《寧夏電力》2014年第2期[電廠化學(xué)]提高循環(huán)水濃縮倍率,優(yōu)化水質(zhì)的方法金鑫(寧夏英力特化工股份有限公司， 寧夏石嘴山753202)摘要:針對(duì)黃河水系循環(huán)冷卻水水質(zhì)惡化,給系統(tǒng)帶來結(jié)垢、腐蝕、粘泥和菌藻等問題,通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),選擇合適的水質(zhì)穩(wěn)定劑聯(lián)合加酸處理,控制循環(huán)水堿度，使循環(huán)水系統(tǒng)中的腐蝕與結(jié)垢現(xiàn)象趨于最小。大大節(jié)約了水資源,取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)果表明:通過選擇合適的水質(zhì)穩(wěn)定劑聯(lián)合加酸處理,將黃河水系循環(huán)水濃縮倍率提高到5~6倍是可行的。關(guān)鍵詞:循環(huán)水;優(yōu)化;濃硫酸投加; 堿度;濃縮倍率中圖分類號(hào): JK223.51文獻(xiàn)標(biāo)志碼: B文章編號(hào): 1672- -3643(2014 )02-0067-05有效訪問地址: http :/x.doi.org/103969/.issn.1672-3643.2014.02.016Methods of improving circulation water enrichment factor and optimizing water qualityJIN Xin( Ningxia Yinglite Chemical Industry Co.，ILtd, Shizuishan Ningxia 753202, China)Abstract: In view of circulation cooling water-quality deterioration for Huanghe River, caused theproblems of scaling，corrosion, adhering mud and phycomycete for the system. By field test selectsappropriate water quality stbilizer combined acid adding treatment， controls circulation wateralkalinity to make scaling and corrosion tend to be minimum. The results show that it is feasible toimprove 5 to 6 times of circulation water enrichment factor by selecting approprlate water qualitystabilizer combined acid adding treatment with water resources saving and obtainment of certaineconomic benefits.Key words: circulation water; optimization; concentrated sulfuric acid adding; alkalinity;enrichment factorDOI: 10.3969/j.issn.1672-3643.2014.02.016寧夏英力特化工股份有限公司熱電分公司心企業(yè),公司始建于2005年,于2006年正式投產(chǎn)(以下簡(jiǎn)稱英化熱電公司)是國電英力特能源化工發(fā)電。2臺(tái)150MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，主要擔(dān)負(fù)著國集團(tuán)股份有限公司石嘴山工業(yè)園的鏈?zhǔn)疆a(chǎn)業(yè)的核電英力特集團(tuán)石嘴山工業(yè)園區(qū)各企業(yè)的供電、供收稿日期: 2014-01-14作者簡(jiǎn)介:金鑫( 1981),男,工程師,從事電廠化學(xué)專業(yè)技術(shù)工作?！秾幭碾娏Α?014年第2期提高循環(huán)水濃縮倍率,優(yōu)化水質(zhì)的方法熱、供除鹽水的重任。英化熱電公司通過現(xiàn)場(chǎng)試中的co3?和Ca2*含量超過水處理藥劑有效控制的驗(yàn)，采用對(duì)循環(huán)水進(jìn)行加酸處理，控制循環(huán)水堿范圍極限后,循環(huán)水系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)垢趨勢(shì)。