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文檔簡介

1、淺析高濃縮倍率循環(huán)冷卻水處理技術尹 勁,任心果,邢 進(山東兗礦濟三電力有限公司,山東 濟寧272069)摘 要 高濃縮倍率循環(huán)冷卻水處理技術的發(fā)展在我國起步較晚,70年代初,我國引進了循環(huán)冷卻水處理技術它的優(yōu)越性和帶來的經(jīng)濟效益很快被人們公認,并由化工行業(yè)迅速推廣到石化、熱電等其它行業(yè)。特別是80年代后期,高濃縮循環(huán)冷卻水處理技術得到了突飛猛進的發(fā)展,應用范圍越來越廣泛。本文對高濃縮倍率循環(huán)冷卻水處理技術進行了詳細的闡述。 關鍵詞 高濃縮倍率 循環(huán)冷卻技術火電廠高濃縮倍率循環(huán)冷卻水處理技術是指循環(huán)冷卻水的濃縮倍率達到3及以上的處理技術。遵照1998年國家電力公司下達的火力發(fā)電廠節(jié)約用水的若干

2、意見要求,循環(huán)冷卻水的濃縮倍率,根據(jù)不同水質(zhì)、凝汽器管材、通過試驗并經(jīng)技術經(jīng)濟分析比較后確定。各種循環(huán)冷卻水處理方案一般應達到以下效果:(1)加防垢防腐藥劑及加酸處理,濃縮倍率應在3左右;(2)采用石灰處理,濃縮倍率應在4左右;(3)采用弱酸樹脂等處理方式,濃縮倍率應在4以上。這些指示條文,充分說明了未來的火電廠循環(huán)冷卻水處理技術將朝著節(jié)水、節(jié)能、滿足環(huán)境保護要求等幾方面來發(fā)展。通過近年來循環(huán)水管理控制方面的運行經(jīng)驗,結(jié)合當前循環(huán)冷卻水處理技術發(fā)展實際,特談談對高濃縮倍率循環(huán)水處理技術在濟三電力的應用實際。1 濟三電力有跟公司循環(huán)水系統(tǒng)資料l.l循環(huán)水系統(tǒng)工況資料 冷卻水溫:設計水溫:夏季33

3、,春秋季20,冬季15平均最高水溫:27最高水溫:33循環(huán)倍率:57.9(THA工況凝汽量)冷卻管內(nèi)設計流速:2m/s清潔系數(shù):0.85凝汽器汽側(cè)進口允許最高溫度:80凝汽器循環(huán)水允許溫升(設計工況):9.6循環(huán)水處理方式:加酸、加緩蝕阻垢劑、加殺菌劑。機組負荷:135MW凝汽器材質(zhì):不銹鋼TP306L循環(huán)水系統(tǒng)管道和其他換熱器殼體材質(zhì):碳鋼1.2補給水原水水質(zhì)及分析 原水水質(zhì)見表1。 從上述水質(zhì)分析評價可以看到,濟三電力公司補給水原水水質(zhì)屬結(jié)垢性水,水質(zhì)在沒有任何濃縮的情況下,就具有中等結(jié)垢傾向,因此隨著濃縮倍率的提高,其在換熱系統(tǒng)上的結(jié)垢傾向?qū)⒃絹碓絿乐?,這將嚴重影響凝汽器的傳熱效率。2

4、電廠凝汽器換熱管結(jié)構(gòu)機理 循環(huán)冷卻水通過凝汽器換熱后循環(huán)水溫上升,回到冷卻塔中噴淋散熱,部分水分蒸發(fā)而使水溫下降,在循環(huán)過程中使水中的一部分碳酸氫根離子變成碳酸根離子,同時PH值上升,含鹽量增大,這樣就造成碳酸鈣在水中的量逐漸增多,超過它的溶解度,以過飽和的狀態(tài)存在于水中,而循環(huán)冷卻水要實現(xiàn)高濃縮倍率運行,必然在高含鹽量條件下運行,鹽類溶液結(jié)垢物質(zhì)(如:CaCO3)有一個逆著溶解度曲線的問題,也就是說,結(jié)垢的碳酸鈣物質(zhì)的溶解度隨著水溫的上升而下降。水的溫度在傳熱表面或其附近時,大于在大部分系統(tǒng)中的溫度,在這些區(qū)域中,某些物質(zhì)(如:CaCO3、CaSO4·2H2O、SiO2等)的溶解度

