膜法海水淡化技術在玉環(huán)電廠的應用

韋存忠,沈隼睿

(華能玉環(huán)電廠,浙江臺州 317604)

膜法海水淡化技術在玉環(huán)電廠的應用

韋存忠,沈隼睿

(華能玉環(huán)電廠,浙江臺州 317604)

華能玉環(huán)電廠 4×1000MW燃煤機組生產用水全部采用經“膜法”海水淡化技術處理的淡化海水,該淡水海水具有較強的腐蝕性,對電廠脫硫系統(tǒng)產生一定影響,探討了淡化海水對脫硫系統(tǒng)的腐蝕及應對措施。

膜法;海水淡化;腐蝕

0 引言

隨著環(huán)境的變化,地球上的淡水資源越來越緊張。我國屬于缺水國之列,人均淡水資源僅為世界人均量的 1/4,居世界第 109位。中國已被列入全世界人均水資源 13個貧水國家之一。而且分布不均,大量淡水資源集中在南方,北方淡水資源只有南方淡水資源的 1/4。據(jù)統(tǒng)計,全國 600多個城市中有一半以上城市不同程度缺水,沿海城市也不例外,甚至更為嚴重。火電廠的生產需要消耗大量的淡水,為了滿足生產的需要,近年來,許多沿海電廠逐步采用海水淡化技術。海水淡化技術中應用較多的是蒸餾法和膜法兩大類。常用的蒸餾法有多級閃蒸、多效蒸餾和壓汽蒸餾;膜法有電滲析、反滲透。華能玉環(huán)電廠 4×1000MW燃煤機組生產用水全部采用經膜法海水淡化技術處理的淡化海水,但該淡化海水具有較強的腐蝕性,對脫硫系統(tǒng)安全運行產生了一定的影響。本文結合華能玉環(huán)電廠脫硫系統(tǒng)運行和檢修情況,探討了海水淡化水對脫硫系統(tǒng)的影響及應對措施。

1 膜法海水淡化處理技術

1.1 海水水質分析

依據(jù)統(tǒng)計資料,不同海域的海水,其水質只存在含鹽量的差別,而各離子含量的比例基本上是相同的。其中 ,氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀、溴、碳、鍶、硼、硅、氟約占海水中全部溶解固形物的 99.9%,它們形成 5種陽離子:Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Sr2+;6種陰離子:Cl-、、Br-、HCO3-、、F-。在鹽度為 35%的海水中,主要離子的含量見表 1。

表 1 海水中主要離子含量

從表 1中可以清楚的看到,海水中溶解固形物的主要成分為鈉、鉀、鈣、鎂的氯化物及硫酸鹽。

1.2 脫硫系統(tǒng)腐蝕分析

腐蝕是一個復雜的過程,在富氧的氯化鈉水溶液中,經過 pH調整后,脫硫系統(tǒng)碳鋼發(fā)生的是電化學腐蝕,化學反應式為:

腐蝕產物會繼續(xù)被氧化:

在反應式 (1)的持續(xù)作用下,經過一段時間的運行后,脫硫系統(tǒng)碳鋼管道越來越薄,經常發(fā)生穿孔;碳鋼閥門的閥瓣、閥芯被腐蝕破壞后關不嚴密,嚴重時閥瓣、閥芯斷裂甚至脫落;設備被腐蝕后性能下降甚至損壞。在方程式 (2)反應的持續(xù)作用下,Fe(OH)2不斷被氧化成 Fe(OH)3,在管道內壁結垢、堵塞設備。

1.3 可能的緩蝕方案

對脫硫系統(tǒng)碳鋼在富氧的氯化鈉水溶液腐蝕行為進行分析,發(fā)現(xiàn)減緩碳鋼腐蝕方法有以下三種:一是在碳鋼表面加保護膜,常用的緩蝕劑有:鉻酸鹽、鋅鹽、磷酸鹽或聚合磷酸鹽等;二是對淡水海水進行純化,以達到純水的水平;三是去除氧化劑,在這里主要是除氧,即通過熱力除氧或加藥除氧。

