提高循环水浓缩倍率，优化水质的方法

《宁夏电力》2014年第2期[电厂化学]提高循环水浓缩倍率,优化水质的方法金鑫(宁夏英力特化工股份有限公司， 宁夏石嘴山753202)摘要:针对黄河水系循环冷却水水质恶化,给系统带来结垢、腐蚀、粘泥和菌藻等问题,通过现场试验,选择合适的水质稳定剂联合加酸处理,控制循环水碱度，使循环水系统中的腐蚀与结垢现象趋于最小。大大节约了水资源,取得了一定的经济效益。结果表明:通过选择合适的水质稳定剂联合加酸处理,将黄河水系循环水浓缩倍率提高到5~6倍是可行的。关键词:循环水;优化;浓硫酸投加; 碱度;浓缩倍率中图分类号: JK223.51文献标志码: B文章编号: 1672- -3643(2014 )02-0067-05有效访问地址: 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宁夏英力特化工股份有限公司热电分公司心企业,公司始建于2005年,于2006年正式投产(以下简称英化热电公司)是国电英力特能源化工发电。2台150MW热电联产机组，主要担负着国集团股份有限公司石嘴山工业园的链式产业的核电英力特集团石嘴山工业园区各企业的供电、供收稿日期: 2014-01-14作者简介:金鑫( 1981),男,工程师,从事电厂化学专业技术工作。《宁夏电力》2014年第2期提高循环水浓缩倍率,优化水质的方法热、供除盐水的重任。英化热电公司通过现场试中的co3?和Ca2*含量超过水处理药剂有效控制的验，采用对循环水进行加酸处理，控制循环水碱范围极限后,循环水系统会出现严重的结垢趋势。度,优化循环水水质,提高循环水的浓缩倍率等方英化热电公司的环境状况，按照循环水处法,达到了节约用水的目的。理方法，在自然pH值下进行循环水水质的控制,已无法满足循环水水质要求。其冷却塔填料1循环冷却水的特点会不断结垢污堵,经过一定的时间运行后冷却效率还会下降,同时会出现凝汽器铜管的结、腐蚀由于水的热容量大,流动性好，用水冷却物料等问题。可以带走大量的热，易于输送和分配。因此循环冷表1所示为循环水系统概况。英化热电公司却水是电力生产中不可缺少的组成部分。其热交污水设计为零排放，根据全厂水平衡设计将循环换形式主要以间壁式换热器为主，工业用水冷器水排污作为化水处理系统的补给水，由于循环水多为列管式换热器。水冷器热交换效率的好坏直系统微生物繁殖严重, COD含量较高,大量补充至接影响发电机组的效率。在循环水冷却系统中,循化水处理系统易造成化学水处理精处理系统污环水作为冷却用水,通过冷却塔与空气接触,进行堵，严重时会影响化水系统的制水。要想达到零排热交换。循环冷却水具有以下特点":放,必须减少污废水的产水量。英化热电公司废水(1)由于水的蒸发,大量水分子被空气带走,产生量较多且水质较差的是化学水处理反渗透浓引起水中离子浓度的不断升高，使循环水的浓缩水及循环水排污水，其中化学水处理系统浓水已率不断升高,从而引起结垢等问题;供电厂烟气脱硫工艺系统使用，因此，只要减少了(2 )水中游离及溶解的CO2大量逸散,当CO2循环水排污水量,则全厂的废水就能够实现零排含量不足以保证重碳酸盐的平衡时，使循环水中放的目标,从而很大程度节约了水资源。减少循碱度上升,给水管道和用水设备内就会形成CaCO,环水排污量唯一-的办法就是提高浓缩倍率。对黄沉淀,引起系统内CaCo,结垢;河水系而言,一-般水处理药剂仅能将循环水浓缩(3)水中所含的溶解性气体、腐蚀性盐类、酸倍率控制在 3倍左右,最高不能超过4倍,循环.类等电解质与金属接触时,在电解质的作用下，使水排污量超过200m/h，会造成水资源的极大浪金属表面析出Fe2*，导致设备和管道遭到破坏;费[2]。(4)空气中的污染物如尘土、杂物、可溶性气表1英化热电公司循环水 系统概况体及换热器物料渗漏等均可进入循环水，致使微循环水量/保有水量/循环水 温差1换热器材质(m2h-)C生物大量繁殖，加速金属的腐蚀;28 00010 000l0HSn70-1b(5)由于补充水带来或水在循环使用过程中产生各种微生物、其它有机物及无机悬浮杂质在3循环水加酸处理控制分析及控制管道和换热器表面沉积。