度,優(yōu)化循環(huán)水水質(zhì),提高循環(huán)水的濃縮倍率等方英化熱電公司的環(huán)境狀況，按照循環(huán)水處法,達(dá)到了節(jié)約用水的目的。理方法，在自然pH值下進(jìn)行循環(huán)水水質(zhì)的控制,已無法滿足循環(huán)水水質(zhì)要求。其冷卻塔填料1循環(huán)冷卻水的特點(diǎn)會(huì)不斷結(jié)垢污堵,經(jīng)過一定的時(shí)間運(yùn)行后冷卻效率還會(huì)下降,同時(shí)會(huì)出現(xiàn)凝汽器銅管的結(jié)、腐蝕由于水的熱容量大,流動(dòng)性好，用水冷卻物料等問題。可以帶走大量的熱，易于輸送和分配。因此循環(huán)冷表1所示為循環(huán)水系統(tǒng)概況。英化熱電公司卻水是電力生產(chǎn)中不可缺少的組成部分。其熱交污水設(shè)計(jì)為零排放，根據(jù)全廠水平衡設(shè)計(jì)將循環(huán)換形式主要以間壁式換熱器為主，工業(yè)用水冷器水排污作為化水處理系統(tǒng)的補(bǔ)給水，由于循環(huán)水多為列管式換熱器。水冷器熱交換效率的好壞直系統(tǒng)微生物繁殖嚴(yán)重, COD含量較高,大量補(bǔ)充至接影響發(fā)電機(jī)組的效率。在循環(huán)水冷卻系統(tǒng)中,循化水處理系統(tǒng)易造成化學(xué)水處理精處理系統(tǒng)污環(huán)水作為冷卻用水,通過冷卻塔與空氣接觸,進(jìn)行堵，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響化水系統(tǒng)的制水。要想達(dá)到零排熱交換。循環(huán)冷卻水具有以下特點(diǎn)":放,必須減少污廢水的產(chǎn)水量。英化熱電公司廢水(1)由于水的蒸發(fā),大量水分子被空氣帶走,產(chǎn)生量較多且水質(zhì)較差的是化學(xué)水處理反滲透濃引起水中離子濃度的不斷升高，使循環(huán)水的濃縮水及循環(huán)水排污水，其中化學(xué)水處理系統(tǒng)濃水已率不斷升高,從而引起結(jié)垢等問題;供電廠煙氣脫硫工藝系統(tǒng)使用，因此，只要減少了(2 )水中游離及溶解的CO2大量逸散,當(dāng)CO2循環(huán)水排污水量,則全廠的廢水就能夠?qū)崿F(xiàn)零排含量不足以保證重碳酸鹽的平衡時(shí)，使循環(huán)水中放的目標(biāo),從而很大程度節(jié)約了水資源。減少循堿度上升,給水管道和用水設(shè)備內(nèi)就會(huì)形成CaCO,環(huán)水排污量唯一-的辦法就是提高濃縮倍率。對(duì)黃沉淀,引起系統(tǒng)內(nèi)CaCo,結(jié)垢;河水系而言,一-般水處理藥劑僅能將循環(huán)水濃縮(3)水中所含的溶解性氣體、腐蝕性鹽類、酸倍率控制在 3倍左右,最高不能超過4倍,循環(huán).類等電解質(zhì)與金屬接觸時(shí),在電解質(zhì)的作用下，使水排污量超過200m/h，會(huì)造成水資源的極大浪金屬表面析出Fe2*，導(dǎo)致設(shè)備和管道遭到破壞;費(fèi)[2]。(4)空氣中的污染物如塵土、雜物、可溶性氣表1英化熱電公司循環(huán)水 系統(tǒng)概況體及換熱器物料滲漏等均可進(jìn)入循環(huán)水，致使微循環(huán)水量/保有水量/循環(huán)水 溫差1換熱器材質(zhì)(m2h-)C生物大量繁殖，加速金屬的腐蝕;28 00010 000l0HSn70-1b(5)由于補(bǔ)充水帶來或水在循環(huán)使用過程中產(chǎn)生各種微生物、其它有機(jī)物及無機(jī)懸浮雜質(zhì)在3循環(huán)水加酸處理控制分析及控制管道和換熱器表面沉積。點(diǎn)選擇2循環(huán)水系統(tǒng)存在的問題要想減少循環(huán)水排污量，需要提高循環(huán)水濃由于英化熱電公司地理位置及周圍環(huán)境的影縮倍率。而提高循環(huán)水濃縮倍率會(huì)造成循環(huán)水系響,循環(huán)水中溶解的雜質(zhì)很多,運(yùn)行過程經(jīng)過不斷統(tǒng)鹽分濃縮,給系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來極大影響。