高浓缩倍率循环水处理技术在火电厂的应用

华北电力技术       2003.9
高海贵   中电国华神木发电有限公司(陕西神木719300)
摘     要：采用弱酸阳离子处理水作为循环冷却水的补充水，通过控制合理的弱酸床失效终点，同时在循环冷却水中添加一定浓度的缓蚀阻垢剂，可有效地提高循环冷却水的浓缩倍率，既可达到凝汽器铜管的防垢防腐，还可达到经济节水的双重效果。
关键词：高浓缩倍率；循环水；火力发电厂
中图分类号：TM621．8   文献标识码：B     文章编号：1003—9171(2003)09—0038—02
收稿日期：2003—07—16

           中电国华神木发电有限公司2×100MW凝汽式发电机组1999年10月份开始试运行，2000年3月份正式投产发电。冷却系统为敞开式循环冷却系统，凝汽器主凝区铜管材质选用HSn70—1，空抽区铜管材质选用B30。电厂地处陕西、内蒙和山西三省交界处的毛乌素沙漠边缘，属严重干旱缺水地区。2002年6月份前只采用弱酸阳离子处理水作为循环冷却水的补充水，未进行加药处理，控制循环水的浓缩倍率在2—4倍，在2001年和2002年机组大小修的检查中，发现凝汽器铜管既有明显的腐蚀现象，又有结垢情况。2002年与华北电力科学研究院有限责任公司合作，对我公司循环冷却水做了动态模拟试验和腐蚀特性试验，从7月份开始对循环冷却水进行了加药处理，控制浓缩倍率6—7倍。经过一年的运行，凝汽器铜管的腐蚀结垢情况得到明显的改善，同时一年可节水约150万t。

1   循环冷却水补充水的处理
           我公司水源为水库水，经混凝澄清和过滤处理后，再经双流弱酸阳离子交换器交换处理，由2台1000m3的水箱蓄水后，补入循环冷却水系统。
       双流弱酸阳离子交换器共3台，型号为SLSY1—3000／350，最大出力为350t/h，采用D113型树脂，硫酸再生，周期制水量可达2．4万m3。弱酸床出水水质特性见图1一图4。
       从弱酸床出水水质特性可以做出如下分析：永硬水经弱酸处理，周期制水水质仍为永硬水；负硬水经弱酸处理后，周期制水水质仍为负硬水；pH值变化相对平稳，没有明显的突变点；硬度和碱度基本相同的水经弱酸处理运行时，在较长一段时间内出水呈酸性，pH值较低，周期制水中含有H2CO3或其它无机强酸，对金属腐蚀性强。从水质分析看，若不能确定弱酸床处理最佳经济失效点，就会造成循环水pH偏低，对碳钢腐蚀问题突出，铁离子含量高还会给铁细菌的繁殖创造有利条件，易加剧金属的局部腐蚀，Fe3+对铜管腐蚀更加剧烈。在2002年7月末进行动态模拟和腐蚀特性试验前，由于弱酸床制水失效终点控制不合理，弱酸床的运行方式控制不当，导致出水水质不稳定，pH值偏低，造成凝汽器铜管的腐蚀和结垢，也对碳钢有腐蚀情况。从2002年7月开始，根据动态试验的结果，参照GB50050一95《工业循环冷却水处理设计规范》对循环水水质的要求，结合弱酸床运行的经济性，经综合分析计算，确定了弱酸床制水最佳失效终点，即控制出水碱度在1．8—2．0mmol／L时为失效终点。同时，根据出水水质特点，为使循环水补水水质基本保持稳定，运行时尽量保持两台弱酸床同时运行，其中控制一台在前半周期运行，另一台在后半周期运行，这样基本能保持水箱混合水的水质稳定，取得了良好的水质运行效果。弱酸床进出水水质对比见表1。

2   循环冷却水加药处理
           在研究弱酸床出水水质特性的基础上，通过动态模拟试验和腐蚀特性试验，确定了循环水在不加药和加药处理两种情况下所能达到的浓缩倍率值。以Δa≤o．2，Δb≤0．2、ΔH≤0．2作为终点判断依据，即Δa、Δb、ΔH接近0．2时，这时所测的暂硬值为极限碳酸盐硬度值；Δb接近0．2时，这时所测的全碱度值为极限碱度值。再由铜管电化学府蚀特性可知，在一定条件下，阻抗Rp值越高，管材的耐腐蚀能力越强。表2为通过电化学方法测出的HSn70—1A、H68、B30在不同介质中的阻抗Rp值。从表2中可以看出，加药处理能大大提高铜管的Rp值。同时考虑了循环水对碳钢的腐蚀和对水泥构件的浸蚀等因素。试验结果得出，不加药时所能达到的浓缩倍率为Kcl-＝3—3．2倍；通过加入一定浓度的缓蚀阻垢剂处理所能达到的浓缩倍率为Kcl-＝6—7倍。
         从2002年7月份起，我公司按试验结果对弱酸床出水进行了有效控制，同时对循环水进行了加药处理。经过一年的运行，凝汽器铜管的腐蚀结垢情况得到明显的改善，系统中的碳钢和水泥构件也无明显腐蚀迹象，同时节水效益非常明显。
         由于我公司凝汽器铜管末盛行硫酸亚铁成膜，且有腐蚀结垢情况，故在加药前进行了预膜处理。预膜处理采用缓蚀阻垢剂、铜缓蚀剂和非氧化性杀菌灭藻剂同时以较大浓度加入循环冷却水系统，维持浓缩倍率在4—4．5倍，持续12天。预膜结束后，转入正常加药运行阶段。正常加药只加缓蚀阻垢剂，由加药计量泵连续投加。水质恶化时添加一定数量的铜缓蚀剂，在夏季循环水茵类、藻类繁殖高峰期投加一定数量的杀菌灭藻剂。循环水正常运行控制水质参数见表3。

3   运行效果及效益
     经过近一年的运行，在今年4月份的机组小修中对凝汽器进行了抽管检查，末发现铜管有明显的腐蚀迹象，也无结垢情况，铜管表面清洁光滑。同时，循环冷却水经过弱酸离子交换处理和加药处理，节水效果非常明显，一年可节水约150万t，水费按2元/t计算，每年可节约水费约300万元，而弱酸离子交换器的运行费用和循环水加药费用合计每年不超过80万元，经济效益显著。对干旱缺水地区，节约宝贵的水资源更具有广泛的社会效益。

4   结   论
       中电国华神木发电有限公司采用弱酸阳离子交换水作为循环冷却水的补充水，同时给循环冷却水中加一定浓度的缓蚀阻垢剂，循环水浓缩倍率可提高到6—7倍。采用此方法，既可使凝汽器铜管的腐蚀结垢得到有效控制，提高了凝汽器的安全运行水平，又可最大限度地节约宝贵的水资源，获得经济效益和社会效益的双丰收。这对水资源缺乏地区的火力发电厂的循环水处理提供了可借鉴的经验。