循环水系统提高浓缩比途径分析.doc

循环冷却水系统提高浓缩倍率节水途径分析（吴彦丽 工艺0702 07002207）我国属缺水国家且工业用水量大，而提高循环水浓缩倍数是搞好水质管理、节约用水的重要环节，因此提高水的利用率实现节约用水受到极大重视。目前，发达国家循环冷却水系统的浓缩倍率一般都在68，个别系统已达到零排污，而国内大多数循环水浓缩倍率仅有2左右，现主要介绍国内提高循环冷却水浓缩倍率的现行技术的原理、优缺点及在实际中的应用。1加酸处理酸可以使水中的碳酸盐硬度转化为非碳酸盐硬度，因此向循环水中加入酸可以防止循环水浓缩时碳酸钙的析出，提高饱和钙离子浓度，在补充水水质基本不变的情况下提高浓缩倍率。另外，反应中生成的游离CO也有利于抑制碳酸盐垢的析出。加酸量维持在循环水中碳酸盐硬度值低于极限碳酸盐硬度即可。单独加酸处理成本较低且简便有效。但对于水容量较大的系统，pH、碱度等指标的检测常滞后于加药时间，因此加酸量不容易控制，同时存在SO对混凝土的腐蚀问题。河南洛阳某电厂循环冷却水浓缩倍率为1.52.0，为降低循环水系统补水量，2004年2月进行加酸处理。由加酸系统调整循环水的pH在规定范围内运行，运行一周后循环水的浓缩倍率提高至3.3，循环水系统新鲜水补水量由原来的200 t/h降低到160 t/h，平均每月新鲜水补水量下降71520 t。2硫酸-阻垢剂稳定处理硫酸-阻垢剂处理是指在水体中先加入硫酸使补充水碱度降到一定程度后再加入阻垢剂如聚磷酸盐、有机阻垢剂等，从而达到阻垢和保证循环水稳定运行的目的。该法占地小、技术简单。但是需注意SO浓度过高会侵蚀混凝土，同时用有机磷处理循环冷却水势必加强水生物的繁殖，加重腐蚀程度，所以药剂处理要同时考虑阻垢、缓蚀及杀菌等多方面的效果，一般可以考虑采用复合型阻垢剂。东北某电厂4台300 MW发电机组，采用全有机低磷配方SQ228为阻垢缓蚀剂，其配方由有机磷酸盐、聚羧酸和有关缓蚀剂组成，使用后循环水浓缩倍率从2.6提高到8.3，年节水、节酸、节水稳剂分别为6.084106、91.3、36.5 t，全年节约经费约675万元，具有明显的经济效益与社会效益。3弱酸树脂交换处理用弱酸离子交换树脂处理原水可降低水中的碳酸盐硬度及相应的碱度，再投加缓蚀剂可防止循环水系统的腐蚀。既可提高循环水浓缩倍率，又不会增加水中硫酸根离子。经弱酸树脂处理后加阻垢剂的水样中即使有CaCO3结晶产生，也不会马上从水中析出。该法适用于处理碳酸盐硬度比例高的水，优点是系统简单、运行条件好、交换容量大、易再生、酸耗较低，从根本上解决了结垢问题。缺点是运行费用高、占地面积大、废水排放量大。姚孟第二发电有限公司四期2600 MW超临界凝汽式燃煤机组为实现循环水高浓缩倍率运行，根据水库水的水质，工程设计采用“旁流弱酸处理工艺控制循环水的碳酸盐硬度”，同时在循环水中配合投加高效的阻垢分散剂、缓蚀剂和杀菌灭藻剂，防止循环水系统结垢、腐蚀和微生物繁殖，将循环水浓缩倍率控制在6左右运行，取得了显著的经济效益和环境效益。国华神木发电有限公司以弱酸阳离子交换水作为循环冷却水的补充水，同时加一定浓度的缓蚀阻垢剂，循环水浓缩倍率从24提高到67。经1 a的运行，凝汽器铜管的腐蚀结垢情况得到明显的改善，同时节约水费约300万元。4石灰软化加酸旁滤加药处理补充水在预处理时就投加适当的石灰，除去水中的Ca、Mg。原水钙含量高而补水量又较大的循环冷却水系统常采用这种方法。经石灰处理的水，虽然碳酸盐碱度可以降低，但却有可能出现CaCO3沉淀，为消除这种不稳定性，可添加少量H2SO4。该法优点是处理能力大，运行费用较低。缺点是投资大、对石灰粉纯度要求高、对环境影响大。石灰软化加酸旁滤加药工艺于20世纪90年代应用于山西神头第二发电厂，该工艺处理效果良好，循环水浓缩倍率维持在4.5左右。德国8个火电厂的循环冷却水处理，全部采用石灰软化-阻垢剂的处理方式，其浓缩倍率达36。美国火电厂的循环冷却水处理主要采用软化或旁滤加药处理。其浓缩倍率多在33.5，仅在美国西部火电厂采用石灰软化旁滤脱盐的复合处理，浓缩倍率可超过10。5旁流弱酸处理除直接对循环系统补充水进行处理还可对循环水进行旁流处理，其工艺流程如下：循环水塔池循环泵清水箱清水泵高效过滤器弱酸交换器循环水。该技术可有效去除循环水中的悬浮物，降低循环水的碳酸盐硬度，维持循环水高浓缩倍率运行，减少排污量。但含氯杀菌剂会对弱酸树脂的机械强度起一定的破坏作用，此外，弱酸离子交换反应速度慢，运行流速低，需要设备多，系统复杂。