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[循环水处理]山东电网循环水处理现状及分析
发布时间:2009/6/10  阅读次数:1032  字体大小: 【】 【】【
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山东电网循环水处理现状及分析


                                                                  

1    山东电网循环水处理情况
        山东电网局属厂中有15家电厂冷却水采用敞开式循环冷却方式。近十年来循环水处理方式相对稳定,基本解决了生产中引起的循环水结垢、铜管腐蚀的问题。但在循环水处理水平的提高上仍有潜力,特别是当今世界水资源日趋紧张,节水已成为各个国家面临的一个严峻的课题。可以说,通过多年来的努力,使循环水处理技术更加进步,同时也推动了电厂节水工作的开展。
1. 1    浓缩倍率控制
        在内陆电厂中,循环冷却水量是很大的,一般在8000到12000m3/h每100MW。因此循环水的补水量和排污量是比较可观的。在近十年来,循环水的防腐防垢工作是在稳定循环水处理技术的同时,努力提高其浓缩倍率。通过水质分析和模拟试验,对各个电厂循坏水采取了针对性的处理方案。多方采纳了新型有效的稳定剂,使碳酸盐垢和微生物粘泥得到有效的控制。目前山东电网各厂循环水的浓缩倍率平均按近2. 5倍。表1为部分厂1994--1995年补充水水质及循环水浓缩倍率控制情况。由表1.可见,全年运行下来浓缩倍率在2. 07-2. 85。由于各厂水质的差别,及现代工业的发展和水资源的短缺,水质变差水量减少。但是稳定剂不断改型,仍保证了浓缩倍率不断的提高。
1.2    稳定技术有显著进步
        循环水在铜管内流速高达1. 5 - 3. 0m/ s,水温在出口不高于55℃。虽然传热条件很严格,热流量达到167到209MJ /m2h,总传热系数为1500~3000kcal/m2h℃。1744-3390Wm2K,然而在电力系统中,设计的污垢系数要比石化系统和一般化工厂中的换热器污垢系数(0. 0004 - 0. OOO6m2h℃/kcal)小的多,在0.00005一0. 0002m2h ℃ /kcal。因此这种严格的传热条件会导致凝汽器结垢。虽然冷却水的高流速和低温可以有效防止结垢,但仍然要加入适当的阻垢剂,以保证凝汽器的传热效率。在山东电网各厂循环水处理都采用加稳定剂的方法,这包括三聚,PAA, ATMP, HEDP,近年来又发展了复配型稳定剂,利用稳定剂的协同效应,提高了其对水质的稳定性能,且可以根据水质特点有针对性的选择稳定剂配方。
        所以说在我省,稳定剂主要仍采用ATMP和HEDP等有机磷系列,复配型稳定剂使用刚刚起步.现已在南定电厂和白杨河电厂开展了一些工作,初期运行状况良好,使该厂浓缩倍率有一定提高。也使电厂生产用水紧张的问题得到一些缓解。
1.3    循环水外部处理方法的应用
        为继续提高循环水浓缩倍率.单独*加入稳定剂已不能很有效的提高防垢效果。因此配合循环水处理工作,相应的外部处理方法也得以发展。石灰处理即可以除去补充水中的绝大多数Ca, Mg离子,辅助加酸后,使这部分水补充到循环水中.从而进一步提高其浓缩倍率,达到稳定的处理效果。在邹县电厂石灰处理工作已进入工业试验阶段。
        弱酸阳离子交换处理循环水的补充水是另一种外部处理方法,即通过弱酸阳离子树脂交换,除掉水中的Ca,Mg离子,防止碳酸盐结垢。一般处理补充水量的40-50%。十里泉电厂新建300MW机组,其循环水即采用了弱酸阳离子交换外部处理系统。经过这种方法处理的循环水浓缩倍率可达5倍运行。

2    高浓缩倍率运行时对循环水处理的影响
2.1    节水
        可以讲循环水防垢、防腐处理工作是为了进一步提高水资源利用率,即节水。根据补充水量、排污水量与浓缩倍率的关系,可以得到不同浓缩倍率条件下的补水率和排污率。表2是假设当蒸发率为1.6%时的补水率和排污率与浓缩倍率的关系。
        由表2可绘出补水率、排水污率与浓缩倍率的关系曲线,见图1.
