火電廠循環(huán)冷卻水處理方案的選擇

1、火電廠循環(huán)冷卻水處理方案的選擇在循環(huán)水水質(zhì)較差的大容量火電廠中，循環(huán)冷卻水排污量大；當(dāng)除灰系統(tǒng)為干式除灰時，大量的循環(huán)冷卻水排污水就無法重復(fù)利用。為了減少循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的排污量，節(jié)約用水，就需適當(dāng)提高循環(huán)水的濃縮倍率。但如果補充水水質(zhì)較差，又要求循環(huán)水高濃縮倍數(shù)運行，就必須對循環(huán)水的補充水進行處理。目前，處理方法多種多樣，各有利弊。根據(jù)詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟比較結(jié)論看，在循環(huán)水水質(zhì)較差，即HCO32-、Ca2+、SO42-都較高的大容量火電廠中，循環(huán)水補充水宜選用“部分弱酸樹脂和穩(wěn)定劑聯(lián)合處理系統(tǒng)”?，F(xiàn)以一個2×2023t/h 鍋爐和2×600MW 凝汽式汽輪發(fā)電機組（正壓氣力除灰

2、）的設(shè)計水量和水質(zhì)為例，通過計算和經(jīng)濟技術(shù)比較予以說明。 1循環(huán)水設(shè)計水量及其給水水質(zhì) 1.1循環(huán)水設(shè)計水量 見表1。 表1循環(huán)水設(shè)計水量和各項損失量 項目水量/（t.h-1)損失率（%）循環(huán)水總量140000循環(huán)水補充量2559蒸發(fā)損失量（平均）2069風(fēng)吹損失量140排污量（平均）350濃縮倍率51.2循環(huán)水補給水設(shè)計水質(zhì) 見表2。 表2循環(huán)水補給水設(shè)計水質(zhì) 分析項目-1)-1)陽離子Na+K+Ca2+Mg2+陰離子OH-00CO32-00HCO3-Cl-SO42-NO3-硬度總硬度非碳酸鹽硬度（永久硬度）碳酸鹽硬度（暫時硬度）酸堿度總堿度pH其它總固體溶解固體懸浮物灼

3、燒減少固體全硅（SiO2)活性硅（SiO2)膠硅（SiO2)化學(xué)耗氧量CODMn電導(dǎo)率（25）S/cm游離CO22設(shè)計方案的選擇 該系統(tǒng)除灰采用干式除灰，循環(huán)水排污水的重復(fù)利用率很低，為了節(jié)水節(jié)能，要求循環(huán)水在高濃縮倍率下運行。 當(dāng)濃縮倍率為5倍時，計算的循環(huán)水的郎格利爾飽和指數(shù)為3.74、雷茲納穩(wěn)定指數(shù)為1.58。可以判斷出循環(huán)水處于嚴(yán)重的結(jié)垢狀態(tài)。因此，必須對循環(huán)水補充水進行適當(dāng)?shù)奶幚?，才能使凝汽器處于良好的運行狀態(tài)。2.1常用防垢方法 單純加硫酸處理：在循環(huán)水補充水中加入H2SO4，利用H2SO4中和水中堿度的方法來保證循環(huán)水的穩(wěn)定運行。 加硫酸和穩(wěn)定劑處理：先在循環(huán)水補充水中加入一定量

4、的H2SO4，使補充水的堿度降到一定程度，再利用加水質(zhì)穩(wěn)定劑來保證循環(huán)水穩(wěn)定運行。? 石灰處理：向澄清池中投加石灰乳，使水中的堿度和碳酸鹽硬度降低，不產(chǎn)生CaCO3結(jié)垢。 全部弱酸樹脂處理：利用弱酸陽離子交換樹脂除去水中碳酸鹽硬度和部分堿度。使循環(huán)水中的硬度和堿度降低。再用緩蝕劑來防止循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕。部分弱酸樹脂處理：將一部分補充水采用弱酸樹脂處理，加入穩(wěn)定劑進行穩(wěn)定處理，以保證循環(huán)水中的碳酸鹽不結(jié)垢。該方法也叫“部分弱酸樹脂和穩(wěn)定劑聯(lián)合處理系統(tǒng)”。?2.2常用防垢方法的比較 對于方法，由于大多數(shù)工程的冷卻塔環(huán)境類別屬于類，允許循環(huán)水中的SO42-含量到500mg/L1，超過時就會對其混凝土