循環(huán)濃縮，增加了循環(huán)水中的各種離子含量及含通過查閱相關(guān)資料PI及實(shí)驗(yàn)得出，只要將循環(huán)水中鹽量，從而導(dǎo)致循環(huán)水中的堿度(HCO2 、co3- )、的堿度控制在--定范圍內(nèi)，打破循環(huán)水中碳酸鹽Ca2含量的增加,一旦cO3和Ca2含量超過其過飽形成的化學(xué)平衡，使化學(xué)反應(yīng)向著碳酸鹽解析的和度時(shí)就會(huì)發(fā)生CaCO,結(jié)垢析出。特別是循環(huán)水方向移動(dòng),在此基礎(chǔ)上投加穩(wěn)定劑,能夠達(dá)到控制《寧夏電力》2014年第2期提高循環(huán)水濃縮倍率,優(yōu)化水質(zhì)的方法循環(huán)水中碳酸鹽形成的目的。降低堿度的最好辦理藥劑的極限，循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢或腐蝕的危險(xiǎn)性法就是向循環(huán)水系統(tǒng)中投加濃硫酸。將大大增強(qiáng)。循環(huán)水系統(tǒng)加酸處理是目前較為可行的一3.2不同濃縮倍率時(shí)循環(huán)水中離子濃度變化種方法，加酸目的主要是中和掉循環(huán)水中的部表3數(shù)據(jù)是依據(jù)黃河水2009年1月1日~6分堿度,使循環(huán)水中的暫時(shí)硬度部分轉(zhuǎn)變?yōu)橛谰迷?0日平均數(shù)值進(jìn)行計(jì)算得到的,實(shí)際運(yùn)行過程硬度。中的堿度要比理論計(jì)算略低。3.1濃縮倍率和循環(huán)水系統(tǒng)各水量的關(guān)系從表1中可以看出,當(dāng)濃縮倍率為4.0時(shí)循環(huán)從表2中的計(jì)算數(shù)據(jù)可以看出，蒸發(fā)損失水水中Ca*+全堿度(以CaCO,計(jì))就達(dá)到1404mg/L,量是無法控制的,夏季相對(duì)較大,冬季相對(duì)較小;此時(shí)已經(jīng)超過水處理藥劑有效控制的極限，目前非蒸發(fā)損失水量是可以控制的，非蒸發(fā)損失水量較好的水處理藥劑控制循環(huán)水中堿度極限為通常有排污損失、風(fēng)吹損失、管網(wǎng)泄漏損失及其它13.0 mmol/L。 如果濃縮倍率達(dá)到5倍以上時(shí),循環(huán)損失。要想節(jié)約用水必須控制好非蒸發(fā)損失水量。水中的Ca2+和堿度將達(dá)到嚴(yán)重過飽和狀態(tài)，此時(shí)提高濃縮倍率是減少非蒸發(fā)水量的有效措施,但更是遠(yuǎn)超過水處理藥劑分散的極限，循環(huán)水系統(tǒng)是也不是濃縮倍率越高越好。在較低濃縮倍率時(shí)，結(jié)垢就成為必然結(jié)果。提高濃縮倍率的節(jié)水效果比較明顯，但當(dāng)濃縮倍3.3循環(huán)水濃縮倍率的控制及加酸量計(jì)算率提高到6倍以上時(shí),再進(jìn)-一步 提高濃縮倍率，節(jié)循環(huán)水系統(tǒng)加酸和水處理藥劑聯(lián)合處理，是水效果就不明顯了。如果濃縮倍率過高,超過水處循環(huán)水系統(tǒng)提高濃縮倍率的有效途徑之- - 。循環(huán)水表2濃縮倍率和循環(huán)水系統(tǒng)各水量的關(guān)系蒸發(fā)損失水量/排污水量/補(bǔ)充水量/濃縮倍率循環(huán)水量(m?h2)循環(huán)水溫差/C您眾小里(m'.h-)(m.h-+).028 00010 0002.0403403.2806.43.003201.6 .134.4537.65.0100.8504.028 000 :80.667.2470.48.057.6460.89.050.4453.6排污水量占循環(huán)水量補(bǔ)充水量占循環(huán)水 不同倍率 下補(bǔ)充水量/濃縮倍率提高時(shí)百分比1號(hào)量百分比/各(m?.d-1)減少排污補(bǔ)充水1.0100001.442.8819 3542-→3201.600.722.1614 5153→467.200.481.9212 9024→533.600.361.8012 0965→620.166.01.736-→713.440.241.6811 2907→89.600.211.6511 0598→97.200.18注:表2數(shù)據(jù)是依據(jù)《工業(yè)循環(huán)水冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T50050--2007標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算,其中與大氣溫度有關(guān)的系數(shù)K取0.168(此值為夏季溫度參數(shù)),并且在計(jì)算過程中忽略了風(fēng)吹、泄漏損失水量,循環(huán)水量?jī)蓹C(jī)組運(yùn)行按照28000m2/h計(jì)算。