        由此可见,随浓缩倍率的提高.补水量和排污量相应减小。如K由2提高到3时,补水率由3.2%降到2.4%,可节水25%.由3提高到4时.补水率由2.4%降到2.13%,如果继续提高浓缩倍率,节水率降低,而处理费用将增加较多。因此,根据我省情况,综合经济分析认为浓缩倍率控制在5倍左右是比较适宜的。应当指出的是,在制订节水方案时,必须将冲灰水回收利用和提高循环冷却水系统浓缩倍率结合起来考虑.否则因其相互制约,不能取得节水实效。
2.2    浓缩倍率提高对循环水系统的影响
        为提高循环水浓缩倍率,可以采取加酸加稳定剂复合处理,新型复配阻垢剂及循环水外部处理等方案。但循环水浓缩倍率提高,会引起一系列问题,如结垢、腐蚀倾向增加,处理费用增加,传热系数降低。因为在天然水中溶解有Ca2+, Mg2+ , HC03 ,C032-等成垢离子,由于浓缩倍率增加,引起水中Ca2+与HCO3离子形成CaCO3沉淀,并在凝汽器铜管表面沉积、结晶,因铜管表面PH和温度都比流动水中的值偏高,使铜管表面成为碳酸盐结晶、成垢的主要场所。又因CaCO3导热系数和密度分别为2. Okcal/m. h.℃和1.9,当凝汽器污垢系数为0. 00005m2. h. ℃ /kcal时,允许CaCO3垢的厚度只有0. 1mm。故使用阻垢剂来防止凝汽器结垢引起效益的降低。在加阻垢剂处理的同时,冷却水也需加酸控制pH来防止碳酸盐后。然而阻垢剂的应用可以使加酸量相比未采用阻垢剂处理时的加酸量降低到最小,且避免了只加酸处理时水质的波动和侵蚀性。若单采用阻垢剂处理,处理费用会增加很多,浓缩倍率增加效果不一定很明显,然而却有可能引起产生碳酸盐垢,降低凝汽器传热效益。
2.3生物粘泥的影响
        生物粘泥是由于水中和空气中的微生物、细菌、藻类及这些生物的分泌物、排泄物等在水中形成的粘泥状的污垢。生物粘泥的导热系数估计只有0.4kcal/m. h. ℃,当凝汽器污垢系数设计范围为0.00005到0. 0002m2. h.℃ /kcal时,生物粘泥的允许厚度只有0.02到0. 08mm。这与前面讨论的碳酸盐垢比较可知,生物粘泥的导热系数更小,因此它对凝汽器传热效益的影响更严重。因此,为保证凝汽器的传热效率,生物粘泥的控制是很重要的。
        控制生物粘泥就要在循环水中加杀菌剂。杀菌剂又分为氧化性和非氧住性杀菌剂。最普遍采用的氧化性杀菌剂是氯。在天然水中加氯处理具有极好的杀菌效果,然而当冷却水pH超过8.0以上时,由于次氯酸(HClO)分解使其比例降低,就使杀菌效果下降。溴则即使在水的pH达到9.0时仍显示出有效的杀菌效果,因为这时有杀菌效果的HBrO仍以比较高的比例存在其中。然而由于加澳处理比加氯处理要昂贵的多.目前在大规模冷却水处理过程中还没有普遍采用。我省各厂循环冷却水杀菌灭藻处理大都仍采用加氯的方法。
        因为氧化性杀菌剂在高浓度时会引起金属(铜含金)的腐蚀,它的浓度必须控制的很低。这时,杀菌灭藻效果会不明显,这可以每月加入一到两次的非氧化性杀菌剂来改进对微生物控制的效果。在非氧化性杀菌剂中,有机氮硫化合物和有机溴的化合物已广泛应用于冷却水系统中。
3    高浓缩倍率循环水处理方法
3.1稳定剂处理
