加酸控制pH工艺在电厂循环水系统中的应用

加酸控制pH工艺在电厂循环水系统中的应用王岽郦和生(中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司研究院,北京102500)摘要介绍了加酸控制pH运行工艺及相应的缓蚀阻垢剂ZH4711-D3YX在燕化公司S电站的应用情况。现场监测结果表明,在冬季运行阶段,适当地提高缓蚀剂的用量,可以更好地控制腐蚀;在夏季运行阶段,釆用pH自动控制系统可以稳定地控制循环水的pH,为提高浓缩倍数提供了保障。S电站循环水系统在夏季的平均浓缩倍数可达6倍以上,节约了大量的新鲜水,每年可节省费用约71.4万元。关键词电厂循环水pH控制浓缩倍数0引言续发展的重要问题。循环冷却水用量在燕化公司的北京是世界上缺水最严重的大城市之一,人均用水总量中占很大比重。因此,提高循环水系统浓水资源占有量不足300m3。近五年来,北京地区旱缩倍数,节约新鲜水用量,对于燕化公司节水减排工情严重供水形势更加严峻,节约用水已成为广为关作的顺利开展具有十分重要的意义注的热点问题。燕化公司地处北京市西南郊,工业燕山地区地下水质普遍较硬,Ca2+一般在和生活用水主要依靠抽取地下水和引入外部地表水300mg/L以上;外引拒马河水属中等硬度水,Ca2+源补给。作为特大型石油化下联合企业,燕化公司为110~150mg/L。以上述水源为补水的循环水系用水量巨大,水资源短缺已成为制约燕化公司可持统,若要提高浓缩倍数,就必须采用加酸控制pH运两级电吸附处理T艺总产水率为85.8%,浓排氟离子有比较明显的去除效果。水量降至进水量的14.2%达到减少浓排水的目的(2)从试验过程可以发现废水中的杂质对设5技术经济分析备有影响,需要进行预处理。但与其他除盐工艺相以处理2.2m3/h水量计,EST系统电耗为比较,预处理工艺简单。1.491kW·h/m3,即11336元/a,预处理设备更换(3)电吸附出水水质可以达到回用水水质标费用为100元/a,核心设备维护费用为100元/a,总准,系统运行稳定、设备简单、自动控制程度高。从运行费用为11536元/a,在保证系统的出水水质的目前此技术在其他行业废水除盐中的应用来看,电情况下,运行费用为0.61元/m3。吸附技术是一种适用于工业回用水除盐的工艺,是由于该试验装置未配置功率因素补偿装置,实种非常有前景的除盐工艺方法。际运行时功率因素在0.6~0.75,无功功率比重较(4)电吸附技术对进水水质有一定的要求,在大,如经过补偿后,实际电耗将在08kW·h/m3左钢铁企业回用水质波动比较大的情况下,需要承受右,运行费用将进一步降低。很大的压力还有待进一步提高抗波动能力。同时6结论与建议与其他除盐工艺相比,在产水率与电导率去除率方(1)经一级处理产水率达到78.4%;平均除盐面有很大发展空间。率达到820%,对水中硬度、氟离子及氯根有较高☆电话:(010)88295019的去除率。电吸附设备连续稳定运行。两级电吸附E-mail:Itshw@tom.com处理总产水率为85.8%,浓排水量降至进水量的文稿日期:2008-04-1114.2%,达到了减少浓排的目的。对硬度、氯离子、修回日期:2008-04-2462给水排水VL34N72008行工艺1-代替原来的自然pH运行工艺2,在表1循环水系统补充水水质指标加酸配方YSW10560的基础上,中石化北京燕山分地下水拒马河水混合水公司研究院针对电厂循环水系统特别开发了新型加111.568.9酸配方ZH4711-D3YX,并于2006年5月开始在燕总硬度/mg/L367.81978265.5化公司S电站现场应用。截至2007年11月,S电总碱度/mg/L228.7178.5191.5站循环水系统运行稳定,浓缩倍数显著提高,收到了CI"/mg/L10.3良好的经济效益和社会效益总铁/mg/L0.031现场条件与监测方法电导率/pS/cm1.1循环水现场概况7.3837S电站循环水系统采用的冷却塔为风筒式双曲现场用氧化型杀菌剂为氯化异氰尿酸,采取分线型;系统保有水量3300m3,循环水量批投加的方式,保持循环水中的余氯在0.1~0.52800m/h,冷却塔进出口温差8~10℃;凝汽器材mg/L。