火力發(fā)電廠用水處理藥劑的現(xiàn)狀綜述

1、火力發(fā)電廠用水處理藥劑的現(xiàn)狀綜述3/s,與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的平均耗水水平0.9 m3/s還有相當(dāng)大的差距。因此提高火電廠水處理技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)火電廠水處理藥劑的管理是非常必要的。 目前火電廠水處理中使用的藥劑種類很多，本文著重介紹我國(guó)火電廠不同水處理階段中經(jīng)常使用的一些水處理藥劑及特點(diǎn)。1. 火電廠預(yù)處理中使用的藥劑混凝是預(yù)處理也是工業(yè)水處理中最基本的處理技術(shù)，混凝處理效果的好壞直接影響后續(xù)流程的運(yùn)行工況、出水水質(zhì)及運(yùn)行費(fèi)用，因此意義重大?；炷齽┦腔炷夹g(shù)應(yīng)用之關(guān)鍵，選擇適合處理水質(zhì)的優(yōu)質(zhì)高效的混凝劑是提高混凝效果的重要途徑之一。目前火電廠常用的無機(jī)混凝劑主要是聚合硫酸鐵和聚合氯化鋁。1.1聚合硫酸鐵

2、（Poly ferric sulfate簡(jiǎn)稱PFS）我國(guó)從20世紀(jì)80年代開始研制無機(jī)高分子混凝劑聚合硫酸鐵，20多年來我國(guó)聚合硫酸鐵生產(chǎn)技術(shù)得到了長(zhǎng)足發(fā)展。目前生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法有空氣（氧氣）催化氧化法、硝酸氧化法、過氧化氫氧化法、四氧化三鐵礦石酸溶氧化法，無論以何種原料生產(chǎn)，均采用控制SO42-/Fe(摩爾比)小于3/2的方法，制得不同鹽基度的聚合硫酸鐵。聚合硫酸鐵分子式為Fe2(OH)n(SO4)3-n/2m,可看作是Fe2(OH)n(SO4)3-n/2為單體的一類聚合物。聚合物中OH與1/3Fe的相對(duì)比值稱為為鹽基度（堿化度），它在一定程度上反映了聚合硫酸鐵的成分。聚合硫酸鐵按狀態(tài)分

3、為型和型，型為液體，外觀呈紅褐色粘稠液體；型為固體，外觀呈淡黃色無定型粉末。使用聚合硫酸鐵的優(yōu)點(diǎn)是其加藥量少，生成絮凝物密度大，沉降速度快，對(duì)COD、BOD以及色度、微生物等有較好的去除效果，對(duì)所處理水的pH值和溫度的適應(yīng)范圍廣；但若運(yùn)行不正常時(shí)，出水中會(huì)因有鐵離子而帶色。1.2聚合氯化鋁(Poly aluminum chloride簡(jiǎn)稱PAC)從1971年采用“酸溶鋁灰一步法”生產(chǎn)聚合氯化鋁獲得成功后，我國(guó)就開始使用無機(jī)高分子混凝劑聚合氯化鋁，目前生產(chǎn)聚合氯化鋁的原料多種多樣，但主要是以廉價(jià)的鋁渣、鋁灰、鋁礦石為主，他們的主要成分為Al和Al2O3。聚合鋁的生產(chǎn)過程包括溶出、水解、聚合三個(gè)過

4、程。由于反應(yīng)是放熱反應(yīng)，如果控制鹽酸濃度、投料順序和速度，就能合理利用反應(yīng)熱，不利用熱源而進(jìn)行自熱反應(yīng)，也不必耗堿進(jìn)行鹽基度的調(diào)整，從而制備合格的聚合鋁。聚合氯化鋁結(jié)構(gòu)式為Al 2(OH)n Cl6-n m或Al n(OH)m Cl3n-m。聚合物中OH與1/3 Al的相對(duì)比值稱為為鹽基度（堿化度），它在一定程度上反映了聚合氯化鋁的成分。鹽基度越高，越有利于吸附架橋凝聚，但鹽基度越高越容易沉淀，目前生產(chǎn)的聚合氯化鋁鹽基度一般控制在45%-85%。市售的聚合氯化鋁有固體和液體兩種，固體外觀呈無色、或淡黃色、棕褐色晶?；蚍勰后w外觀呈無色、或淡黃色、或淡灰色、或棕褐色透明或半透明液體，無沉淀。聚

