電廠高礦化度循環(huán)水的阻垢緩蝕處理研究

李博 姜波 魏延華

（棗莊礦業(yè)集團蔣莊煤矸石熱電有限責(zé)任公司，河北棗莊，277519）

前言：冷卻水在循環(huán)系統(tǒng)中不斷循環(huán)使用，由于水溫升高，流速變化，水的蒸發(fā)，導(dǎo)致其中鈣離子、鎂離子、氯離子等不斷濃縮，會產(chǎn)生嚴(yán)重的沉積物附著、設(shè)備腐蝕和微生物的大量滋生，以及由此形成的黏泥污垢堵塞管道等問題，致使凝汽器極易發(fā)生結(jié)垢、腐蝕現(xiàn)象。污垢的存在不僅減少了流體的流通面積，使熱交換設(shè)備的流體阻力增加，導(dǎo)致動力消耗增加，嚴(yán)重妨礙換熱設(shè)備的正常運行，還會因垢類腐蝕導(dǎo)致管材穿孔，造成設(shè)備腐蝕泄漏，縮短設(shè)備的使用壽命等，嚴(yán)重影響了火力發(fā)電廠的發(fā)電效率，威脅和破壞電廠長周期地安全生產(chǎn)。

高礦化度礦井水中含有SO42-、Cl-、Na+、Ca2+、K+、Mg2+等離子，礦化度無機鹽總含量>2000mg/L，硬度相對較高，水質(zhì)多數(shù)偏堿，帶苦澀味，因此有必要通過凈化或軟化工藝處理后使其成為工業(yè)用水。但由于運行成本過高，一般不予采用。通常采用添加濃硫酸來降低水中堿度和PH值運行的方法來進(jìn)行處理，但是添加硫酸具有一定的負(fù)面效應(yīng)：①操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。②濃硫酸具有助燃性，強腐蝕性、強刺激性，可致人體皮膚灼傷：輕者出現(xiàn)紅斑，重者形成潰瘍，濺入眼內(nèi)甚至可造成角膜穿孔、全眼炎乃至失明。③對水體和土壤會造成環(huán)境污染。④增加繁瑣的安監(jiān)檢查。

蔣莊熱電公司位于棗莊礦業(yè)集團蔣莊煤礦工廣區(qū)內(nèi)，屬于典型的坑口電廠，涼水塔的循環(huán)冷卻水約4000m3/h，使用的是礦井污水站處理后的中水，保有水量為4000m3，系統(tǒng)主要材質(zhì)為銅、碳鋼、不銹鋼。補水水質(zhì)如下：PH=8.0；電導(dǎo)率=3710us/cm；濁度=10.6mg/L；總堿度（以CaCO3計）=458mg/L；總硬度（以CaCO3計）=1152mg/L；Ca2+（以CaCO3計）=701mg/L；Cl-=191mg/L。由此可見，該水質(zhì)有兩大特點：一是離子濃度特別高，進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)后容易在填料上附著、沉積，并在凝汽器管內(nèi)結(jié)垢；二是電導(dǎo)率很高，極易造成腐蝕。

根據(jù)朗格利爾飽和指數(shù)及帕拉茲結(jié)垢指數(shù)分別判定在濃縮倍數(shù)1.5、1.6、1.7倍時，此水質(zhì)呈較易結(jié)垢、容易結(jié)垢、極易結(jié)垢趨勢。

為了解決水中離子濃度增加所導(dǎo)致的結(jié)垢和設(shè)備腐蝕等問題，蔣莊熱電公司經(jīng)多方研究，進(jìn)行了以下調(diào)整試驗：控制濃縮倍率≤1.70，不加酸同時添加ZKSW-H型阻垢緩蝕劑進(jìn)行循環(huán)水處理。

結(jié)合2012年3、4月份循環(huán)水水質(zhì)的化驗數(shù)據(jù)，蔣莊熱電公司氯離子的濃縮倍數(shù)始終控制在1.65-1.70之間，而總硬度的濃縮倍數(shù)也在1.65-1.70之間，根本無鈣離子、鎂離子的析出，阻垢率維持在90%以上。根據(jù)現(xiàn)場旁路檢測換熱器的檢測數(shù)據(jù)，循環(huán)水系統(tǒng)的最大污垢熱阻為0.74×10-4m2.K/W，碳鋼的最大腐蝕率為0.032mm/a，不銹鋼的最大腐蝕率為0.0008mm/a，銅的最大腐蝕率為0.0012mm/a，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)。在對循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行檢修時，拆開換熱器后發(fā)現(xiàn)，換熱器表面無蝕、無垢；經(jīng)過對凝汽器及銅管進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)銅管內(nèi)干凈無雜物，充分證明了此種方法對循環(huán)水的處理效果。

磷是菌類繁殖生長的主要營養(yǎng)源，蔣莊熱電公司的循環(huán)水總磷指標(biāo)一直控制在4.0左右，屬于典型的低磷標(biāo)準(zhǔn)，從營養(yǎng)源頭上限制了菌類的生長，從而降低了殺菌滅藻劑和粘泥剝離劑的用量。

當(dāng)濃縮倍數(shù)在1.50～1.70的條件下，通過對循環(huán)冷卻水量為4000m3/h的計算得出其不同濃縮倍數(shù)下系統(tǒng)的補水量和排污量關(guān)系（計算條件：氣溫25℃，k值選用0.0015/℃）：隨著濃縮倍數(shù)的增加，補充水量呈減少趨勢，排污量也呈減少趨勢。濃縮倍數(shù)控制1.70倍時比控制1.50倍時，每月可節(jié)約用水24686m3，年可減少排污水量302400m3。因此適當(dāng)提高濃縮倍數(shù)將其控制在合理上限，循環(huán)冷卻水的節(jié)水效果顯著，所帶來的環(huán)保效益是不可估量的。

通過優(yōu)化調(diào)整試驗，蔣莊熱電公司合理地將循環(huán)水濃縮倍率控制在上限范圍，采用ZKSW-H型阻垢緩蝕劑處理，不需要另行添加硫酸，從根本上解決了添加硫酸處理循環(huán)水所帶來的負(fù)面效應(yīng)（增加人力資本、安全隱患、環(huán)境污染等）。

結(jié)論：蔣莊熱電公司的循環(huán)水使用礦井污水站處理后的中水，是全國罕見的高硬度水、高堿度水，添加硫酸雖然是降低堿度的有效辦法，但是具有一定的環(huán)境影響和安全隱患；通過優(yōu)化試驗合理調(diào)整，探索出了高礦化水用作電廠循環(huán)水補水的合理處理途徑。