循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)水技術改進

王春芹，李文濤，劉訓峰，楊忠民，王在彬

（山鋼集團萊蕪分公司能源動力廠，山東萊蕪 271104）

1 系統(tǒng)介紹

型鋼化水車間循環(huán)水為敞開式冷卻循環(huán)系統(tǒng)，主要擔負著3座AV80風機和1座25 MW發(fā)電機組的凝汽器及冷油器循環(huán)冷卻水的供應。目前循環(huán)水量在22000 m3/h左右運行，整個系統(tǒng)的保有水量在12000 m3，3#循環(huán)水站主要擔負著型鋼50 MW發(fā)電機組的循環(huán)冷卻水的供應，循環(huán)水量10500 m3/h左右運行，整個系統(tǒng)的保有水量在6000 m3。系統(tǒng)運行過程中鈣+M堿度一般控制在18 mmol/L左右，一般不超過22 mmol/L，若鈣+M堿度的數(shù)值大于22 mmol/L,會生成鈣、鎂重碳酸鹽導致凝汽器的銅管結(jié)垢，而若數(shù)值較小則會造成不必要的水資源的浪費，電導率一般控制在1800 μS/cm以下。整個系統(tǒng)運行過程中受到風吹、蒸發(fā)、泄露、排污等影響，為了維持系統(tǒng)平穩(wěn)運行，必須不斷向系統(tǒng)補充大量的工業(yè)新水。但隨著萊鋼工業(yè)新水越來越緊張，并補水的水質(zhì)越來越差，造成循環(huán)水水質(zhì)的含鹽量、電導率和有害離子的含量逐步增加，為了控制水質(zhì)，必須加大循環(huán)水系統(tǒng)的排污水量，否則會造成凝汽器不銹鋼管結(jié)垢和腐蝕，嚴重時將造成機組的經(jīng)濟穩(wěn)定運行。圖1為循環(huán)水系統(tǒng)的工藝流程示意圖。

目前采取的措施主要是通過投加復合型阻垢劑和緩蝕劑來降低循環(huán)水系統(tǒng)對新水的消耗，在循環(huán)水中投加藥劑，主要是破壞CaCO3的結(jié)晶增長過程，以達到控制水垢形成的目的。

2 技術改進措施

根據(jù)《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》（GB50050-2007）3.1.11規(guī)定間冷開式系統(tǒng)與直冷系統(tǒng)的鈣硬度與甲基橙堿度之和大于1100 mg/L，應加硫酸或進行軟化處理；循環(huán)水冷卻水的濃縮倍率是該系統(tǒng)冷卻水的含鹽量與其補充水含鹽量之比，提高濃縮倍率可以降低補水的用量，從而節(jié)約生產(chǎn)用水，還可以降低循環(huán)水系統(tǒng)的排污量，減少對環(huán)境的污染。因此車間采取了以下改進措施。

2.1 在循環(huán)水系統(tǒng)中添加濃硫酸

循環(huán)水加硫酸處理是為了將水中的溶解度較小、易生成水垢的鈣、鎂重碳酸鹽，轉(zhuǎn)化為溶解度較大的鈣鎂硫酸鹽，從而達到防止在凝汽器銅管上生成水垢的目的。生成的硫酸鹽易沉淀，可隨排污帶走，循環(huán)水中的鈣離子減少后，堿度也會降低，循環(huán)水在低堿條件下運行，不但能維持較高的濃縮倍率，且不易結(jié)垢。其反應方程式如下：

圖1 循環(huán)水系統(tǒng)的工藝流程示意圖

成功地利用硫酸和水中鈣、鎂離子反應這一化學原理，通過調(diào)節(jié)濃硫酸的閥門，保證循環(huán)水的水質(zhì)，如果M堿度至4將加濃硫酸的閥開大，如果M堿度降至2,則調(diào)大加濃硫酸閥門。車間較好對循環(huán)水的pH和M堿度進行控制，即防止了pH值太低出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，又避免了了堿度太高易于結(jié)垢現(xiàn)象，目前循環(huán)水pH控制在8.3左右，M堿度由原來的6.0左右，逐步降低到2～3之間。經(jīng)加濃硫酸處理后的循環(huán)水可以在較高的含鹽量（即提高循環(huán)水的濃縮倍率更高）狀態(tài)下穩(wěn)定運行，不結(jié)垢，不腐蝕。

2.2 適時添加軟化水和反滲透產(chǎn)水

循環(huán)水水質(zhì)極度惡化時，為了高效改善循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)，采取將除鹽水反滲透產(chǎn)水和軟化水作為部分補水補入循環(huán)水系統(tǒng)來調(diào)整改善循環(huán)水系統(tǒng)的水質(zhì)，制定崗位補充反滲透產(chǎn)水和軟化水的規(guī)定，除鹽水及軟化水站配合進行反滲透產(chǎn)水及軟化水的添加，添加反滲透產(chǎn)水和軟化水的要求如表1。

表1 反滲透產(chǎn)水和軟化水的混合要求一覽表

2.3 根據(jù)循環(huán)水的鈣+M堿度的數(shù)值的范圍及時調(diào)節(jié)排污

若在20.5～22 mmol/L內(nèi)可以適當將排污開度調(diào)整為20 t左右的排污，若低于這個范圍則將排污關閉，若高于這個范圍則將排污開大，及時監(jiān)測水質(zhì)通過調(diào)整循環(huán)水的排污大小和時間來降低循環(huán)水系統(tǒng)的補水。

3 實施效果

3.1 循環(huán)水加硫酸、軟化處理的補充水，主要是提高循環(huán)水的濃縮倍率,達到節(jié)水減排和環(huán)境保護的目的,從而為企業(yè)帶來較好的經(jīng)濟效益和社會效益。通過提高濃縮倍率運行，每月可以節(jié)約工業(yè)新水5.74萬t，除去異常時軟水的必要補充，月度節(jié)約4.1萬t。工業(yè)新水水綜合水費按5元/m3，每月可以節(jié)約成本4.1萬t×5元/t=20.5萬元，每月加硫酸約20t，每噸455元，每月消耗費用0.91萬元，月度節(jié)約費用20.5萬元-0.91萬元=19.59萬元

3.2 投加濃硫酸的循環(huán)水系統(tǒng)技術改進后有效控制循環(huán)水的水質(zhì)，降低了循環(huán)水系統(tǒng)的排污，降低對環(huán)境污染。