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行業(yè)新聞

火電廠多水源補水循環(huán)水系統(tǒng)污染分析及應對策略

來源:純水設備??????2020-03-02 10:10:36??????點擊:

蘇州水處理設備http://www.kelidi.net某火電廠循環(huán)水系統(tǒng)有多種補水水源,其中之一為鋁冶煉廠蒸汽凝結水。由于在生產過程中發(fā)生液堿漏入凝結水系統(tǒng),受污染的凝結水又回用補入循環(huán)水系統(tǒng),導致該火電廠循環(huán)水受到污染。通過采取科學合理的應對處理措施,循環(huán)水水質恢復正常,未造成設備腐蝕、結垢等不良后果。

工業(yè)企業(yè)是用水大戶且絕大部分都為工藝冷卻用水。以火電廠為例,循環(huán)冷卻水系統(tǒng)用水量幾乎占整個火電廠用水量的90%以上。目前,越來越多的濕冷火電機組循環(huán)水系統(tǒng)使用再生水等多種水源作為補充水,超純水設備由此循環(huán)水受到污染的風險也同時增大。

循環(huán)水發(fā)生污染后,若處理不當會導致凝汽器和各種換熱器發(fā)生腐蝕和結垢。凝汽器發(fā)生腐蝕會引起冷卻水管穿孔、開裂,從而增加了設備的檢修次數(shù),使設備的使用壽命縮短并使發(fā)電成本增加。而凝汽器結垢會導致?lián)Q熱器的熱交換效率降低,發(fā)電能耗增加,如果需要停機清洗換熱器則經濟損失更大。因此,采用快速有效的應對策略處理循環(huán)水系統(tǒng)的污染非常重要。

1 機組及循環(huán)水系統(tǒng)概況

某火電廠2臺300 MW亞臨界燃煤自備濕冷發(fā)電機組為鋁冶煉廠提供電力和工藝用蒸汽,其循環(huán)水系統(tǒng)以處理后的制藥廢水回用水、地表水以及鋁冶煉廠蒸汽凝結水(以下簡稱凝結水)作為補充水水源,每臺機組補充水量約為500 t/h,其中凝結水水量約80 t/h,其余為處理后的廢水回用水和地表水。循環(huán)水各補充水水質見表1。

 

從表1可以看出,凝結水的水質好于其他2種水源水質,但凝結水易受鋁冶煉廠某些工藝過程的污染。根據(jù)各換熱器材質(見表2),對循環(huán)冷卻水采用加硫酸、水質穩(wěn)定劑和加殺菌劑的方法進行處理。

 

2 循環(huán)水污染情況

2018年3月6日發(fā)現(xiàn)2號水塔循環(huán)水外觀異常,混濁且呈灰白色,而1號水塔水質正常。根據(jù)循環(huán)水外觀及補充水水源分析認為,最大的可能是鋁冶煉廠受污染的凝結水補入了2號水塔,造成整個2號水塔循環(huán)水的污染,鋁冶煉廠反饋信息也驗證了上述分析。

取2號水塔循環(huán)水和凝結水水樣進行分析,發(fā)現(xiàn)凝結水酚酞堿度超過30 mmol/L,循環(huán)水水質主要控制指標也有多項異常(見表3),表明2號水塔循環(huán)水受到了較強堿性物質的污染。循環(huán)水中的COD和氨氮并未超過《污水綜合排放標準》(GB 8978— 1996)要求,分別為36.8、0.1 mg/L。

 

3 循環(huán)水污染應對及處理

在切斷污染源的同時,根據(jù)堿性污染源和循環(huán)水的水質采取了相應措施。(1)加大硫酸和緩釋阻垢劑加入量,降低循環(huán)水結垢風險;(2)加大2號水塔排污量和補水量,將受污染的水盡快置換排出;(3)為避免循環(huán)水中的懸浮物沉積在凝汽器管內,造成凝汽器結垢和垢下腐蝕,連續(xù)運行2號水塔凝汽器膠球清洗系統(tǒng)。

3月7日,對2號水塔循環(huán)水主要水質指標進行了分析(見表4),全堿度降至6.7 mmol/L,水質基本正常,2號水塔循環(huán)水外觀也逐漸恢復正常。

 

4 循環(huán)水污染分析

1)凝結水污染原因分析

鋁冶煉廠部分原材料(氧化鋁)是由粉煤灰提煉而得到。在提煉過程中,粉煤灰和液體氫氧化鈉混合,通過蒸汽加熱發(fā)生反應,可將粉煤灰中的硅脫除,然后進行后續(xù)工藝過程。在脫硅過程中,發(fā)生堿液泄漏到蒸汽凝結水中。將其用作循環(huán)水補水,導致循環(huán)水發(fā)生污染。

2)循環(huán)水污染機理分析

循環(huán)水受到強堿性物質污染后,其堿度和pH大幅升高,懸浮物質量濃度達到500 mg/L(水質正常時懸浮物質量濃度僅為12~20 mg/L)。因懸浮物含量高,導致循環(huán)水外觀呈灰白色。將水中的懸浮物采用X-射線熒光能譜儀進行成分分析,結果見表5。

 