5、產(chǎn)生中等腐蝕。該系統(tǒng)一般宜控制循環(huán)水中SO42-含量小于1500mg/L。補給水中SO42-含量為108.0mg/L，經(jīng)計算，如果采用方法和，循環(huán)水中SO42-含量將大于1500mg/L，補給水SO42-含量高的系統(tǒng)不適合采用“加酸處理”方案。對于方案，由于系統(tǒng)復(fù)雜，運行環(huán)境差，管道容易堵塞，計量系統(tǒng)自動化較難實現(xiàn)。因此，明顯不適合運行人員少、自動化水平高的大容量機組采用。 因此，經(jīng)濟可行的處理方案只有全部弱酸樹脂處理系統(tǒng)，部分弱酸樹脂處理系統(tǒng)。 3弱酸樹脂處理方案的確定 3.1全部弱酸樹脂處理系統(tǒng) 3.1.1對水質(zhì)的適用性 根據(jù)有關(guān)資料2詳細(xì)計算后知，控制弱酸樹脂交換器平均出水鈣離子含量為0

6、.670mmo歟疞時，平均堿度為0.17mmol/L。如以這樣的出水水質(zhì)做循環(huán)水補充水，當(dāng)循環(huán)水濃縮倍率為5時，循環(huán)水朗格利爾指數(shù)為0，雷茲納指數(shù)為7.7。這說明循環(huán)水的碳酸鹽是處于穩(wěn)定狀態(tài)。 當(dāng)弱酸離子交換器平均出水堿度為0.17 mmol/L，據(jù)有關(guān)資料計算后知，雙流弱酸床如上層樹脂裝填高度為1000，下層樹脂裝填高度為1300，上層樹脂工作交換容量就為2000 mol/m3（D113樹脂）。 關(guān)鍵的問題是，在實際運行中，要想使循環(huán)水處于既不結(jié)垢、又不腐蝕的狀態(tài)是比較困難的。這可以從郎格利爾指數(shù)和雷茲納飽和指數(shù)的控制上看出這一點。理論上郎格利爾指數(shù)為0，雷茲納指數(shù)為6.0時，循環(huán)水處于既不

7、結(jié)垢也不腐蝕的狀態(tài)，但是兩指數(shù)很難同時達到上述條件。另外，全部弱酸處理水中HCO3-/Cl-SO42-（以mg/L計）的比值變得遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1，這很不利于點蝕的控制。因此，如果采用全部弱酸處理水作為循環(huán)水補給水，就應(yīng)輔以加緩蝕劑處理，以控制腐蝕。特別是在機組啟動初期，循環(huán)水濃縮倍率較低時，加緩蝕劑至關(guān)重要。綜上所述，循環(huán)水補充水采用全部弱酸樹脂處理水，技術(shù)上是可行的，只要控制系統(tǒng)在合適的出水水質(zhì)范圍內(nèi)，再輔以普遍采用的緩蝕劑處理來消除腐蝕問題，就能保證循環(huán)水處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)。? 3.1.2優(yōu)缺點比較采用全軟化處理的優(yōu)點是在除去水中堿度的同時也除去了水中部分硬度，從根本上解決了結(jié)垢問題。系統(tǒng)簡單、

