火電廠提高水資源利用率的阻垢劑性能試驗(yàn)研究

李 澤

（1. 中國(guó)海洋大學(xué)，山東 青島 266100；2. 華電濰坊發(fā)電有限公司，山東 濰坊 261204）

1 緒論

隨著水資源的日益緊缺，節(jié)約用水已成為國(guó)際性的問(wèn)題。華電濰坊發(fā)電有限公司一期 2×330 MW 循環(huán)水用水直接取自峽山水庫(kù)，二期2×670 MW循環(huán)水采用城市中水。為做好發(fā)電機(jī)組水資源利用優(yōu)化，即要做好循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的防腐、防垢、防菌藻工作，特進(jìn)行循環(huán)冷卻水處理優(yōu)化方案的相關(guān)試驗(yàn)，且要做好生產(chǎn)過(guò)程中的循環(huán)水處理工作，切實(shí)保證機(jī)組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。水庫(kù)取水水質(zhì)隨著季節(jié)變化較大，而且年代不同水質(zhì)也有所變化，為節(jié)約用水，華電濰坊發(fā)電有限公司擴(kuò)建污水處理設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了污水處理回用水的回收利用，并且兩臺(tái)670 MW機(jī)組利用城市中水作為循環(huán)冷卻水。但是，污水回用水水質(zhì)變化較大，城市中水也存在著許多不可控因素，華電濰坊發(fā)電有限公司用戶循環(huán)水補(bǔ)水水質(zhì)在一年內(nèi)發(fā)生著較大的變化，因此通過(guò)試驗(yàn)確定不同水質(zhì)的指標(biāo)與加藥、節(jié)水的最佳平衡點(diǎn)，然后通過(guò)對(duì)指標(biāo)和處理工藝的控制，對(duì)各種水資源的利用進(jìn)行優(yōu)化整合，達(dá)到同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)水的目的，具有非常重要的意義。本文通過(guò)建立動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)臺(tái)，針對(duì)各種補(bǔ)水水質(zhì)變化，結(jié)合循環(huán)水系統(tǒng)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)，以尋找不同補(bǔ)水水質(zhì)情況下對(duì)用戶設(shè)備的影響及最佳加藥處理工藝，降低對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備的影響，從而對(duì)各種水資源的利用進(jìn)行優(yōu)化整合，達(dá)到提高用戶設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平、延長(zhǎng)使用壽命，減少藥品消耗，提高水資源利用率的目的。

2 試驗(yàn)實(shí)施方案

2.1 水質(zhì)全分析

根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用的補(bǔ)充水水源分為峽山水庫(kù)水、城市水處理廠的再生水（經(jīng)廠內(nèi)深度處理后）或二者配比混合后的水三種情況，為此要對(duì)根據(jù)用戶提供的水庫(kù)水和城市再生水水樣進(jìn)行水質(zhì)全分析，為以下工作提供水質(zhì)參照和初步實(shí)驗(yàn)方案確定。或參考已有的水質(zhì)分析報(bào)告作動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.2 阻垢劑性能試驗(yàn)

濰坊發(fā)電公司循環(huán)冷卻水系統(tǒng)加藥采用在A阻垢劑或B阻垢劑兩種情況下進(jìn)行試驗(yàn)，為防止凝汽器管等金屬腐蝕速率超標(biāo)，試驗(yàn)時(shí)加入一定量的緩蝕劑進(jìn)行試驗(yàn)，凝汽器管材質(zhì)為TP316L和TP317L不銹鋼，輔機(jī)材質(zhì)為HSn70－1黃銅及#20碳鋼。在試驗(yàn)初期首先要對(duì)阻垢劑的阻垢性能即可維持的極限碳酸鹽硬度值有一定的掌握，從而根據(jù)補(bǔ)充水水質(zhì)可以基本確定循環(huán)水的極限濃縮倍率，維持較高濃縮倍率、長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行而不發(fā)生結(jié)垢的效果，達(dá)到最大的節(jié)水效率和防垢的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。循環(huán)水系統(tǒng)金屬的腐蝕則要根據(jù)循環(huán)水水質(zhì)進(jìn)行相應(yīng)的腐蝕掛片試驗(yàn)得到結(jié)果。試驗(yàn)裝置流程圖，見圖1。

