燃煤电厂灰水闭路循环系统防垢技术—活性晶种与惰性晶种混合防垢法

1、燃煤电厂灰水闭路循环系统防垢技术活性晶种与惰性晶种混合防垢法笈电厂/中国电力1994年第9期7l1前言燃煤电厂灰水闭路循环系统防垢技术活性晶种与惰性晶种混合防垢法西安热工研究所查查±:7缸f燃煤电厂灰水系统结垢一直是困扰电厂安全经济运行的难题.随着电厂容量的增加,节水与环保要求提高,越来越多的电厂采用灰水闭路循环系统I这样,除原已存在的结垢问题外,又带来一些新的问题:如返回水(厂区浓缩池溢流水,有时也可能是灰场返回水)泵与管道结垢,冲灰水喷嘴堵塞,厂区稀浆输送系统结垢更趋严重等问题.由于需要定期酸洗或人工除垢,灰水闭路循环系统的应用受到阻碍,迫切需要一种经济可行的防垢方法.针对灰水闭

2、路循环系统结垢问题,西安热工研究所提出了采用活性晶种与惰性晶种混合防垢法的技术方案,即利用灰水中已存在的物质.采取不加药的方式,消除灰水结垢趋势.几年来,经过实验室机理研究,影响因紊和条件试验及模拟试验与现场中间试验,证明该方案切实可行,是一种科学,合理,经济的防垢法.2灰水系统结垢原因分析对于水力除灰系统,粉煤灰中碱性物(主要是恬性氧化钙)的溶出,使灰水pH值升高,ca浓度增大.当冲灰补充水及其它途径带入系统的碳馥盐达到一定浓度,使CCa?(c0;一乘积超过CaCO的艋界过饱和瑾时,CaCO;结晶(沉积)过程发生;沉积在粉煤灰颗粒上的CaCOa被带到灰场,沉积在输灰管道上的CaCO成为垢.对

3、于灰水坷路循环系统,由于多次循环,冲灰水属于高pH值,高ca蚪音量,高含盐量.CaCO沉积趋势取决于进入灰水系统的碳酸盐浓度由于高pH值条件下灰水吸收CO不可忽视.CO也是导致结垢的原因之一.综上所述可知:灰水系统结垢的根本原因一是粉煤灰中碱性物溶出,一是带八系统的碳酸盐的存在.5解决灰水系统结垢问题的技术关键要消除结垢,就要消除结垢的条件;从上分析可知:要么消除系统中ca什的来源I要么消睬碳酸盐的来源.由于活性氧化钙的溶解是一个持续的过程,存在于整个灰水运行过程中,因此,在水力除灰条件下是不可能经济合理地消除ca的来源的.这样,防垢的根本出发点就是研究如何有效地消除系统中的碳酸盐.灰水系统中

4、碳酸盐的来源一般有:(1)冲灰补充水中的HCO".冲灰补充水通常为循环冷却水,也可能为工业用水由于补充水量大(闭路循环中补充水率2O以上),因此.补充水中的HCO"成为冲灰系统碳酸盐的主要来源.(2)杂排水中的碳酸盐.轴封冷却水,地面清洗水,一些工业废水与厂房排水一般排入冲灰系统,水中碳酸盐随之进入灰水系统.通过合理管理,改造,可使这部分杂排水归入冲灰补充水中.(3)空气中CO的溶入.灰水系统中凡与大气相通的地方都成为碳酸盐的来源.pH值较高的灰水,CO吸收问题不能忽视.灰水闭路循环系统中,主要吸收区为浓缩池表面.从上分析可知:解决灰水系统结垢问题的技术关键为:(1)消除冲