        当原水水质较好,浓缩倍率不很高时,或水质中某一项(如SO42-偏高)限制加H2SO4,仅采用稳定剂处理,就可以满足要求。这时,应注意以下因素的影响:从稳定效果看,有机膦为佳,但聚羧酸类药剂具有较好的分散作用。可根据情况采取复合配方。如在白杨河电厂和南定电厂,则分别采用了复配型稳定剂处理,南定电厂水质中因SO42-偏高,只有采用复配稳定剂将循环水浓缩倍率在原有水平上提高了0.4倍。
        复配型稳定剂是近几年发展起来的一种新方法,它充分发挥各种稳定剂的特长,利用它们之间的协同效应,并根据不同的水质去筛选配方。复配型稳定剂的稳定效果要比单一稳定剂的稳定性好,经济效益也较显著。
3.2硫酸一稳定剂复合处理
        当水质较差时,为提高浓缩倍率,采用加酸加稳定剂复合处理方法。通过向补充水中加硫酸,降低其一部分碱度,可使循环水浓缩倍率提高较大。但又要防止单一的硫酸处理,因单一的加酸处理会引起硫酸根过高,形成硫酸钙垢和对混凝土造成侵蚀。同时由于pH偏低和水质波动,对金属材质防腐不利。
        目前我省内陆电厂的循环水多数采用加硫酸加稳定剂复合处理的方法。
3.3石灰处理方法
        石灰处理循环水的补充水,可将补充水中Ca,Mg离子基本除掉,从而大大提高循环水的浓缩倍率。但石灰处理的关键,是要采用高纯度的石灰进行水质处理。石灰处理在我国运行经验不多,但它确是提高循环水浓缩倍率很有效的一种方法。目前我省邹县电厂300M W机组循环冷却水处理,其石灰处理试验工作正在进行过程中。
3.4弱酸氢离子交换处理
        通过弱酸树脂除去生水中钙镁等成垢离子,提高循环水浓缩倍率。这种方案,设备投资偏大.但循环水处理水平及浓缩倍率是相当高的,即它的长期运行效益好。相信随着水资源日益紧张和电厂节水工作日益迫切,这种处理方法会逐渐得到采用。我省十里泉电厂的扩建300MW机组循环水的补充水将采用弱酸阳离子交换处理。
4 循环水中铜管腐蚀问题
        随着循环水浓缩倍率的提高,循环水的含盐量也会相应增加.如补充水的含盐量为500- 1000mg/L,浓缩倍率为4,则循环水的含盐量达2000~4000mg/L,因此必须对金属材质的腐蚀间题给于重视。铜与铜合金是极好的耐蚀材料.在天然水中的腐蚀率很低,但随着pH变化、氯或氯离子浓电的增加,其腐蚀率增加。所以在循环水中加入缓蚀剂来防止凝汽器铜管的腐蚀。
        我省循环水多数采用"碱性处理".即用低浓度的缓蚀剂配合相对较高浓度的阻垢剂来处理高硬度、高碱度的微碱性循环水。在这个系统中,通过加酸来控制循环水pH在9.0左右。并采用在循环水中加入MBT0.5-1mg/L来防止铜管的腐蚀。由于将铜管的防腐、防垢工作结合起来作,在防止铜管腐蚀工作方面取得了较好的效果。
        由于生物污垢有时会导致铜管发生严重的局部腐蚀。因此保持铜管表面的清洁不论对凝汽器的传热效率,还是对防止局部腐蚀来讲,都是很重要的。胶球清洗是除化学杀菌灭藻处理之外,一种有效的方法。胶球清洗进行的正常与否,直接关系到铜管的腐蚀、结垢问题。就我省各厂而言,胶球清洗工作还应继续加强、完善。
5    结语
        根据对我省各厂循环水处理情况分析和循环水处理技术的发展,我省电厂循环处理工作仍有潜力,其浓缩倍率还可以有较大幅度的提高。这些要在试验工作的基础上来进行。只有将循环水的防腐防垢工作做好了,才能将循环水节水工作推进一


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