5、合氯化鋁與硫酸鋁相比有以下的優(yōu)點(diǎn)：加藥量少，生成絮凝物密度大，沉降速度快，對(duì)低濁水、高濁水、低溫水及高色度水均有較好的去除效果，適宜的pH值范圍較寬，藥液對(duì)設(shè)備的侵蝕作用小。復(fù)合混凝劑是在混凝劑中合理復(fù)合進(jìn)助劑，從而大大提高其混凝效果。復(fù)合混凝劑含有多種成分，其主要原料是鋁鹽、鐵鹽和硅酸鹽。他們可以預(yù)先分別經(jīng)羥基化聚合后再加以混合，也可以先混合再加以羥基化聚合，但最終要形成羥基化的更高聚合度的無機(jī)高分子形態(tài)才會(huì)達(dá)到優(yōu)異的絮凝效果。常見的復(fù)合混凝劑見表一。 表一：常見無機(jī)高分子復(fù)合混凝劑類型名稱簡(jiǎn)稱Al+Fe+Cl聚合氯化鋁鐵PAFCSi+Al+SO4聚硅硫酸鋁PSiASAl+Si+Cl聚合硅酸

6、鋁PASiCAl+Fe+Si+Cl聚合氯化鋁鐵PAFSiAl+PAM聚合鋁-聚丙烯酰胺PACMFe+PAM聚合鐵-聚丙烯酰胺PFCM1.3.2 PAC（PFS）+有機(jī)絮凝劑有機(jī)高分子絮凝劑具有高聚合度和長(zhǎng)分子鏈，其吸附架橋作用均優(yōu)于無機(jī)絮凝劑。PAC（PFS）與有機(jī)高分子絮凝劑復(fù)配可優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使絮凝效果更佳，處理成本更低。常見的有機(jī)高分子絮凝劑有聚丙烯酰胺。2. 火電廠鍋爐給水及爐水處理中使用的藥劑火電廠給水處理即對(duì)給水進(jìn)行除氧或?qū)⒔o水中溶解氧含量控制在所需范圍之內(nèi)，同時(shí)進(jìn)行給水pH值的調(diào)節(jié)。目前火電廠常用的除氧劑有聯(lián)氨和丙酮肟等。2.1 聯(lián)氨（N2H4）聯(lián)氨又名肼，主要用于高壓及以上凝汽式機(jī)

7、組的除氧，還可做停爐保護(hù)劑使用。聯(lián)氨和氧的反應(yīng)產(chǎn)物及過剩聯(lián)氨在熱力系統(tǒng)中的分解產(chǎn)物對(duì)系統(tǒng)基本無害，不增加給水及爐水的固形物。目前聯(lián)氨生產(chǎn)主要采用次氯酸鈉或雙氧水為氧化劑的氨催化氧化法。市售聯(lián)氨一般是40%的水合聯(lián)氨（相當(dāng)于22.5%N2H4）,常溫下為無色液體，有毒。2.2 丙酮肟（DMKO）丙酮肟又名二甲基酮肟，是一種新型除氧劑，其毒性比聯(lián)氨低得多，只為聯(lián)氨的1/20。丙酮肟的分解產(chǎn)物有甲酸、乙酸及氮的氧化物。在確保除氧效果的前提下，當(dāng)控制丙酮肟在給水中殘余量為5-40g/L時(shí)，對(duì)水汽系統(tǒng)無任何不良影響。3. 循環(huán)水冷卻與處理使用的藥劑火電廠冷卻水在循環(huán)利用過程中，不僅溫度升高，而且有結(jié)垢，

