（一）海水直流冷却技术

海水直流冷却，是指原海水经换热设备进行一次性冷却后即排放的过程。其技术关键是防腐蚀和防海洋污损生物附着技术。

海水作工业冷却水，目前国内外都仍以直流冷却为主，且主要用于滨海火电、核电、化工和冶金等企业。海水冷却用水量约占海水取用总量的90%以上。海水直流冷却技术具有深海取水温度低、冷却效果好和系统运行管理简单等优点；但也存在取水量大、工程一次性投资大、排污量大和海体污染明显等问题。

海水直流冷却技术有近80年的发展历史，有关防腐蚀、防海洋污损生物附着技术已基本成熟。在我国已有60多年的应用历史，但发展缓慢，目前年海水取用量约100亿m3，仅为日本的1/20、美国的1/15左右。

作为防腐蚀技术，主要包括：①选择耐海水材料：如海水取放水管通常为钢管（或衬里）或钢筋混凝土管。海水配管主要为铸铁管（或衬里），也有少量塑料管（聚氯乙烯、聚乙烯）和混凝土管。海水换热器的换热管材通常为铝黄铜、白铜（铜镍合金）和钛管，也有少量采用耐海水不锈钢管；管板通常为锡黄铜、铝青铜、白铜和钛板。海水泵通常为低镍铸铁，也有铜合金和316L不锈钢等材质。②涂层防腐技术：主要包括金属涂层和有机涂层。金属涂层主要包括纯Zn、纯Al和ZnAl合金涂层，其中又以ZnAl合金（Al＞30%）涂层防腐效果最好。有机涂层主要有：环氧树脂漆、乙烯树脂漆、氯化橡胶漆、聚氨酯漆、无机富锌底漆等。其中：用于海水管道防腐性能较为优异的有环氧改性聚氨酯漆、氯化橡胶漆、环氧沥青漆和无机富锌底漆。作为换热器用涂料主要有环氧氨基漆，如TH-847涂料和环氧沥青漆。③阴极保护技术：主要包括外加电流法阴极保护和牺牲阳极法阴极保护。有关“海水直流冷却系统阴极保护设计规范”，正在研究、制定中。

防海洋污损生物附着技术主要包括：机械法（加滤网或采用清除装置）、物理法（调整流速、加热等）、涂料法（采用防污涂料）、化学法（投加液氯、过氧化氢和防污铜合金等）和生物法等，但是，目前采用的主要方法有涂料法和化学法，而化学法又主要以投加液氯和电解制氯为主。

下面是天津大港和威海华能发电厂海水直流冷却的例子：

1.大港发电厂

大港发电厂装机容量为4×320MW，是全国火力发电厂机组中最早利用海水作为凝结器冷却水的，简要情况如下。

（1）海水取排水系统

大港发电厂用海水取自渤海边坡很小的泥滩，虽然取水泵房伸进海里约2.5km，也只能高潮取水。经泵提升的海水先沉降，再经切换闸引入循环水进水渠，循环水经凝结器和闭式冷却器后流入排水渠。

（2）冷却水用水

4台机组的每一台运行时需水量为48000m3/h。

4台机组的辅助机的冷却水为除盐水，其盐水的冷却水为海水，每台辅助机运行时需水量为4000m3/h。全年4台机组运行冷却水总计用水量为4×4.3×103m3/a。由于大部分海水循环使用，年均新海水约为0.5亿～1.0亿m3。

2.威海华能电厂

——发电容量：85万kW

——海水用量：180万m3/d

——冷却方式：一次直流冷却

——冷却系统总投资：7000万元

——取水方法及设施：设水下海水泵房，立式离心泵取水

——预处理设施：拦污栅和旋转滤网

——杀生手段：电解海水制氯来杀菌、灭藻和防生物附着(www.daowen.com)

——防腐及选材：

●海水泵采用不锈钢材质并加牺牲阳极保护

●压力管道采用10CrMoAl耐海水钢管并加牺牲阳极保护

●取水和排水管道均用水泥箱形管

●部分管道为钢衬塑复合管

——海水温度：

●取水，夏季最高28℃，冬季最低5℃

●排水，夏季最高34℃，冬季最低13℃

（二）海水循环冷却技术

海水循环冷却，是指原海水经换热设备完成一次冷却、再经冷却塔冷却后，循环使用的过程。其技术关键是海水缓蚀剂、阻垢分散剂、菌藻杀生剂、防盐雾飞溅的海水冷却塔和填料等。

海水循环冷却技术始于20世纪70年代，具有海水取水量小、工程投资和运行费用低、海生物易控制及排污量小、对海体污染轻等优点，因而具有如下优势：①便于海水处理场的社会统筹建设和集中供水管理；②便于原有淡水循环或海水直流的海滨工厂改建、扩建；③便于离海较远和海拔较高的企业选用；④便于防腐、阻垢和防污技术的选用；⑤利于保护海洋环境，维护生态平衡。海水循环冷却技术在一定条件下，较海水直流冷却技术更显经济合理，是海水冷却技术的主要发展方向之一。

海水循环冷却技术在国外已有应用实例，在我国尚处于研究阶段。100t/h海水循环冷却中试系统设计、建设及中试试验，是海水循环冷却技术在我国的应用首例。千吨级示范工程正在进行中。

海水循环冷却技术是沿海城市和地区急需的环保型节水新技术，在节省大量淡水资源的同时，利于保护环境、维护生态平衡。可广泛用于沿海城市和苦咸水地区的电力、石化、化工、钢铁等多种行业，应用前景十分广阔。

关于海水冷却系统和相关的防腐、阻垢和防污损生物附着等技术的研究，有文献报道，但数量不多。美国一石化企业采用海水循环冷却技术，海水循环量22000m3/h，海水浓缩倍数为1.5～2.5，换热器采用钛材防腐，采用加硫酸法来阻垢和投加液氯法防生物附着并设计制造了防盐沉积的海水冷却塔。1978年，美国Exxon和Dow公司报道了有关海水循环冷却水处理技术的研究结果，研究选有碳钢、铜、海军铜、蒙乃尔400合金和钛材等材料，控制海水浓缩倍数1.5～2.0，采用自动投药系统加药进行防腐、阻垢和防生物附着处理，金属腐蚀率：碳钢0.15mm/a、铜0.076mm/a、海军铜0.030mm/a，半年清洗一次换热器。

关于海水冷却塔，国外有专门公司从事研究、开发工作，目前技术已经成熟，并进入大规模应用阶段。

国内研究表明：海水循环冷却技术，通过添加海水缓蚀剂、阻垢分散剂、菌藻杀生剂等水处理药剂，在金属（碳钢、铜合金等）腐蚀控制、污垢控制、菌藻控制以及海水冷却塔等方面，可以达到或接近“淡水循环冷却”国家或国际有关标准规定的技术指标要求：①浓缩海水中，碳钢腐蚀率不大于0.125mm/a；②污垢热阻不大于6×10-4m2·℃/（kcal.a）（5.16×10-4 m2·℃/W）；③菌藻控制技术指标：异养菌数不大于5×105个/mL，铁细菌数不大于300个/mL，硫酸盐还原菌数不小于90个/mL；④海水冷却塔盐雾飞贱量（飘水率）不大于循环量的0.002%。

（三）海水直接利用的需求预测

据我国经济发展的需求和海水利用技术的发展，对海水直接利用量的初步预测结果列于表7-3，这意味着50年以后，我国的海水利用量将达到目前美国的水平。

表7-3　海水直接利用初步预测结果