注:各項目數(shù)值均以質量分數(shù)計。

從表5可以看出,懸浮物中存在鋁的化合物,但懸浮物主要成分為鈣、鎂的化合物。常溫下,MgO和H2O的水化反應進行得很緩慢,這是因為MgO和H2O反應生成的Mg(OH)2難溶于水,它包裹在MgO的表面,抑制了MgO和H2O的進一步反應。而CaO的水化反應現(xiàn)象比較劇烈,CaO和H2O反應放出大量的熱,生成白色的沉淀物Ca(OH)2,使溶液變渾濁。

本次泄漏到凝結水中的液體NaOH在水中電離后生成OH-,其與Ca2+結合形成微溶的Ca(OH)2,因此造成了污染后的循環(huán)水外觀呈灰白色。

5 循環(huán)水污染處理策略分析

1)降低堿度

污染后由于循環(huán)水的堿度和pH均升高,水中的Ca(HCO3)2容易轉化成CaCO3沉積在換熱器上。因此必須盡快降低循環(huán)水堿度,以避免凝汽器和其他換熱器結垢。向循環(huán)水系統(tǒng)加硫酸是降低循環(huán)水堿度的主要方法,其可將水中的碳酸鹽硬度轉變成非碳酸鹽硬度(CaSO4)。

2)膠球清洗

連續(xù)運行膠球清洗裝置,對凝汽器管內壁進行撞擊和磨擦,從而達到將凝汽器管內壁泥垢清洗干凈的目的。循環(huán)水水質正常條件下,膠球清洗投運6 h/d即可滿足要求。但在循環(huán)水發(fā)生污染后,懸浮物含量升高、結垢趨勢增大的情況下,連續(xù)運行膠球清洗裝置,可以有效降低懸浮物在凝汽器不銹鋼管沉積的幾率。

6 循環(huán)水污染處理效果評價

1)凝汽器結垢情況

凝汽器真空是表征凝汽器工作正常與否的主要指標,對汽輪機運行的經濟性具有重大影響。影響凝汽器傳熱端差的因素比較復雜,主要包括凝汽器傳熱特性、熱負荷、清潔系數(shù)、空氣量及冷卻水系統(tǒng)特性等。在本系統(tǒng)中其他參數(shù)均沒有變化,因此凝汽器的清潔程度(結垢)是影響凝汽器端差的唯一因素。通過循環(huán)水系統(tǒng)污染前后的負荷、真空及凝汽器端差參數(shù)變化(見表6)基本可以確認凝汽器是否結垢。

 

從表6可以看出,在負荷基本相同情況下,凝汽器真空、凝汽器端差等參數(shù)變化不明顯,因此可以確認,循環(huán)水污染后經處理未造成凝汽器結垢。

2)循環(huán)水系統(tǒng)腐蝕情況

循環(huán)水系統(tǒng)采用加硫酸降低堿度的同時,增加了水中SO42-含量,經檢測循環(huán)水中的SO42-為1 340 mg/L。因為發(fā)生污染時未帶入Cl-,而日常循環(huán)水中的Cl-在400~500 mg/L,因此,(SO42-+Cl-)在1 740~ 1 840 mg/L。由于SO42-質量濃度未超過1 500 mg/L,(SO42-+Cl-)質量濃度小于2 500 mg/L,滿足《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》(GB 50050—2017)中間冷開式系統(tǒng)循環(huán)冷卻水水質標準,故腐蝕在可承受范圍之內。

3)阻垢效果分析

根據(jù)《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》(GB 50050—2017),對于間冷開式系統(tǒng)循環(huán)冷卻水,要求(鈣硬度+總堿度)≤1 100 mg/L。2號水塔循環(huán)水日常鈣硬度+總堿度為900~1 000 mg/L,阻垢效果在合格范圍之內。污染發(fā)生后,采取加酸降低循環(huán)水堿度,使鈣硬度+總堿度下降,由表3可知,鈣硬度+總堿度下降到了915 mg/L,可以降低循環(huán)水結垢的傾向。

7 污染防范措施

1)防止凝結水污染

多水源補水循環(huán)水系統(tǒng)污染源控制是保證循環(huán)水系統(tǒng)安全運行的重中之重,一旦循環(huán)水發(fā)生污染,由于其系統(tǒng)龐大,處理需要較長過程,且處理效果也存在不確定性。鋁冶煉廠粉煤灰提取氧化鋁工藝過程復雜,全工藝過程都需要液堿和蒸汽,因此凝結水受堿污染風險較大。為防止受污染的凝結水影響循環(huán)水,需要鋁冶煉廠加強對凝結水水質的監(jiān)測,凝結水水質不合格時,禁止回用于火電廠循環(huán)水并自動切出。蘇州水處理設備

2)防止循環(huán)水污染

循環(huán)水系統(tǒng)龐大,一旦發(fā)生水質污染,處理難度較大。因此,防止循環(huán)水污染更為重要。可以采取以下措施:

①在各補充水管道上加裝在線監(jiān)測儀表,并設置水質超標報警,聯(lián)鎖關閉循環(huán)水補充水閥門;

②水質異常時及時通知相關企業(yè)協(xié)助查找水質異常原因,廢水處理和凝結水回用企業(yè)也要加強對系統(tǒng)設備的維護,采取技術措施避免類似污染事件的發(fā)生。工業(yè)純水設備, 蘇州水處理設備,蘇州醫(yī)用純水設備 ,醫(yī)用水處理設備。