《寧夏電力》2014年第2期提高循環(huán)水濃縮倍率，優(yōu)化水質(zhì)的方法系統(tǒng)加酸量的計(jì)算,是依據(jù)水處理藥劑在此種水質(zhì)Qm一循環(huán)水 系統(tǒng)補(bǔ)充水量, m?/d。中穩(wěn)定的極限碳酸鹽堿度和極限碳酸鹽硬度,一-般由于每天的補(bǔ)充水量是-個(gè)變化的量，故加加酸后控制循環(huán)水中的堿度略小于其藥劑控制的酸量應(yīng)保持相對(duì)穩(wěn)定，加酸時(shí)同時(shí)觀察循環(huán)水中極限堿度(最佳控制低于極限值1.0mmol/L);加Ca2*的穩(wěn)定情況，保持循環(huán)水中Ca2t穩(wěn)定≥90號(hào)以酸需要中和的堿度就是對(duì)應(yīng)濃縮倍率下計(jì)算的理上,循環(huán)水中的結(jié)垢現(xiàn)象將會(huì)大大降低。論堿度。依據(jù)表2中的補(bǔ)充水水質(zhì)數(shù)據(jù)，取Mr.a=3.6加酸量的計(jì)算有2種方法:按循環(huán)水補(bǔ)充水mmol/L,Mr+=13.0 mmol/L,K=5.0，計(jì)算濃縮倍率5.0量計(jì)算或按排污水量進(jìn)行計(jì)算I。時(shí)的加酸量如下(假設(shè)硫酸為100號(hào)濃度,水處理由于實(shí)際操作過程中循環(huán)水的排污水量是一藥劑控制循環(huán)水中的極限堿度13mmol/L(此值一個(gè)動(dòng)態(tài)變化過程，準(zhǔn)確計(jì)算比較困難;所以按補(bǔ)充般是通過試驗(yàn)確定的)):水量計(jì)算加酸量比較常用，也比較科學(xué)。m-=49(3.6-13二)12 000.10~=705.6(kg)3.3.1首 次加酸量的計(jì)算正常運(yùn)行時(shí)依據(jù)濃縮倍率計(jì)算加酸量，實(shí)際初次處理時(shí),第- -次加酸量計(jì)算:的加酸量應(yīng)略低于理論計(jì)算的數(shù)值4。不同濃縮倍，Vo (M-n"K-M-1.0)49m~i 000ε率下循環(huán)水中的加酸量及節(jié)水費(fèi)用比較見表4。式中:m- -加酸量,kg;通過表4可以看出，為有效控制循環(huán)水系統(tǒng)v-循環(huán)水系統(tǒng)保有水量,m';的結(jié)垢趨勢(shì),濃縮倍率在7.0時(shí)每天的加酸量應(yīng)為ε一工業(yè)濃硫酸純度，- - 般98%;1 043 kg,濃縮倍率8.0時(shí)每天的加酸量應(yīng)為1138 kg,Mr,8-補(bǔ)充水碳酸鹽堿度,mmol/L;濃縮倍率達(dá)到9.0以上時(shí),并且節(jié)水量也較少,加M.-藥劑穩(wěn)定的極 限碳酸鹽堿度,mrmol/L;酸就不經(jīng)濟(jì)了。即使倍率8.0時(shí)仍然必須保證有K一濃縮倍率;58 m/h的排污水量。考慮到系統(tǒng)的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)49- -H2SO,的摩爾質(zhì)量,g/mol。運(yùn)行，控制循環(huán)水濃縮倍率在5~6倍為最佳選擇。初次加酸應(yīng)按照上述公式進(jìn)行計(jì)算，藥劑穩(wěn)定的極限碳酸鹽堿度按10 mmolL計(jì)。4優(yōu)化后的效果3.3.2正常處理時(shí)的加酸量的計(jì)算正常處理時(shí),在補(bǔ)充水中加入硫酸的量,按下(1)通過對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行緩蝕阻垢劑聯(lián)合式計(jì)算:加酸處理,為了保證系統(tǒng)不發(fā)生腐蝕，自2010年以來控制循環(huán)水濃縮倍率在5~6倍，在原有基礎(chǔ)m2=生(Mr.n-M-1 -)Q.10-3N上將循環(huán)水濃縮倍率提高了2倍。在機(jī)組大修期式中:m2補(bǔ)充水中硫酸加入量,kg;間對(duì)循環(huán)水冷卻塔填料及凝汽器銅管進(jìn)行抽管檢表3不同濃縮倍率時(shí)循環(huán)水中離子濃度變化(理論計(jì)算)Ca?