华润集团某电厂新建2台300 MW发电机组，其循环冷却水系统设计采用旁流弱酸处理工艺，提高了浓缩倍率，使循环水的补水量和排污量减少，取得了很好的经济效益和社会效益。澳大利亚南威尔士州贝司沃德电厂4640 MW机组的循环冷却水原来用旁流处理。该厂水源水取自含盐量很高的立德尔湖的湖水，原水先经石灰处理再经旁流处理，使该厂达到废水零排放水准，达到节约用水的目的。其处理概况如下：（1）石灰软化装置为2台D42 m的澄清器，用于软化湖水；（2）循环水旁流处理按循环水量的3%作为旁流处理量，采用降碱装置和反渗透装置。6反渗透脱盐处理技术随着膜处理技术的不断发展，现在也有厂家采用反渗透对循环冷却水进行软化、除盐处理。其脱盐率常在98左右，一般95。该处理法操作方便，易于实现自动化，是对弱酸树脂交换处理技术的新发展，并且脱盐效果好，有利于提高循环水水质，实现火电厂循环水系统零排放。缺点是投资大、膜污染严重、清洗频繁。山西金驹煤电化股份有限公司煤矸石电厂于2004年10月安装了1套超滤-反渗透脱盐型的循环水旁流过滤除盐系统。其流程为：循环冷却水自清洁过滤器超滤反渗透系统循环水泵前池。经过9个月的运行，该套循环水旁流处理系统显示出其优越性：无需耗酸耗碱，操作程序单一，提高了循环水水质，节约了水资源。尤其是与旁流水处理系统结合使用后，效果和效益显著：（1）循环水水质合格率大幅提高，由原来的50%80%提高至98%以上，尤其是510月份高气温时效果更明显；（2）循环水补水量明显减少，平均每月减少补水8 000 m3，最多时达1万m3，年节约水10万m3，大大缓解了工业用水紧张的局势。内蒙古丰镇电厂利用原有反渗透系统，结合超滤膜装置，对循环冷却水进行旁流处理，这样既节约了新鲜水用量，又可减轻凝结水系统的结垢。后期再结合冲灰水回收工程和工业用水、生活用水等工程，可实现全厂工业用水的零排放。南非属于水资源严重贫乏的国家。其火电厂冷却主要采用节水型空冷技术、干除灰技术、循环水旁流净化技术，也采用反渗透技术处理循环水。南非国家电力公司（ESKOM）采用反渗透与电渗析两种方式处理火电厂循环水，其处理后的水再回用于循环水系统。7臭氧处理技术臭氧作为水处理剂，杀菌能力强、排污量少，既能节水节能，又不用调节水的pH，无二次污染，对循环水的缓蚀、阻垢、杀菌等均有良好的效果。（1）臭氧的阻垢作用。在循环冷却水系统中加入臭氧后，由于臭氧与能和Ca2+发生络合反应的物质发生氧化还原反应，使这些物质的醛基和羧基的总数增加，使水对钙的络合能力增加，致使水中的Ca2+浓度增加，从而有一定的阻垢作用。另外，臭氧能氧化冷却水中的有机物，生成二氧化碳，使水中的二氧化碳浓度增加，从而使碳酸钙转化为碳酸氢钙，增加冷却水中的Ca2+浓度。（2）臭氧的缓蚀作用。臭氧抑制腐蚀的机理与铬酸盐缓蚀剂的机理大致相似，主要是由于臭氧分解后产生的活泼的原子氧与亚铁离子反应后，在阳极表面形成一层含-Fe2O3的钝化膜，对金属起到良好的保护作用。（3）臭氧的杀菌作用。臭氧是最强的氧化型杀菌剂之一，在质量分数为110-7的条件下即可有效杀灭病毒及细菌，并能有效地控制循环水中微生物的生长，减轻生物污垢及其引起的垢下腐蚀。同时，臭氧能氧化垢层基质中的有机物成分，从而使垢层变松脱落，起到除垢的作用。德国用臭氧处理冷却水已有近20 a的时间，一家电厂就通过试验将臭氧作为杀菌剂应用于循环冷却水的处理，结果表明臭氧能够降低冷却水中有机物的含量，从而提高循环水的利用率。美国佛罗里达州肯尼迪宇航中心在将臭氧技术应用于冷却塔的水处理后，排污量逐渐减少；浓缩倍数由4.04.5提高到6.58.0；冷却塔上的水垢变松、脱落；冷凝器管道清洁如新。结论提高循环冷却水浓缩倍率是节水、节能、满足环保要求的关键，随着水处理技术的发展，采用新型的超滤及反渗透膜技术对循环水进行旁流过滤脱盐，实现循环水零排放，已引起广泛关注，臭氧作为一种高效、清洁的水处理剂为综合节水技术增添了新内容。参考文献 康亮，王俊有. 火电厂节水降耗措施. 电力环境保护， ，（）：. 王佩璋. 火力发电厂全厂废水零排放. 电力环境保护，（）：. 陈进生. 大型火电厂化学水处理技术进展与应用探讨. 机电信息，（）：. 李贺全， 莫逆. 火电厂循环冷却水节水技术初探. 华北电力技术，（）：. 于保立. 循环水加酸改善水质工艺. 河南化工，（）：. 周本省. 工业水处理技术. 北京：化学工业