圖1 試驗(yàn)裝置流程圖

2.2.1 阻垢劑、緩蝕劑加藥量

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際運(yùn)行情況和對(duì)阻垢劑產(chǎn)品使用結(jié)果的認(rèn)識(shí)，確定阻垢劑的加藥量采用在補(bǔ)充水中加入5 mg/L（動(dòng)態(tài)試驗(yàn)時(shí)可同時(shí)加入緩蝕劑的量為補(bǔ)充水中加入1.5 mg/L）。阻垢劑藥品準(zhǔn)備，在1 000 mL容量瓶中分別配制1 mL≈5 mg（產(chǎn)品）阻垢劑產(chǎn)品溶液，以備靜態(tài)試驗(yàn)用藥。

2.2.2 極限碳硬測(cè)量試驗(yàn)

采用水庫(kù)工業(yè)水源作補(bǔ)充水，儀器采動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)臺(tái)、DRDT型水垢測(cè)定儀及水質(zhì)分析儀器。試驗(yàn)時(shí)循環(huán)水溫度（出口溫度）控制在45 ℃左右，出入口溫差在3～6 ℃左右即可，每天8∶00和16∶00對(duì)循環(huán)水水質(zhì)分析，分析其堿度、硬度、鈣硬、氯根，并根據(jù)分析結(jié)果分別計(jì)算氯根濃縮倍率和鈣硬（硬度）的濃縮倍率，濃縮倍率接近極限碳酸鹽硬度增加監(jiān)測(cè)頻率，并繪制成循環(huán)水濃縮過(guò)程的運(yùn)行曲線。

3 試驗(yàn)結(jié)果的分析

圖2 循環(huán)水極限碳硬測(cè)量曲線

根據(jù)循環(huán)水濃縮過(guò)程的運(yùn)行曲線，見圖 2，可見，當(dāng)以水中的鈣和氯離子的濃縮倍率為測(cè)定結(jié)果時(shí)，隨著運(yùn)行過(guò)程中濃縮倍率的提高，此二者的檢測(cè)數(shù)值出現(xiàn)較大的差值△B，當(dāng)差值△B大于0.2時(shí)（△B＝KCl－KCa≤0.2），即認(rèn)為循環(huán)水開始出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。由試驗(yàn)檢測(cè)可知，在采用工業(yè)水作補(bǔ)充水且加入5 mg/L復(fù)合阻垢劑產(chǎn)品時(shí)，在溫度45 ℃下濃縮過(guò)程中其可達(dá)到的極限濃縮倍率即曲線中△B未超過(guò)0.2時(shí)的最高濃縮倍率，此點(diǎn)對(duì)應(yīng)的循環(huán)水碳酸鹽硬度即為此阻垢劑加藥條件下的極限碳鹽硬度。今后循環(huán)水動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)時(shí)，不論何種工況下（如加酸）為防止循環(huán)水結(jié)垢，其水質(zhì)都不應(yīng)超過(guò)該極限碳硬值。并且對(duì)水處理劑的緩蝕性能和循環(huán)水對(duì)凝汽器、輔機(jī)系統(tǒng)管材的腐蝕情況進(jìn)行測(cè)定，選擇確定合理、經(jīng)濟(jì)和有效的緩蝕劑。

1 杜榮江、方玉霞.提高我國(guó)水資源利用效率的措施與對(duì)策［J］.水資源保護(hù)，2010（3）

2 陳斌.水資源利用中最優(yōu)規(guī)劃問(wèn)題的探討［J］.水資源保護(hù)，2006（1）：34～35