现场用非氧化型杀菌剂为Ss416BF和质为海军铜,中间管路材质为碳钢;系统配有pH自12Ms,每月交替投加1~2次动控制装置,可模拟量调节加酸泵的流量,保持系统1.4现场监测方法pH稳定;旁滤采用纤维过滤器。现场工艺流程见现场监测的内容包括水质监测腐蚀监测和微图1。生物监测。水质和微生物指标的分析方法参照工业循环冷却水水质分析国家标准;现场挂片腐蚀监测方法参照中石化发布的标准方法6。2现场应用效果及分析2.1现场pH控制加酸控制pH运行工艺的内涵在于,通过加酸调节pH,降低循环水的碱度,结合阻垢剂来控制系1冷却塔2集水池3循环水泵4凝汽器5酸罐6加药罐统的结垢;通过加入性能优异的缓蚀剂结合专用的7pH检测探头8pH控制器9加酸泵10加药泵11纤维过滤器分散剂来控制系统的腐蚀;其最终目的是为了图1S电站循环水现场工艺流程循环水的浓缩倍数,节约补充水的用量。只有合理与燕化公司内其他循环水系统相比,S电站循地选择循环水的pH,充分地发挥缓蚀阻垢剂的效环水系统的运行有一定特殊性。基于合理利用能源能,才能实现对循环水系统的最优控制。2007年S等因素考虑,S电站在夏季(4~10月)运行1汽机电站循环水pH的变化情况见图2。热负荷高,冷却塔出口温差大;冬季(11月~次年3月)运行2汽机,热负荷很小,循环水不经过冷却塔,直接导入集水池冷却。1.2补充水水质循环水系统补水为燕山地区地下水与拒马河水的混合水,其基本水质指标见表11.3水处理药剂及投加方式目昌§國§自§直§现场用缓蚀阻垢剂为ZH471-D3YX,其主要日期成分包括有机磷酸、聚羧酸、唑等。药剂采用自动加图22007年循环水pH的变化药设备连续投加。根据循环水中药剂浓度的变化,从图2可以看出,在冬季运行阶段,由于运行调节加药泵的流量和时间,保持循环水中的总磷在2#汽机,循环水蒸发量很小,水中含有一定量游离控制范围内CO2,pH一般低于8。当循环水稍有浓缩、pH升高给水排水VoL3№7200863时随着补入新鲜水,pH又降低;因此pH呈现较大提高了药剂的投加量,系统腐蚀情况大为好转。可波动。进入夏季运行阶段,运行1#汽机,热负荷增见,在冬季运行2汽机时适当增加循环水中的药剂加,pH很快升至接近饱和水平。随着浓缩过程的浓度,不失为一种简便、直接的方法。由于冬季运行进行,开始加酸控制pH。pH下降逐渐接近控制阶段排污量较小,药剂用量增加并不多,在经济上也值,之后转入正常运行。5~9月上旬系统的pH控是可行的。制一直非常稳定。9月中旬,系统停车检修后重新4月中旬,开始运行1“汽机。开车时进行了基开车,pH经历了一次重新浓缩的调节过程后很快础投加,总磷含量较高。随着浓缩倍数的提高及不回稳。可见现场对pH的调节敏锐且稳定,说明自断排污、补水,总磷含量下降,进入控制值范围。转动控制pH系统可为加酸控制pH工艺的平稳运行正常加药运行后,总磷的控制一直保持在控制范提供可靠保证。围内,运行稳定。S电站目前采用连续加药系统,从2.2现场Ca2+控制循环水中总磷含量的波动来看连续加药方式大大对于加酸控制pH运行工艺,循环水中的Ca2+、优于过去的间歇人工加药方式。碱度、pH和加药量之间存在一定的对应关系。补充水水质与水处理药剂的性能决定了循环水系统能够达到的浓缩倍数,也决定了循环水中Ca2+的控制指控制范围标;同时,Ca2+控制范围又对碱度的控制提出要求,且需要相应的pH加以配合。因此,Ca2+和碱度的控制对于加酸控制pH运行工艺是非常重要的。S电站2007年循环水Ca2+的变化情况见图3。§百昌§§§自馨§42007年循环水系统TP的变化2.4浓缩倍数变化由于S电站循环水系统运行的特殊性,在冬季和夏季运行阶段分别执行了不同的浓编倍数控制指标。冬季运行阶段,要求浓缩倍数达到2。采用加§昌§§自髫營望§酸控制pH工艺后,在夏季运行阶段,要求浓缩倍数日期大于5。2007年,S电站循环水系统浓缩倍数的变图32007年循环水Ca2+的变化化情况见图5。