点选择2循环水系统存在的问题要想减少循环水排污量，需要提高循环水浓由于英化热电公司地理位置及周围环境的影缩倍率。而提高循环水浓缩倍率会造成循环水系响,循环水中溶解的杂质很多,运行过程经过不断统盐分浓缩,给系统安全稳定运行带来极大影响。循环浓缩，增加了循环水中的各种离子含量及含通过查阅相关资料PI及实验得出，只要将循环水中盐量，从而导致循环水中的碱度(HCO2 、co3- )、的碱度控制在--定范围内，打破循环水中碳酸盐Ca2含量的增加,一旦cO3和Ca2含量超过其过饱形成的化学平衡，使化学反应向着碳酸盐解析的和度时就会发生CaCO,结垢析出。特别是循环水方向移动,在此基础上投加稳定剂,能够达到控制《宁夏电力》2014年第2期提高循环水浓缩倍率,优化水质的方法循环水中碳酸盐形成的目的。降低碱度的最好办理药剂的极限，循环水系统结垢或腐蚀的危险性法就是向循环水系统中投加浓硫酸。将大大增强。循环水系统加酸处理是目前较为可行的一3.2不同浓缩倍率时循环水中离子浓度变化种方法，加酸目的主要是中和掉循环水中的部表3数据是依据黄河水2009年1月1日~6分碱度,使循环水中的暂时硬度部分转变为永久月30日平均数值进行计算得到的,实际运行过程硬度。中的碱度要比理论计算略低。3.1浓缩倍率和循环水系统各水量的关系从表1中可以看出,当浓缩倍率为4.0时循环从表2中的计算数据可以看出，蒸发损失水水中Ca*+全碱度(以CaCO,计)就达到1404mg/L,量是无法控制的,夏季相对较大,冬季相对较小;此时已经超过水处理药剂有效控制的极限，目前非蒸发损失水量是可以控制的，非蒸发损失水量较好的水处理药剂控制循环水中碱度极限为通常有排污损失、风吹损失、管网泄漏损失及其它13.0 mmol/L。 如果浓缩倍率达到5倍以上时,循环损失。要想节约用水必须控制好非蒸发损失水量。水中的Ca2+和碱度将达到严重过饱和状态，此时提高浓缩倍率是减少非蒸发水量的有效措施,但更是远超过水处理药剂分散的极限，循环水系统是也不是浓缩倍率越高越好。在较低浓缩倍率时，结垢就成为必然结果。提高浓缩倍率的节水效果比较明显，但当浓缩倍3.3循环水浓缩倍率的控制及加酸量计算率提高到6倍以上时,再进-一步 提高浓缩倍率，节循环水系统加酸和水处理药剂联合处理，是水效果就不明显了。如果浓缩倍率过高,超过水处循环水系统提高浓缩倍率的有效途径之- - 。循环水表2浓缩倍率和循环水系统各水量的关系蒸发损失水量/排污水量/补充水量/浓缩倍率循环水量(m?h2)循环水温差/C您众小里(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排污水量占循环水量补充水量占循环水 不同倍率 下补充水量/浓缩倍率提高时百分比1号量百分比/各(m?.d-1)减少排污补充水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数据是依据《工业循环水冷却水处理设计规范》GB/T50050--2007标准进行计算,其中与大气温度有关的系数K取0.168(此值为夏季温度参数),并且在计算过程中忽略了风吹、泄漏损失水量,循环水量两机组运行按照28000m2/h计算。《宁夏电力》2014年第2期提高循环水浓缩倍率，优化水质的方法系统加酸量的计算,是依据水处理药剂在此种水质Qm一循环水 系统补充水量, m?/d。中稳定的极限碳酸盐碱度和极限碳酸盐硬度,一-般由于每天的补充水量是-个变化的量，故加加酸后控制循环水中的碱度略小于其药剂控制的酸量应保持相对稳定，加酸时同时观察循环水中极限碱度(最佳控制低于极限值1.0mmol/L);加Ca2*的稳定情况，保持循环水中Ca2t稳定≥90号以酸需要中和的碱度就是对应浓缩倍率下计算的理上,循环水中的结垢现象将会大大降低。论碱度。依据表2中的补充水水质数据，取Mr.a=3.6加酸量的计算有2种方法:按循环水补充水mmol/L,Mr+=13.0 mmol/L,K=5.0，计算浓缩倍率5.0量计算或按排污水量进行计算I。