葦湖梁電廠循環(huán)水加酸可行性分析

張莉（新疆華電煤業(yè)有限公司，新疆烏魯木齊830017）

葦湖梁電廠循環(huán)水加酸可行性分析

張莉
（新疆華電煤業(yè)有限公司，新疆烏魯木齊830017）

通過對(duì)葦湖梁電廠循環(huán)水質(zhì)及循環(huán)水構(gòu)筑物水泥耐受硫酸鹽分析，詳細(xì)闡述由于水質(zhì)和循環(huán)水構(gòu)筑物耐受硫酸鹽問題，導(dǎo)致循環(huán)水加酸工藝無(wú)法在該廠開展實(shí)施的具體原因。

循環(huán)水； 加酸； 阻垢劑； 硫酸鹽； 侵蝕

DOI：10.3969/J.ISSN.2095-3429.2015.02.007

0　引言

葦湖梁電廠目前循環(huán)水采用加入阻垢劑+緩蝕劑的處理方式，控制濃縮倍率≤3.0倍運(yùn)行。在冬、秋、春季，因環(huán)境溫度低，水塔日蒸發(fā)量相對(duì)夏季少一些。按目前的運(yùn)行方式，能夠較好的滿足冬、秋、春季的運(yùn)行要求，但在夏季時(shí)，因環(huán)境溫度高，冷卻塔蒸發(fā)量非常大，導(dǎo)致水塔補(bǔ)水量也很大；再加上在夏季時(shí)，上游蓄水池時(shí)常出現(xiàn)水位低的情況，導(dǎo)致水塔無(wú)法正常換水，進(jìn)而影響到整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行水質(zhì)，加大了凝結(jié)器內(nèi)銅管結(jié)垢腐蝕的可能性。為了避免出現(xiàn)凝結(jié)器嚴(yán)重結(jié)垢影響機(jī)組正常運(yùn)行。在夏季時(shí)提高循環(huán)水濃縮倍率，是解決夏季用水緊張的有效途徑。

根據(jù)安評(píng)專家建議及查閱相關(guān)資料以及結(jié)合目前國(guó)內(nèi)電廠循環(huán)水處理方式，擬采用阻垢劑+硫酸的聯(lián)合處理方式，使目前的循環(huán)水濃縮倍率進(jìn)一步提高至≤4.0倍運(yùn)行，以滿足循環(huán)水在夏季嚴(yán)重缺水條件下的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1　加酸處理原理

循環(huán)水加酸處理是將水中碳酸鹽硬度轉(zhuǎn)化為溶解度較大的非碳酸鹽硬度，以防止生成碳酸鹽水垢的一種處理方法。通常采用加入硫酸，若加入鹽酸會(huì)帶入Cl－，增加循環(huán)水中的總的Cl－含量，容易造成耐Cl－性較差的銅管的腐蝕，故一般不采用；加硝酸會(huì)帶入NO3－，導(dǎo)致硝化細(xì)菌繁殖，且成本較加硫酸貴，也很少采用；硫酸在儲(chǔ)存和運(yùn)輸也較鹽酸和硝酸安全方便，故在循環(huán)水的加酸處理運(yùn)行過程中，硫酸得到了廣泛的應(yīng)用。硫酸與水中重碳酸鹽硬度的反應(yīng)如下：

反應(yīng)生成的游離CO2，有利于抑制碳酸鈣水垢的析出，而且整個(gè)反應(yīng)中生成的CaSO4溶解度較大（0 ℃1750mg/L），所以加硫酸處理可以防垢和提高濃縮倍率。

2　循環(huán)水加酸處理的可行性分析

2.1加酸前后水質(zhì)分析

目前，葦湖梁電廠循環(huán)水補(bǔ)充水采用當(dāng)?shù)刈詠?lái)水作為補(bǔ)充水源，其補(bǔ)充水水質(zhì)見表1。

表1　循環(huán)水補(bǔ)充水水質(zhì)情況

由以上數(shù)據(jù)可以看出補(bǔ)充水總體硬度3.82mmol/L屬于中等硬度水。補(bǔ)充水中的碳酸鹽硬度相對(duì)偏高。若循環(huán)水采用加酸處理控制濃縮倍率在4.0倍以下，此時(shí)作循環(huán)水中CaSO4水垢析出判斷：

