除鹽水中膠體硅對鍋爐的影響及處理

張懷穎

（新疆華電烏魯木齊熱電廠新疆烏魯木齊830017）

除鹽水中膠體硅對鍋爐的影響及處理

張懷穎

（新疆華電烏魯木齊熱電廠新疆烏魯木齊830017）

烏魯木齊熱電廠機(jī)組自投運(yùn)以來，因原水預(yù)處理設(shè)施不完善，除鹽水中膠體硅使凝結(jié)水精處理制水負(fù)擔(dān)重、爐水硅含量高一直困擾鍋爐運(yùn)行。凝結(jié)水精處理再生頻繁，爐水硅濃縮快，鍋爐排污量增加，汽水損失大。通過加強(qiáng)原水制水過程控制，提高水處理再生工藝，使水中膠體硅得到很好控制，收到較好效益，同時針對原水中膠體硅含量提出處理意見擬在今后技術(shù)改造或擴(kuò)建中得以解決。

膠體硅；爐水硅超標(biāo)；排污量大；水處理

1　設(shè)備簡介

華電新疆烏魯木齊熱電廠建有兩臺亞臨界330MW單抽供熱機(jī)組，于2009年底投產(chǎn)。水源為烏拉泊水庫的生水經(jīng)該廠水處理作鍋爐補(bǔ)給水。鍋爐補(bǔ)給水處理工藝采用超濾、反滲透、二級離子交換除鹽處理，凝結(jié)水采用高速混床精處理。自投產(chǎn)以來該廠因冬季供熱，爐水蒸發(fā)量大，爐水硅超標(biāo)現(xiàn)象較明顯，造成鍋爐排污量大，水耗率是不供暖期間2～3倍。不但加重生水處理和凝結(jié)水精處理負(fù)擔(dān)，且增加再生劑耗量，提高發(fā)電成本。

2　原因分析

水中含有硅物質(zhì)常以固形物、膠體、可溶物等復(fù)雜形式存在，習(xí)慣上將其分活性硅和膠體硅兩類。正常發(fā)電用水處理監(jiān)測中只對活性硅進(jìn)行監(jiān)測，對膠體硅存在并不關(guān)注。通過調(diào)研和水源地采樣分析，認(rèn)為原水中膠體硅含量在1.6 mg/L～2.75mg/L間（見表1），超過混凝、沉淀設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)0.5mg/L的3～5倍。該廠#1、#2、#3、#4反滲透隨運(yùn)行時間增加出水電導(dǎo)率逐年增加，目前#1、#2、#3、#4反滲透脫鹽率均已下降至87%左右，冬季出水活性硅含量已超出設(shè)計(jì)值＜1 mg/L。部分膠體硅漏過除鹽系統(tǒng)，進(jìn)入熱力系統(tǒng)后在pH升高、高溫、高壓條件下分解成活性硅，造成爐水硅濃縮速度加快。

表1　原水SiO2含量調(diào)查分析表（單位：mg/L）

對上游水廠而言，當(dāng)春、夏季溶雪或雨水導(dǎo)致水質(zhì)混濁時通過加藥混凝處理除去大量膠體硅，且電廠此季節(jié)不供熱，鍋爐蒸發(fā)量相對較小，鍋爐爐水硅超標(biāo)現(xiàn)象不明顯。冬季上游水質(zhì)清，屬低溫低濁水，水廠為節(jié)約費(fèi)用不加混凝劑處理，因此生水中膠體硅增加。

通過原水、除鹽水含硅量的2015年1～2月分析顯示（見表2）,失效的反滲透膜和水處理設(shè)備只能截留部分硅，且低溫制水、再生，造成陰、混床除硅能力下降，陰離子交換樹脂再生度淺，工作交換容量降低，導(dǎo)致部分原水硅漏過離子交換除鹽系統(tǒng)進(jìn)入鍋爐補(bǔ)給水。

漏過性膠體硅電中性、不反應(yīng)性使其不能用常規(guī)方法將其檢出。進(jìn)入給水系統(tǒng)中，隨溫度升高膠體硅的穩(wěn)定性被破壞造成解聚轉(zhuǎn)化為活性硅。因補(bǔ)水量只占給水總量20%以下，所以在除氧器給水、省煤器給水段表現(xiàn)不明顯，形成不了危害。進(jìn)入爐水后，因pH、溫度、壓力進(jìn)一步升高，膠體硅基本可全部轉(zhuǎn)化為活性硅。在蒸發(fā)量大、濃縮速度快情況下，發(fā)生爐水硅超標(biāo)。為保證水汽品質(zhì)合格，只能加大鍋爐排污，造成除鹽水和熱量損失。

3　方案篩選

通過測試和原因分析，在新疆電力科學(xué)研究院建議下，該廠提出改造反滲透和生水加熱器等方案。通過方案篩選，更換部分反滲透膜、改造生水加熱器提高制水溫度因投資節(jié)省、設(shè)備改動少被認(rèn)同。3.1更換部分反滲透膜

該廠反滲透裝置使用渦卷式反滲透低壓抗污染復(fù)合膜，共288支。更換所有復(fù)合膜需費(fèi)用118萬元。因費(fèi)用超出年度預(yù)算，因此采用四套反滲透裝置更換兩套方案，待明年再將剩余反滲透膜更換完畢。2015年10月反滲透膜更換后，膠體硅含量明顯降低，滿足后續(xù)除鹽設(shè)備制水量需求，見表2。

表2　原水、除鹽水SiO2含量分析表

3.2生水加熱器改造及運(yùn)行控制調(diào)整

該廠生水加熱器為汽水混合式加熱器，因加熱器噴管蒸汽噴入孔的角度、孔徑設(shè)計(jì)不合理，蒸氣接口過小造成蒸氣進(jìn)入后不能迅速擴(kuò)散和水混合造成管道震動和噪聲過大而未投入。針對此問題，該廠對生水加熱器進(jìn)汽壓力進(jìn)行調(diào)整，保持壓力穩(wěn)定，提前進(jìn)行管道排氣，在汽水混合加熱器蒸氣入口前設(shè)置減壓穩(wěn)壓裝置保證加熱器的正常投入。制水時控制生水溫度20℃~30℃，使生水中聚集膠體硅部分解聚；保證除碳器除CO2效果；雙室陰床再生先稀堿再濃堿，流速先快后慢等運(yùn)行方式的調(diào)整，除鹽水中硅含量明顯降低，爐水硅濃縮速度明顯減慢，鍋爐排污恢復(fù)到正常水平。

4　經(jīng)濟(jì)性對比

生水加熱器投入運(yùn)行后在機(jī)組同負(fù)荷下，2015年10月至2016年3月與去年同期相比，節(jié)約酸50.52t，節(jié)約堿19.03t，節(jié)約除鹽水量32516.98t，獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]邵磊,宋存義,盧壽慈.工業(yè)鍋爐中硅化合物的危害及其處理方法[J].鍋爐壓力容器安全技術(shù),1999(5).

[2]馬映心.羅定電廠的預(yù)處理系統(tǒng)除膠體硅方案的選擇[J].廣西電力,2002(2).

[3]李春芬,鄧鎮(zhèn).鍋爐除鹽水系統(tǒng)中的有機(jī)物污染及處理方法[J].中國給水排水,2009(2).

張懷穎（1975—），女，大學(xué)，工程師，主要研究方向：電廠化學(xué)。