8、腐蝕和微生物生長(zhǎng)等問題，如不對(duì)循環(huán)水進(jìn)行處理，將難以保證發(fā)電機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在火電廠循環(huán)冷卻水處理中，最常用的方法是投加水處理藥劑，包括阻垢緩蝕劑和殺菌劑。循環(huán)冷卻水處理中使用的阻垢緩蝕劑和殺菌劑必須有良好的相容性，能同時(shí)用于循環(huán)水處理。3.1 阻垢緩蝕劑3.3.1 阻垢劑能防止水垢和污垢產(chǎn)生或抑制其沉積生長(zhǎng)的化學(xué)藥劑統(tǒng)稱阻垢劑。阻垢劑又分阻垢緩蝕劑和阻垢分散劑兩種，阻垢緩蝕劑主要類型有無機(jī)聚合磷酸鹽、有機(jī)瞵酸鹽類、有機(jī)瞵酸酯類等；阻垢分散劑是用來阻礙晶體生長(zhǎng)和聚集的另一類處理劑，如聚丙烯酸鹽和聚丙烯酸胺等，它們吸附在微粒的上面，將微粒包圍，阻礙微?；ハ嘟佑|和碰撞，使微粒能較長(zhǎng)時(shí)間分散在水

9、中，隨水流動(dòng)，隨排污水排出系統(tǒng)。常用的阻垢劑如下表所示表二：幾種常用的阻垢劑類型化學(xué)名稱簡(jiǎn)稱藥劑使用優(yōu)缺點(diǎn)聚磷酸鹽類六偏磷酸鈉具有優(yōu)良的抑制碳酸鈣垢的性能易水解，產(chǎn)生正磷污染環(huán)境三聚磷酸鈉有機(jī)磷酸鹽類羥基乙叉二膦酸(液體)HEDP具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，不易被水解、降解；在高溫下不失活性；藥劑用量少，有緩蝕和阻垢的效果；與聚羧酸鹽類復(fù)合使用時(shí)，表現(xiàn)出理想的協(xié)同效應(yīng)；基本無毒，無污染。某些藥劑對(duì)黃銅有侵蝕作用。羥基乙叉二膦酸鈉(固)HEDPS氨基三甲叉膦酸(液)ATMP乙二胺四甲叉膦酸鈉EDTMPS2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸（液體40%）PBTCA有機(jī)瞵酸酯類多元醇膦酸脂是金屬鐵的陽極緩蝕劑

10、，也是一種阻垢劑，對(duì)硫酸鈣垢有較好的阻垢性能。但易水解，對(duì)碳酸鈣垢的阻垢性能不如有機(jī)膦。聚羧酸鹽類丙烯酸-丙烯酸脂共聚物T-225能抑制碳酸鈣、硫酸鈣等水垢的形成，具有使水垢、粘泥分散的作用在常規(guī)使用濃度下基本無毒聚丙烯酸PAA（S）聚丙烯酸鈉PAAS表中各種藥劑中，ATMP、HEDP在電廠使用最多，對(duì)其性能做簡(jiǎn)要介紹：Ø ATMP：ATMP可以與Ca2+及其他金屬陽離形成絡(luò)合物，它能使CaCO3和CaSO4保持在穩(wěn)定的過飽和狀態(tài)。ATMP是含氮瞵酸鹽，抗氧化性能差，氯對(duì)其有一定影響，因此它要和非氧化型殺菌劑聯(lián)用。對(duì)含銅材質(zhì)，單獨(dú)使用ATMP具有腐蝕性，若與鋅鹽配合形成絡(luò)合物可克服這