*+ 全堿度(以濃縮倍率(K)堿度(mmol.I1) Ca*/(mg.L+) Mg*(mg.L- ) .CI/(mg. I)電導(dǎo)率/(μs.cm") CaCo, 計(jì))(mg.L-)3.668.5435.52112.677823512.7.2137.0871.04225.341 5647023.10.8205.62106.56338.0123464.14.4274.16142.08450.683 1285.1177.60563.353 9101 7556.21.6411.24213.12676.024 6922 1067.25.2479.78248.64788.695 4742 4578.0548.32284.16901.366 2562 8089,32.4616.86319. 681014.07 0383 159《寧夏電力》2014年第2期提高循環(huán)水濃縮倍率,優(yōu)化水質(zhì)的方法表4不同濃縮倍率下循環(huán)水中的加酸量及節(jié)水費(fèi)用比較(理論)不同倍率下循環(huán)水中控循環(huán)水加酸循環(huán)水量/排污水量/補(bǔ)充水量/堿度濃縮倍率制極限堿度1中 和堿度1(m2.h2)(m'.h7)(m2.h7)(m'.d+)(mmol'L1)(mmol'L-)( mmol'Lt)1.028 00010 000100008.6122.403.20.2I23.201.6060414 51510.824.134.4012 9024.4l22.45.100.8050412 096186.80.6411 61221.69.67.67.2047011 29025.213.28.57.6046011 05928.816.89.50.4010 88632.420.4夏季不同濃濃縮倍率提濃縮倍率要 中和堿度1補(bǔ)充水中需每噸水硫酸縮倍率下加 每 天加酸費(fèi)高時(shí)每天節(jié) 每天 節(jié)水費(fèi)效益元使用量/g酸量1用元(mmol'L~)(kg'd-)(m'd1)1.0.629374299.21 612.85 080.34 781.111062 538.92 042.11.6910728831 521.4739.41 043834.4221 014.3179.92.11021 138910.4230724.5-185.99.02.271111 209967.2172541. 8; -425.4 ;注:濃硫酸價(jià)格按400元/t計(jì);水費(fèi)按2.46元It計(jì);效益=節(jié)水費(fèi)用-加酸費(fèi)用。查,發(fā)現(xiàn)冷卻塔填料的結(jié)垢明顯減少,凝汽器銅量,是安全可靠的。管表面有致密的氧化膜，幾乎看不到腐蝕和結(jié)垢(3)優(yōu)化方法在保證循環(huán)水系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)形態(tài)行的基礎(chǔ)上，大大節(jié)約了水資源,取得了很大的經(jīng)(2 )通過提高濃縮倍率,在原3~4倍濃縮倍率濟(jì)效益。為黃河水系高濃縮倍率下循環(huán)冷卻水系的基礎(chǔ)上,每年節(jié)約水量達(dá)63.5萬t,取得了極大統(tǒng)的運(yùn)行控制提供 了經(jīng)驗(yàn),具有一-定的指導(dǎo)意義。的經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn):5結(jié)論[1] 劉玉疇，淺議循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理[J].南京有色金屬設(shè)計(jì)院.(1)通過水質(zhì)分析、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),采取水質(zhì)穩(wěn)定[2]齊冬 子.敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的化學(xué)處理(第二版)[M]北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2005.劑聯(lián)合加酸處理，有效解決了冷卻塔填料污堵中華，人民共和國工業(yè)部.工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)問題。范[M].北京:中國計(jì)劃出版社.2007.(2)提高并控制循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍率在5~4] 周本省.工業(yè)水處理技術(shù)(第二版)[M]北京:化學(xué)工6倍之間,通過加酸將循環(huán)水堿度控制在12 mmol/l業(yè)出版社,2002.左右,根據(jù)水質(zhì)適當(dāng)調(diào)整緩蝕阻垢劑中BTA的含