5、是很小的,而這些物質(zhì)就趨于沉淀和結(jié)垢。高濃縮倍率運行下的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)主要特點為結(jié)垢物質(zhì)過飽和度增大,含鹽量增大,此時水溶液的比重、粘度(流動性)也有變化;另外一特點,就是受空氣中不溶的懸浮固體物顆粒影響也較敏感,結(jié)垢趨勢增大,這就是經(jīng)常檢查管子時發(fā)現(xiàn)有污垢的原因,高濃縮倍率運行循環(huán)冷卻水系統(tǒng)污垢沉積更突出。3抑制結(jié)垢機理探討要提高循環(huán)水濃縮倍率,通常有以下幾種途徑:循環(huán)水補水加硫酸降堿度、循環(huán)水弱酸陽床處理、循環(huán)水加藥控制硬垢的生成等多種方法配合;使用阻垢劑是其中最常用的方法之一,關于阻垢劑對鈣垢的抑制作用的機理,可分為下面三種類型,第一種為低劑量效應;第二種為分散作用;第三種為晶格畸變作用

6、。 碳酸鈣晶體為正六面體,加了阻垢劑后,使CaCO3,晶體均發(fā)生了畸變,抑制了晶體的生長速率,畸變程度越嚴重,阻垢效果就越好,發(fā)生畸變后,CaCO3晶體顆粒越不規(guī)則,越不易沉淀形成硬垢,起分散作用的阻垢劑主要表現(xiàn)在防垢官能團上有差異,對Ca2+、Mg2+等離子有極好的絡合能力,并對這些鹽類也有很好的去活化作用,而且能和已形成的CaCO3晶體中的Ca2+進行表面螫合,起到螫合增溶的效果,避免了大顆粒晶體硬垢的形成和沉積,能夠產(chǎn)生嚴重的晶格畸變的作用,能夠使CaCO3顆粒變得非常的不規(guī)則,也就是成垢物質(zhì)最不易沉積和結(jié)垢,所形成的垢疏松,象“雪片狀”的物質(zhì)在冷卻水池被除去。4高濃縮倍率循環(huán)冷卻水處理

7、的現(xiàn)行技術4.1 石灰軟化加酸旁濾加藥處理技術 (1)適用條件 該法適用于嚴重缺水地區(qū),當?shù)啬芄呒兌鹊氖曳?,適合于以暫硬為主水質(zhì)的生水。 該法處理技術較為全面,循環(huán)水濃縮倍率可達45倍。 適合于單機容量為300MW,600MW級的以采用鎂硬含量很少的地下水作水源的火電廠。 該技術非常強調(diào)石灰軟化處理要輔以阻垢劑穩(wěn)定處理和凝汽器連續(xù)膠球清洗,可維持濃縮倍率46運行。 (2)優(yōu)缺點 該處理法優(yōu)點是處理能力大,運行費用稍低。存在問題是投資大,石灰分場供應的石灰粉純度要求高,環(huán)境也差。4.2 100弱酸樹脂交換處理技術 (1)適用條件 該處理法適用于嚴重缺水地區(qū),要求節(jié)水量較多,維持濃縮倍率控制

8、在45,碳酸鹽硬度大于2mmo1L,堿度較高、硬堿比適中的水質(zhì),硫酸根含量較高、水中懸浮物含量小于5mgL的地下水作為火電廠循環(huán)水系統(tǒng)補充水以及硫酸貨源品種和運輸條件具備的電廠。 據(jù)有關資料統(tǒng)計分析可知,在以地下水或自來水為火電廠補充水水源的水質(zhì)中,幾乎所有水質(zhì)的碳酸鹽硬度都大于或等于2 mmo1L,硬堿比為0.81.3的水質(zhì)中占統(tǒng)計水質(zhì)的70,由此可見,該處理法具有普遍適用性。 (2)優(yōu)缺點該處理法技術成熟、運行可靠、操作簡便,易于實現(xiàn)自動化、環(huán)境清潔,倍受青睞。存在問題是投資稍大,設備空間未充分利用,陽床再生工作量大,酸堿耗高,產(chǎn)生的再生廢水量大。4.3硫酸阻垢劑穩(wěn)定處理技術 (1)適用條