11、一傾向。Ø HEDP：HEDP是不含氮的瞵酸鹽，化學(xué)穩(wěn)定性好，不易被酸酐所破壞，也不易水解，能耐較高的溫度，抗氧化性能較好。HEDP具有良好的鰲和性能，它與金屬離子形成的六元環(huán)鰲合物具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，所以其阻垢性能好。HEDP單獨(dú)使用常需高劑量才有效，實(shí)際使用中常與鋅鹽等共用，HEDP與鋅鹽的混合物緩蝕性能比ATMP-Zn更好。有機(jī)類阻垢劑不同廠家不同批號(hào)生產(chǎn)的產(chǎn)品，穩(wěn)定效果有較大的差別，甚至放置時(shí)間的長(zhǎng)短都會(huì)影響穩(wěn)定效果，這主要是生產(chǎn)工藝存在小的差別或工藝過程控制的好壞存在差異。以ATMP為例，不同生產(chǎn)廠生產(chǎn)的ATMP產(chǎn)品中三甲叉的含量不同，二甲叉的量也不一樣，因而影響到處理效果，使

12、用時(shí)要多加注意。3.3.2 緩蝕劑在進(jìn)行有機(jī)瞵酸鹽處理時(shí)，應(yīng)采取措施防止它對(duì)管材的侵蝕。緩蝕劑是指在腐蝕介質(zhì)中添加的某種能抑制金屬腐蝕速率的化學(xué)藥品。 用于冷卻水系統(tǒng)中的緩蝕劑，其本身溶于水，但在金屬表面上形成不溶于水或難溶于水的保護(hù)膜，從而阻礙金屬離子的水合反應(yīng)或溶解氧的還原反應(yīng)，抑制腐蝕。緩蝕劑在金屬表面上形成的膜稱保護(hù)膜，緩蝕保護(hù)膜的功能與緩蝕劑的效果之間存在密切聯(lián)系。下表是按保護(hù)膜的性質(zhì)分類的幾種常見緩蝕劑表三：幾種常用緩蝕劑緩蝕劑的分類緩蝕劑名稱保護(hù)膜的特點(diǎn)氧化膜型（鈍化膜型）鉻酸鹽、鉬酸鹽致密、膜薄（3-10nm），與基礎(chǔ)金屬的結(jié)合緊密，緩蝕性能好鎢酸鹽沉淀膜型水中離子型（與水中鈣

13、離子等生成不溶鹽）聚磷酸鹽、鋅鹽多孔，膜厚，與基礎(chǔ)金屬結(jié)合不太緊密緩蝕效果不佳有機(jī)瞵酸鹽（酯）類硅酸鹽、苯甲酸鹽金屬離子型(與緩蝕對(duì)象的金屬離子生成不溶鹽)巰基苯駢噻唑較致密、膜較薄緩蝕性能較好苯駢三氮唑甲基苯駢三氮唑有機(jī)系吸附膜型胺類、硫醇類表面活性劑金屬表面清潔的狀態(tài)下，在酸性、非水溶液中形成較好的吸附層；在非清潔表面吸附性差火力發(fā)電廠凝汽器材質(zhì)多為銅或銅合金，所以在進(jìn)行冷卻水處理時(shí)必須加入銅緩蝕劑，還可考慮加入一定量的鋅鹽，使瞵酸鹽首先與銅離子鰲合來保護(hù)銅設(shè)備。下面簡(jiǎn)要介紹幾種火電廠使用較多的緩蝕劑：Ø 鋅鹽：鋅鹽是最常用的陰極緩蝕劑，因效果不好，很少單獨(dú)使用，但它可使許多緩蝕