8、運行條件好、易于實現(xiàn)自動化操作和控制。缺點是基建投資大、運行費用高、占地面積大。控制不好易發(fā)生腐蝕。廢水排放量大，約為172t/h，使廢水處理系統(tǒng)負(fù)擔(dān)增加、費用增大。3.2部分弱酸樹脂處理系統(tǒng) 3.2.1對水質(zhì)的適用性 依據(jù)水質(zhì)資料及其它有關(guān)資料2。經(jīng)詳細(xì)計算后得知，如將60的弱酸樹脂處理水與40的生水混合，其混合后的水質(zhì)見表3。如以此水作循環(huán)水補充水，循環(huán)水的郎格利爾指數(shù)為.37，雷茲納指數(shù)為3.81，pH值為8.5，碳酸鹽硬度為8.3mmol/L。從指數(shù)上看，該水結(jié)垢較嚴(yán)重，但目前電站循環(huán)水中應(yīng)用的穩(wěn)定劑。能夠?qū)⒀h(huán)水中的碳酸鹽硬度穩(wěn)定在9mmol/L以上。因此，只要加入合適的穩(wěn)定劑，就能

9、使循環(huán)水既不結(jié)垢、也不腐蝕，處于良好的運行狀態(tài)。 另外，該處理方案對循環(huán)水的結(jié)垢和腐蝕平衡的要求，不象全部弱酸處理時那么苛刻3，實際上不結(jié)垢的條件要比2.5高一些，因而水質(zhì)允許在一定范圍內(nèi)波動。另外，點蝕指標(biāo)HCO3-/Cl-SO42-比全部弱酸處理時大很多，這對控制點蝕很有利。 3.2.2優(yōu)缺點比較 采用部分軟化處理的優(yōu)點是系統(tǒng)運行條件好，易于實現(xiàn)自動化。投資和占地面積較之全部弱酸處理系統(tǒng)減少了近20，運行費用也減少34左右運行時水質(zhì)容易控制，安全可靠，廢水排放量小，缺點是較之全部弱酸處理來說，運行操作復(fù)雜一點。3.3兩種方案的經(jīng)濟比較 兩種方案的主要經(jīng)濟指標(biāo)見表4。 表3生水及各系統(tǒng)平均出

10、水、循環(huán)水水質(zhì)對照 項目生水水質(zhì)全部弱酸樹脂處理60%弱酸樹脂處理系統(tǒng)出水水質(zhì)預(yù)計循環(huán)水水質(zhì)系統(tǒng)出水水質(zhì)預(yù)計循環(huán)水水質(zhì)-1)6161-1)1515Ca2+-1)67221-1)-1)6868SO42-1)540540NO3-1)100100HCO3-1)CO32-1)00000OH-1)00000CO2-1)SiO2-1)4040-1)pH循環(huán)水穩(wěn)定性判斷飽和pH值pHs郎格利爾指數(shù)0雷茲納指數(shù)穩(wěn)定性嚴(yán)重結(jié)垢稍有波動就腐蝕（加緩蝕劑防腐）結(jié)垢（加穩(wěn)定劑穩(wěn)定） 表4兩種處理方案的主要荊棘指標(biāo) 項目全部弱酸樹脂處理系統(tǒng)60%弱酸樹指處理系統(tǒng)占地面積/m318751500軟化水設(shè)備總動力/（t.h-1)27381643系統(tǒng)總投資/萬元15001200設(shè)備年折舊費/萬元3024年藥品消耗量98%硫酸/t、萬元1932t、115、92萬元水穩(wěn)劑/t、萬元緩蝕劑/t、萬元藥品年消耗費/萬元264系統(tǒng)年耗電量/kWh728000436800年電費/萬元樹脂年填補量/t樹脂年消耗費/萬元系統(tǒng)年增加水耗/t87900052740系統(tǒng)年增加水耗及處理費/（萬元.a-1)年總年運行費/萬元廢物排放廢水排放量/（m3.d-1)41162470-1)14.87(廢水中含CaSO4)8.9