5、灰补充水(含杂排水)中的碳酸盐(2)消除回用灰水中的碳酸盐(包括由于CO:吸收带入的碳馥盐).4活性晶种与惰性晶种混合防垢法4.1防垢原理在过饱和溶液中.通常认为CaCOs的结晶过程由3步组成:(1)临界离子群形成,(2)晶榱形成,(3)晶体长大过饱和度的存在,是其结晶过程的驱动力晶核的数量与效率确定了晶体成长速度具体来说:如果溶液是单纯由Ca抖,c0;一离子组成,则在临界过饱和浓度条件下,经过一个适当诱导期后,临界大小的离子群在溶液中形成并组成晶核(均相晶核生成),从而使caCOa晶体长大.但如果在同样过饱和溶液中外加入晶种,且该晶种晶格间距与溶液中Ca抖,c0;离子结晶时晶格间距相似,则舍

6、使Ca¨,c0;一结晶_过程能垒降*参加研究工作的连有剜明,蒜云蒲等同志妊求葶新72中国电力1994年第9期低,导致异相晶核与均相晶核同时生成,增加晶核数量,提高CaCOs的结晶速度.因此,本防垢法的原理可概括为;通过引晶种的方法,增加溶液中晶桉的数撼,降低Ca!,c0;一结晶过程能垒,提高结晶速度从而使溶液过饱和度降低到台理水平4.2防垢处理流程根据前面的论述,解决灰水乐统结垢问题的关键在于消除冲灰补充水与溢流水中的碳酸盐,该防垢法灰水处理流程示于圈【;田1灰水处理泣穆通过选定合理的蕊水处理反应器参数,使冲灰补充水中碳酸盐被消除的同时,也能消除回用藏水中的碳酸盐.另外,在特殊条件下

7、,也可专门掰米牡理回灰水,以消除高pH值条件下Co:吸收带的碳酸盐.4.5中间试验在一总装机容量】200MW的大型燃煤电厂,进行了本防垢法的中间试验.该厂灰渣处理采用水力冲藏,浓浆输送,溢流水回用的闭路循环系统,由于粉煤灰中活性氧化钙含量较高(一般为0,7O.8),灰水系统结垢严重(年结垢速度为3060mm).因为灰水闭路循环,灰水pH值高(12.0左右),Ca高(2Ommol/I左右),古盐量高(导电度2000s/lm左右),结垢趋势也高(:Ca?(COlj9×10).在该厂进行中间试验,可以考察苛刻条件下本防垢法的实用性与经济性,同时,也是为该厂灰水系统防垢改造工程提供设计依据.

8、l申问试验规模为每小时处理灰水量51,中间试验系统见图2.中间试验结果如下:(1)处理后灰水同处理前相比:冲灰朴充水碳酸盐降低15倍以上,回用灰水碳酸盐降低5倍左右.从而使处理后灰水结垢趋势大大减弱,(2)灰水处理前后挂片结果表明处理后灰水结垢速度降低15倍以上.(3)割管检查表明:处理后灰水结垢速度为0.6mm/Y,处理效果良好.4.4防垢技术特点4.4.1在整个灰水处理过程中不需加药,除灰水处理苎不i.1符号囝2中同试驻统反应器在启动时需投入少量晶种外,运行中需定期排出沉淀物.4.4.2从解央灰水系统结垢的本质原因出发,大大降低丁世理后坎承结垢趋势,使整十灰水系统结垢速度大大降低.与加阻垢剂等加药法有质的区别.4.4,5解决了冲灰补充水朴人点的问题.可有效地防止发生在补水点局部过饱和度大,结垢严重的难题;4.4,4可以解决高pH值,高ca抖条件下,空气中COz的吸收带来的结垢问题.4.4.5运行堆护简便,运行费用低廉.4.4,6运行实践表明;水量与水质在一定范围波动时,对本防垢法的处理效果影响轻微4.5影响防垢的主要因素影响防垢的主要因素有:(1)品种种类与单位重量表面积;不同灰水水质,所用品种种类不同l(2)搅拌强度(3)反应时间;(4)晶种浓度;(5)灰水水质.4.6本防