时的加酸量如下(假设硫酸为100号浓度,水处理由于实际操作过程中循环水的排污水量是一药剂控制循环水中的极限碱度13mmol/L(此值一个动态变化过程，准确计算比较困难;所以按补充般是通过试验确定的)):水量计算加酸量比较常用，也比较科学。m-=49(3.6-13二)12 000.10~=705.6(kg)3.3.1首 次加酸量的计算正常运行时依据浓缩倍率计算加酸量，实际初次处理时,第- -次加酸量计算:的加酸量应略低于理论计算的数值4。不同浓缩倍，Vo (M-n"K-M-1.0)49m~i 000ε率下循环水中的加酸量及节水费用比较见表4。式中:m- -加酸量,kg;通过表4可以看出，为有效控制循环水系统v-循环水系统保有水量,m';的结垢趋势,浓缩倍率在7.0时每天的加酸量应为ε一工业浓硫酸纯度，- - 般98%;1 043 kg,浓缩倍率8.0时每天的加酸量应为1138 kg,Mr,8-补充水碳酸盐碱度,mmol/L;浓缩倍率达到9.0以上时,并且节水量也较少,加M.-药剂稳定的极 限碳酸盐碱度,mrmol/L;酸就不经济了。即使倍率8.0时仍然必须保证有K一浓缩倍率;58 m/h的排污水量。考虑到系统的安全稳定经济49- -H2SO,的摩尔质量,g/mol。运行，控制循环水浓缩倍率在5~6倍为最佳选择。初次加酸应按照上述公式进行计算，药剂稳定的极限碳酸盐碱度按10 mmolL计。4优化后的效果3.3.2正常处理时的加酸量的计算正常处理时,在补充水中加入硫酸的量,按下(1)通过对循环水系统进行缓蚀阻垢剂联合式计算:加酸处理,为了保证系统不发生腐蚀，自2010年以来控制循环水浓缩倍率在5~6倍，在原有基础m2=生(Mr.n-M-1 -)Q.10-3N上将循环水浓缩倍率提高了2倍。在机组大修期式中:m2补充水中硫酸加入量,kg;间对循环水冷却塔填料及凝汽器铜管进行抽管检表3不同浓缩倍率时循环水中离子浓度变化(理论计算)Ca?*+ 全碱度(以浓缩倍率(K)碱度(mmol.I1) Ca*/(mg.L+) Mg*(mg.L- ) .CI/(mg. I)电导率/(μs.cm") CaCo, 计)(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《宁夏电力》2014年第2期提高循环水浓缩倍率,优化水质的方法表4不同浓缩倍率下循环水中的加酸量及节水费用比较(理论)不同倍率下循环水中控循环水加酸循环水量/排污水量/补充水量/碱度浓缩倍率制极限碱度1中 和碱度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夏季不同浓浓缩倍率提浓缩倍率要 中和碱度1补充水中需每吨水硫酸缩倍率下加 每 天加酸费高时每天节 每天 节水费效益元使用量/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:浓硫酸价格按400元/t计;水费按2.46元It计;效益=节水费用-加酸费用。查,发现冷却塔填料的结垢明显减少,凝汽器铜量,是安全可靠的。管表面有致密的氧化膜，几乎看不到腐蚀和结垢(3)优化方法在保证循环水系统安全稳定运形态行的基础上，大大节约了水资源,取得了很大的经(2 )通过提高浓缩倍率,在原3~4倍浓缩倍率济效益。为黄河水系高浓缩倍率下循环冷却水系的基础上,每年节约水量达63.5万t,取得了极大统的运行控制提供 了经验,具有一-定的指导意义。的经济效益。参考文献:5结论[1] 刘玉畴，浅议循环冷却水水质处理[J].南京有色金属设计院.(1)通过水质分析、现场试验,采取水质稳定[2]齐冬 子.敞开式循环冷却水系统的化学处理(第二版)[M]北京:化学工业出版社, 2005.剂联合加酸处理，有效解决了冷却塔填料污堵中华，人民共和国工业部.工业循环冷却水处理设计规问题。范[M].北京:中国计划出版社.2007.(2)提高并控制循环水系统的浓缩倍率在5~4] 周本省.工业水处理技术(第二版)[M]北京:化学工6倍之间,通过加酸将循环水碱度控制在12 mmol/l业出版社,2002.左右,根据水质适当调整缓蚀阻垢剂中BTA的含