14、劑增效。在磷系配方中加入鋅鹽可大大增加緩蝕性能；使用有機(jī)瞵酸鹽時(shí)，鋅離子首先與有機(jī)瞵鰲合，從而保護(hù)銅合金設(shè)備。在使用有鋅鹽的配方時(shí)，水系統(tǒng)的pH值不易超過8.0，若在配方中加入鋅鹽穩(wěn)定劑（如有機(jī)瞵酸酯），則pH值可提高到8.3。Ø MBT：巰基苯駢噻唑（MBT）對(duì)銅或銅合金設(shè)備具有良好的緩蝕效果。MBT在水中溶解度很小，但可溶于丙醇、乙醇、氨水、氫氧化鈉等堿性溶液，所以MBT在pH8-11時(shí)使用比較有效。MBT缺點(diǎn)是水溶性差，易被氧化，如水系統(tǒng)用氯氣等氧化劑會(huì)破壞溶液中的MBT，但已生成的保護(hù)膜不易被破壞。Ø BTA：苯駢三氮唑（BTA）是一種很有效的銅和銅合金緩蝕劑。BT

15、A易溶于丙醇、乙醇、氨水、氫氧化鈉等堿性溶液，在水中溶解度較小，但比MBT大，且隨著溫度的升高其溶解度會(huì)上升，如20時(shí)溶解度為1%，60時(shí)為7%，100時(shí)達(dá)20%。在pH6-10之間，其緩蝕率最高，在低pH值介質(zhì)中緩蝕作用降低。BTA耐氧化能力比MBT好，雖然冷卻水中有游離氯存在時(shí)，它的緩蝕能力被破壞，但余氯消耗完后，它的緩蝕作用又會(huì)恢復(fù)。3.3.3 火電廠用復(fù)配型組垢緩蝕劑因?yàn)閱我换衔锏淖韫妇徫g劑難以完全解決水處理系統(tǒng)中同時(shí)存在的腐蝕與結(jié)垢問題；阻垢劑與緩蝕劑間具有協(xié)同效應(yīng)，藥劑復(fù)配使用時(shí)在藥劑總量保持不變的情況下，復(fù)配藥劑的緩蝕阻垢效果高于單一藥劑的緩蝕阻垢效果，所以目前火電廠添加的水穩(wěn)

16、劑，絕大多數(shù)是復(fù)配型藥劑?；痣姀S常用的全有機(jī)配方其復(fù)配原則如下：有機(jī)瞵酸鹽（ATMP、HEDP、EDTMP、PBTCA）任選一種 復(fù) 配 聚羧酸類藥劑 （ PAA、HPMA、丙烯酸-丙烯酸類共聚物、 型 丙烯酸-丙烯酸酯共聚物）任選一種藥 鋅鹽 任選一種 劑 唑類藥劑（MBT、BTA）任選一種這只是給出的一般規(guī)律，水處理配方的確定要根據(jù)各個(gè)電廠的水質(zhì)、設(shè)備材質(zhì)、工藝裝置特點(diǎn)、冷卻水系統(tǒng)參數(shù)來選用各種單體進(jìn)行復(fù)配，并通過實(shí)驗(yàn)確定。3.2 殺菌滅藻劑火電廠多使用敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，該系統(tǒng)中有充足的溶解氧，有機(jī)物及無機(jī)物，水溫常年在25-40，這為各種微生物生長(zhǎng)繁殖提供了優(yōu)異環(huán)境。殺菌滅藻劑是用來

17、殺滅或抑制菌藻滋生時(shí)有害微生物的，火電廠中常使用的殺菌滅藻劑主要有以下幾種。是具有強(qiáng)烈氧化性的氧化型殺生劑，對(duì)水中微生物的殺生作用很強(qiáng)，是一種價(jià)廉、有效和常用的殺菌劑，它的缺點(diǎn)是不能滲透到粘泥的深處起作用，因此在粘泥嚴(yán)重的冷卻系統(tǒng)中，要同時(shí)采用氯劑和與氯作用機(jī)理不同的藥劑處理。氯含量高時(shí)對(duì)金屬有腐蝕作用，一般冷卻水中的余氯應(yīng)控制在0.5-1.0mg/L。冷卻水的pH值可直接影響氯氣的殺生效果，當(dāng)pH9時(shí)，殺生效果極差，因此氯做殺生劑不適合堿性水處理；氯氣與冷卻水中的氨或大多數(shù)有機(jī)胺起反應(yīng)生成氯胺之類的致癌物；氯能氧化冷卻水中的某些有機(jī)水處理劑，并與冷卻水中的氨或大多數(shù)有機(jī)胺起反應(yīng)生成氯胺之類的