2 應對措施

2.1 提高脫硫設備的抗腐蝕能力

(1)工藝水箱。工藝水箱內部原采用油漆防腐,使用一年后檢查發(fā)現(xiàn)箱體腐蝕嚴重,許多腐蝕點已經接近穿孔,重新噴砂除銹后涂刷玻璃鱗片進行了防腐處理,也可以采用聚脲、襯天然橡膠處理,以提高其抗腐蝕能力。

(2)管道。脫硫工藝水和除霧器沖洗水系統(tǒng)管道設計采用碳鋼管道,使用一年后發(fā)現(xiàn)管道內壁腐蝕嚴重,特別是在焊縫和彎頭處管壁經常破損穿孔,部分直管段內壁形成了約 10mm厚的結垢層,使管道的通流面積縮小,且系統(tǒng)阻力增大,通流能力減少了一半。經研究,電廠決定更換脫硫系統(tǒng)管道。石膏脫水系統(tǒng)經常因為水壓低和流量小造成保護動作停機,需要全部更換為襯膠、襯塑或不銹鋼材質的管道。為了節(jié)約投資并考慮施工進度,大口徑管道采用襯膠或襯塑管道,DN50以下的小口徑管道采用不銹鋼管道。

氧化空氣母管設計采用碳鋼管道,進入吸收塔的支管 (茅槍式或管網式)采用 FRP材料。由于氧化風機出口處氧化空氣的溫度一般可以達到120℃,而 FRP材質不耐這么高的溫度,需要在氧化空氣中噴入減溫水將氧化空氣溫度降至 45℃。海水淡化水在被噴入熱的氧化空氣后會形成大量的濕蒸汽,大大增加了海水淡化水的腐蝕能力,此處的管道更換為抗腐蝕力強的 316L管道。

(3)閥門。碳鋼閥門的閥瓣或閥芯被腐蝕后會造成閥門關不嚴密,嚴重的時候閥瓣或閥芯會斷裂甚至脫落,更換成不銹鋼閥門。除霧器沖洗水氣動蝶閥停運時閥瓣會與煙氣接觸,現(xiàn)改用閥瓣材質為1.4529的閥門。

(4)其他設備。主要為清水泵和石膏皮帶脫水機的真空泵,清水泵需要更換為不銹鋼泵或者耐腐蝕的襯膠泵,真空泵的圓盤和進出口氣液分離箱也更換成不銹鋼材料。

2.2 更換水源

玉環(huán)電廠脫硫系統(tǒng)中部分設備部件因為更換材料比較困難,經方案比選,決定更換水源:

(1)轉機的冷卻水。漿液循環(huán)泵減速機和氧化風機的冷卻器比較難更換為材料更好的部件,而且管系的腐蝕產物結垢后會堵塞冷卻器,造成冷卻效果差,設備溫度上升甚至停機。由于所需水量不大,現(xiàn)全部改用閉冷水。

(2)轉機的沖洗水。漿液循環(huán)泵的機械密封運行一周以后需要沖洗 5～10min,由于沖洗是在漿液循環(huán)泵運行中進行,水系統(tǒng)的腐蝕結垢物進入高速旋轉的機械密封 SiC摩擦面后會造成 SiC損壞,漿液泄漏。因為所需水量很小并且時間短,現(xiàn)改用漿液循環(huán)泵減速機所用閉冷水的回水進行沖洗。

3 結語

華能電廠 4×1000MW燃煤機組生產用水全部采用經膜法海水淡化技術處理的淡化海水,該淡化海水對脫硫設備具有一定的腐蝕性,針對淡化海水這一不同于天然淡水的特性,采取了合適的應對措施,保證了電廠脫硫裝置的安全、穩(wěn)定運行。

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Application ofmembrane method seawater desalination technology in Yuhuan Power Plant

There are 4×1000MW units in Huaneng Yuhuan coal-fired power p lant,its production using water is m embrane method seawater desalinat ion water.The mem branedesalination water has some effect on wet flue gas system.Combined the FGD running experience,the corrosion and effect of mem branedesalination to FGD system are analyzed.

m em brane m ethod;seawater desalination;corrosion

X703.1

B

1674-8069(2010)05-048-02

2010-06-20;

2010-08-02

韋存忠 (1974-),男,江蘇海安人,工程師,主要從事火電廠煙氣脫硫、脫硝設備管理工作。E-mail:hnyhwcz@163.com