由图3可明显看出,在汽机运行的不同阶段,循环水中Ca2+的变化趋势。冬季运行阶段,循环水系夏季控制指标统热负荷小,浓缩倍数低,Ca2+也较低。进入夏季运行阶段,热负荷增加,Ca2+很快升至控制值,并控4}冬季控制指初制在900~1000mg/L,运行稳定。通过加酸控制pH,碱度也保持在控制范围内,波动很小§昌意§§髫望§2.3循环水中磷含量的控制图4为2007年循环水系统TP变化情况。如图52007年循环水系统浓缩倍数变化图4所示,在2007年初的一个半月内,循环水缓蚀如图5所示,在冬季运行阶段,循环水浓缩倍阻垢剂按照预定的总磷控制范围投加,系统出现数基本达标。进入夏季运行阶段,热负荷增加后浓了腐蚀速率持续升高的现象,应为Ca2+、碱度较缩倍数很快超过5,并在6左右运行。自9月开始低,循环水腐蚀性较强所致。冬季运行阶段后期,补充水全部改用地下水,Ca2达到200mg/L以上,64给水排水v34M7200较之前的混合水提高了25%。为了保证循环水系用加酸控制pH运行工艺后,每年用于加酸和缓蚀统的稳定运行,采取了以Ca2+控制排污的方案,浓阻垢的成本增加不足1万元。在夏季运行阶段,缩倍数有所降低,多数情况下不足5。浓缩倍数平均可达6以上。以此计算,S电站每月2.5腐蚀监测结果可节约补充水9360m3。夏季运行阶段的7个月图6为循环水系统腐蚀速率监测结果。从图6间,共可节约新鲜水65520m3,同时减少排污可以看出,1月碳钢试片的腐蚀速率超标(中石化标65520m3。若按新鲜水费用4.1元/m3、排污费准要求小于0.075mm/a),是由于当时系统浓缩倍用6.8元/m3计算,在加酸控制pH运行工艺后,S数较低,循环水腐蚀性较强所致。2月增加循环水电站每年可节约用水费用约71.4万元,经济效益药剂投加量后,腐蚀得到较好的控制,其后再未出现显著腐蚀速率超标现象。图6表明,黄铜试片未出现腐4结论蚀速率超标现象,说明现场用缓蚀剂对铜材凝汽器(1)加酸控制pH运行工艺及相应的缓蚀阻的腐蚀控制良好。垢剂zH4711-D3YX适合电厂循环水系统的高浓z碳钢10006缩倍数运行,可节约大量的新鲜水,经济效益口黄钢显著。(2)冬季运行2#汽机阶段,适当增加水中缓蚀0002阻垢剂的浓度,可很好地控制系统腐蚀;夏季运行閣团1汽机阶段,采用pH自动控制系统和连续加药方式可保证系统的运行更加稳定。图62007年循环水系统腐蚀速率监测结果参考文献2.6现场微生物控制1李培元火力发电厂水处理及水质控制.北京:中国电力出版社,图7所示为每月一次对细菌总数的抽检结果。1999.677~679由于取样的随机性,检测结果可能与现场实际运行2周本省.工业水处理技术.第2版北京:化学工业出版社情况存在较大误差。仅就结果来看细菌总数的超3李本高,李丽南,杨世昌高硬度高碱度循环水处理方法比较石标率达到50%,说明现场对细菌的控制还需要加强。由于现场比较注意旁滤的使用,循环水的浊度4王征,李本高高硬度高碱度循环冷却水加酸处理过程的腐蚀控一般都在10mg/L以下。细菌多处于分散状态,难制.石油化工廣蚀与防护,2001,18(2);48~50以形成菌胶团,所以现场并没有发生过粘泥滋生的5付永胜,王志,郦和生应用YSw105处理高硬度高碱度循环水.石化技术,2007,14(1):1~4现象。6姜琳,鄙和生,王岽,等.含氨氮污水回用于循环冷却水的技术工业水处理,2007,27(4):28~307中化化工标准化研究所中国标准出版社第二编辑室.化学工业标准标准汇编一水处理剂与工业用水水质分析方法2003.北京:中国标准出版社,2003.461~8598中国石油化工总公司生产部发展部冷却水分析和试验方法.安庆:安庆石油化工总厂信息中心,1993图7循环水系统细菌总数监测结果☆电话:(010)803448453经济效益分析E-mail:wangdong02.yssh@sinopec.comS电站原来采用自然pH运行工艺,在补充水收稿日期:2008-04-01水质基本相同的条件下浓缩倍数只能达到3。采修回日期:2008-04-29给水排水vo34N7200865