18、致癌物。這些限制了氯氣的應(yīng)用，臭氧、二氧化氯等相繼為人們所重視。3.2.2 二氧化氯（ClO2）它的殺生能力為氯氣的25-26倍，殺生作用較氯快，且剩余劑量的藥性持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)；ClO2適用的pH范圍廣，在pH6-10的范圍內(nèi)，能有效的殺滅絕大多數(shù)的微生物，這一特點(diǎn)為循環(huán)冷卻系統(tǒng)在堿性條件下運(yùn)行提供了方便；ClO2不與冷卻水中的氨或大多數(shù)有機(jī)胺起反應(yīng)生成氯胺之類的致癌物，無二次污染。 ClO2是一種黃綠色氣體，無論是液體還是氣體都不穩(wěn)定，運(yùn)輸時(shí)易發(fā)生爆炸。由于現(xiàn)場(chǎng)制備ClO2設(shè)備投資大，操作繁瑣，反應(yīng)副產(chǎn)物難處理，穩(wěn)定性二氧化氯應(yīng)運(yùn)而生。將ClO2溶于水中，并加固定劑加以穩(wěn)定便于運(yùn)輸存放?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

19、時(shí)再加入活化劑，稱為穩(wěn)定性ClO2。穩(wěn)定性二氧化氯中，ClO2的含量一般大于2%。由于用戶現(xiàn)場(chǎng)條件千差萬別，故穩(wěn)定性ClO2在殺菌滅藻應(yīng)用過程中顯現(xiàn)的結(jié)果也千差萬別，如何經(jīng)濟(jì)合理的使用二氧化氯還需各電廠根據(jù)實(shí)際情況摸索。3.2.3 季銨鹽是一種含氮的有機(jī)化合物，也是一種非氧化性殺生劑，它們易溶于水，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，屬于陽離子表面活性劑，分子結(jié)構(gòu)為R4R2R1R3N+X 其中的R1、R2、R3和R4代表不同的烴基，其中之一必須為長(zhǎng)的碳鏈，X-常為鹵素陰離子。它既有增水的烷基，又有親水的季銨離子，因此它是一種能降低溶液表面張力的陽離子表面活性劑，又是一個(gè)很好的殺菌劑，由于它具有此兩種作用，所以它還是

20、一個(gè)很好的污泥剝離劑。目前火電廠循環(huán)冷卻水中最常用的季胺鹽類化合物有十二烷基二甲基芐基氯化銨（潔爾滅）和十二烷基二甲基芐基溴化銨（新潔爾滅）等。季胺鹽作為殺生劑時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：Ø 季胺鹽的使用濃度一般為20-30 mg/L，適宜的pH值為7-9，他對(duì)異氧菌的殺生效果較好，殺霉菌的性能較差。Ø 不能與陰離子表面活性劑共同使用，因易產(chǎn)生沉淀而失效。Ø 在有機(jī)物較多或塵埃、油類污染的系統(tǒng)使用效果不佳。Ø 不能與氯酚類殺生劑共用。季胺鹽缺點(diǎn)是使用劑量偏高，容易起泡沫。異噻唑啉酮是一種非氧化型殺菌滅藻劑，它具有高效、廣譜、低毒對(duì)環(huán)境無污染的特點(diǎn)，是一種較為理想的水處理劑。工業(yè)水處理用異噻唑啉酮是2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮和5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮兩種化合物以一定的比例混合而成。異噻唑啉酮對(duì)真菌、細(xì)菌、粘泥等具有良好的殺滅效果，在使用濃度下，能被自然降解為無毒物，對(duì)環(huán)境無污染；它具有使用濃度低（0.5-9 mg/L的濃度就顯示出很