗，一般需要供热管网注水 1.8 万吨，采用厂内供热首站排污、开 启供热管线放水等措施进行冲洗，供热前冲管用水量为 10 万吨，冲洗时间长达 30 天。当供热季后大面积检修管网和 新投运换热站时，停运的待检修热网管道失去保护时间 7 个多月，管道锈蚀严重，加上供热开始后又有新站投入，冲 洗时间和用水量还会更多。
2.2 加热器结垢
2021-2022 年供热季打开E热网加热器人孔门，检查发现加热器水侧有大量浅黄色软泥状物质沉积，现场取样并进行化验，分析结果为CaCO335%、MgCO313%、Fe2O311%、 SiO28%、无定型物33%，可以判断为循环水侧结垢，排除外来异物可能性。目前一二期热网一次网循环水量总计为10200t，其中一期5200t，二期5000t，水质硬度10.4mmol/L。一、二期管网日均补水量为1750t。经查询历史数据，一期热网循环水最高温度为 107 ℃ , 二期循环水温度最高温度为 119 ℃ , 在判断二期加热器存在 结垢之前，二期循环水温度连续 12 天保持 100 ℃左右高位运行。
从 CaCO3 的溶解度与温度的关系图中，如图 1 所示， 可以看到在 150℃以下时，CaCO3溶解度随温度上升而降低， 在接近 106℃时会全部析出。
（a）低温时；（b）高温时
原因分析：循环水水质未采用软化水，虽然供热系统投 运后使用软化水进行热网补水，但补水量与管网内水量相比 差异巨大，无法改变原有水质。循环水温度高导致水中的溶 解物析出。循环水流量降低加剧了析出的溶解物附着。切缸 状态下机组抽汽调节能力受限 ，在电负荷维持不变的情况 下，循环水温度完全依赖循环水流量调节，调节手段单一且 受制于热网。若热网单方面降低循环水流量，将导致循环水温度持续升高，温度升高后热网会进一步降低循环水量，形 成恶性循环，导致循环水温度持续升高造成设备结垢。在运 行的过程中，应对水质进行重点把控。
图 2 加热器中清理出的结垢
加热器结垢的危害：增加加热器传热热阻，降低换热效率，导致供热循环水供水温度提升困难，不仅影响供热的安全稳定运行，而且影响经济性。这一供热系统遵循的是“高 温差、小流量”设计理念，在满足供热需求的情况下其循环 水泵电耗小、经济性高。供热季低温严寒时段因加热器结垢 循环水供水温度提升困难，被迫增开电动循环水泵，转为“大 温差、大流量”方式，不仅影响了供热质量还牺牲了经济性。
近一供热季电动循环泵运行天数达到了 40 天 ，消耗 937271 度厂用电。供热循环水供水温度提升困难同时还限制了机组的运行方式。为消除供热加热器结垢对温度提升的影响，供热期间被迫采取逐个隔离加热器，放水烘干的方式除垢，除垢结束后再将加热器投入。不经增加了大量操作， 还浪费大量热量和除盐水。加热器结垢导致加热器汽侧压力 升高，还增加了连续排气热量损失及除盐水损失。加热器结 垢还会导致加热器疏水温度升高，危及供热疏水泵安全运 行。加热器结垢严重更将突破供热加热器疏水 135℃的设计 限值，供热疏水泵存在入口汽化、设备损坏的可能性，同时 影响供热系统的安全性。加热器结垢导致其通流面积减小， 使受热面的传递性能变差，系统阻力增加，循泵损失增加， 加热器还有可能发生泄漏。
3.补水优化方案
3.1 投运注水方式优化
将供热系统循环水注水由工业水改为反渗透水或 软化水（不含任何可溶性钙、镁化合物），其来源有以下 3 种方案：
1.电厂反渗透系统制水为供热系统补水。某厂现软化水 平均补水量为 350t/h(供热首站软化水平均补水量为 50t/h， 三期锅炉补给水软化水平均补水量为 300t/h)，反渗透系统四 套制水设备（每台出力 100t/h）需全部投运才能满足现阶段 全厂软化水补水需求，无足够余量为供热系统注水。
2.使用一二期供热首站内的钠离子交换设备制水。可以 看到现有制水能力无法满足供热注水要求。目前供热首站内 有 4 台钠离子交换器，单台处理能力为 45t/h，采用三运一 备方式运行，原水为地表水。钠离子交换器制水量较小，运
行周期短（单次运行最长约 7小时，再生2.5小时），3台钠离子交换器制水量2100吨/天。近期对C、D钠离子交换 器解体检查，发现钠树脂表面有一层污泥（地表水携带）， 经送检确认树脂体积交换容量下降超标准，需全部更换（4套新树脂约15吨，费用约20万元）。树脂换新后，运行过程中会因树脂逐步失效导致制水时间缩短、树脂再生时间延长的情况，影响整体制水效率。
3.使用废水零排放第一阶段设备净化水。新方案是采用 废水零排放第一阶段中反渗透一级所产淡水（最大产水量 819t/h）作为供热首站的补充水水源，并调整反渗透回收率 （运行观察反渗透所产浓水电导率、找出最佳控制值）， 经 试验可以作为供热系统注水用水和正常补水用水。
可以看到，使用废水零排放第一阶段设备净化水，可以 有效解决这一注水难题，不管是水质还是水量都可以满足要 求，同时也解决了净化水的消纳问题。
经过相应改造后，还需要对注水方案进行变化。一期二 期管网水量约为 10 万吨，若仅使用现有钠离子交换器对原 水进行处理，考虑树脂再生等时间，需提前 50 天开始补水 工作，若设备中途出现故障，会进一步延长补水时间。采用 废水零排放第一阶段设备净化水注水，只需要提前 5 天开始 补水工作，考虑设备故障因素，也不会超过 10 天。
10 月 10 日 8:00 一级网开始注水。
10 月 20 日 8:00 首站分别启动一二期一级网循环泵运 行，进行系统冲洗、设备调试。
11 月 1 日进行一次预升温，继续进行设备热态调试， 确保 11 月 3 日具备正式供热条件。
11 月 6 日 14:00 一级网正式开始缓慢升温，22:00 升至 50 ℃。
11 月 11 日 8:00 一级网升温至 60 ℃首站进行流量计校 验，流量计校验结束后，一二期一级网升温至 80 ℃。
11 月 12 日 12:00 各二级换热站开始缓慢升温。11 月 15 日 0:00 正式对用户供热。
4.实施效果
2022 至2023供热季，工业用水815486吨，软化水用水253813吨，2021至2022供热季，工业用水352309吨，软化水用水201651吨。2022至2023供热季，较2021至2022供热季，工业用水减少463177吨，软化水减少52162吨。2022至2023供热季，未出现加热器严重结垢现象。2022至2023供热季，注水加冲洗时间总共减少10天。
5.结语
废水零排放装置一阶段产生的淡水量大，从水质来看无法作为除盐水系统补水，但作为供热一级网补水正合适。工业水补水水质硬度大，投运前的冲洗和正常运行都会出现很 大问题，造成安全和经济损失。当循环水硬度大引起加热器结垢时，检修成本高，工期长，严重影响供热安全性。解决供热系统水质问题可以从根本上减少供热企业运行期间的 安全隐患，且能够提高换热设备的换热效率,提高居民用热质量。通过综合计算成本和收益，优化补水方式，可以保证供热管网的可靠运行。