9、件 該處理法適用于特定情況下可維持循環(huán)冷卻水濃縮倍率3以上的處理技術,要求節(jié)水量不顯著的缺水地區(qū)火電廠。 (2)優(yōu)缺點 該處理法投資少、占地少、技術條件簡單。缺點是加酸后水中的水硬和中性鹽的含量增多,尤其是當循環(huán)冷卻水中SO42-含量是隨著加酸量而增加,這對高濃縮倍率下運行的循環(huán)水系統(tǒng)是不利的。其次磷酸鹽是菌藻類的營養(yǎng)物,會促進它的生長與繁殖。當采用有機磷系穩(wěn)定劑處理時還存在排出廢水對環(huán)境有污染問題。5硫酸阻垢劑穩(wěn)定處理循環(huán)冷卻水技術在濟三電力的應用實踐 (1)根據(jù)濟三電力公司的循環(huán)水及其補水的水質(zhì)、循環(huán)水系統(tǒng)的材質(zhì)及運行參數(shù),選擇了某廠生產(chǎn)的緩釋阻垢劑進行小型試驗,加藥量控制在14ppm,試

10、驗結(jié)果如下: 靜態(tài)阻垢率 水質(zhì):根據(jù)補水水質(zhì)配制的濃縮5倍的水;試驗溫度:45;試驗周期:24小時 試驗靜態(tài)阻垢率為:97.2 緩釋性能 水質(zhì):根據(jù)補水水質(zhì)配制的濃縮5倍的水;試驗溫度:45;試驗周期:72h 試驗儀器:旋轉(zhuǎn)掛片試驗儀;試驗方法:“HGT215-91”水處理劑緩釋阻垢性能測定的旋轉(zhuǎn)掛片法;掛片線速度:0.5m/s;PH值:自然PH值。 極限污垢熱阻 水質(zhì):根據(jù)補水水質(zhì)配制的濃縮5倍的水;試驗儀器:動態(tài)污垢監(jiān)測儀;進口水溫:45±0.5;傳熱強度:7×435kJm2·時試驗周期:24h;流量:0.5ms。 (2)循環(huán)水采用硫酸阻垢劑處理小型試驗 以補

11、給水原水為試驗用水,用硫酸調(diào)整其堿度為1.5mmol/l,加入緩釋阻垢劑,在45溫度下的試驗臺上進行試驗,在試驗期間測定堿度、Cl-和Ca2+,當B=Cl-Ca2+0.2或有結(jié)垢時試驗結(jié)束。通過試驗,在14ppm阻垢劑劑量下,極限濃縮倍率為5.23。 從試驗結(jié)果可以看出,在用硫酸調(diào)節(jié)補給水堿度為1.5mmol/l靜態(tài)試驗中,加酸后其濃縮倍率可以達到5倍以上,由于靜態(tài)試驗和實際運行狀態(tài)存在差異,因此應將倍率適當控制在5倍以下;又因補給水硫酸根離子比較高,在濃縮倍率較高的情況下,容易形成硫酸鈣垢,應控制(SO42-)×(Ca2+)<5×105(以mgl計算),原水達到5倍時,其數(shù)值為8.55×105,因此實際控制循環(huán)水倍率為3.5左右。6結(jié)語 按照小型試驗的結(jié)果,公司制定了循環(huán)水控制方案,控制濃縮倍率在3.04.0,控制堿度在5mmol/l以下,控制B0.2;經(jīng)機組5年來的運行實踐,循環(huán)水倍率穩(wěn)定控制在3.5左右,機組未發(fā)生一次凝汽器結(jié)垢事故,且污水排放指標穩(wěn)定,滿足了節(jié)水、節(jié)能以及環(huán)保的要求,取得了良好的經(jīng)濟效益和社

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