根據(jù)溶度積原理［1］

其中

式中 ［Ca2+］x—循環(huán)水中Ca2+濃度，mg/L；

［Ca2+］B—補(bǔ)充水中Ca2+濃度，mg/L；

［SO42-］x—循環(huán)水中SO42-濃度，mg/L；

［SO42-］B—補(bǔ)充水中SO42-濃度，mg/L；

φ—濃縮倍率；

ΔHT.B—補(bǔ)充水酸化前后碳酸鹽硬度含量的差值。

則有：［Ca2+］x.［SO42-］x

=535.96×238.4

=127772.37＜5×105～5×106

注：5×105～5×106為一經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)［2］。

由以上計(jì)算結(jié)果可以看出，循環(huán)水加酸處理后，即使在不添加阻垢劑的情況下也完全可以濃縮至4倍，而不結(jié)垢。

循環(huán)水加硫酸處理，濃縮至4.0倍時(shí)，水質(zhì)情況見表2。

表2　運(yùn)行中循環(huán)水水質(zhì)情況

2.2目前凝汽器管材適用水質(zhì)及允許流速分析

目前#2機(jī)使用的凝汽器管才為HSn70-1錫黃銅管，空抽區(qū)采用部分不銹鋼管。HSn70-1是國(guó)內(nèi)外淡水中使用的較廣泛的一種管材，要求運(yùn)行水質(zhì)中溶解固形物含量＜1000mg/L、氯離子＜150mg/L。其耐沖刷腐蝕性能較差，在管子表面有沉積物的情況下容易發(fā)生點(diǎn)蝕。管內(nèi)流速最高不超過2.2m/s最低不得低于1.0m/s。在對(duì)HSn70-1銅管進(jìn)行鍍膜處理后，溶解固形物含量可提高到1500mg/L［3］，氯離子含量可提高到200mg/L［4］。在定期鍍膜到位的情況下，使用壽命較長(zhǎng)?？粘閰^(qū)使用的不銹鋼管其所能適用水質(zhì)及允許流速均優(yōu)于目前使用的HSn70-1錫黃銅管。目前#1機(jī)凝結(jié)器使用的管材情況不明，但根據(jù)#1、#2機(jī)循環(huán)水長(zhǎng)期運(yùn)行情況看，#1機(jī)管材為進(jìn)口，其運(yùn)行情況一直優(yōu)于#2機(jī)循環(huán)水使用的銅管。

結(jié)合濃縮后水質(zhì)情況分析可以看出循環(huán)水加硫酸濃縮至4倍時(shí)，水中Cl-含量126.44 mg/L接近#2機(jī)凝結(jié)器采用的Hsn70-1普通錫黃銅管所能耐受Cl-含量的極限值150mg/L。電導(dǎo)1600us/cm，實(shí)際上此值偏小，正常運(yùn)行后估計(jì)會(huì)接近2000us/cm，則水中的溶解固形物可能會(huì)超過1000mg/L，這將會(huì)極大的影響普通加錫黃銅管凝結(jié)器的安全運(yùn)行，所以在采用加酸處理前，建議對(duì)#1、#2機(jī)凝結(jié)器進(jìn)行硫酸亞鐵鍍膜處理，以提高在高濃縮倍率下，凝結(jié)器中采用HSn70-1錫黃銅管對(duì)水質(zhì)的適應(yīng)能力，提高凝結(jié)器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3　硫酸鹽對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)侵蝕性分析

該廠循環(huán)水補(bǔ)水SO42-含量一般在110mg/L上下波動(dòng)。在采用加酸處理后，循環(huán)水硫酸鹽含量會(huì)大幅攀升。當(dāng)水中硫酸鹽含量較高時(shí)，會(huì)造成普通水泥的侵蝕。根據(jù)我國(guó)《水利水電工程水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，硫酸鹽對(duì)混凝土結(jié)晶性侵蝕判斷標(biāo)準(zhǔn)如下：

表3　硫酸鹽對(duì)混凝土結(jié)晶性侵蝕判斷依據(jù)

若循環(huán)水補(bǔ)充水中碳酸鹽硬度全部轉(zhuǎn)化為非碳酸鹽硬度作近似計(jì)算，則濃縮倍率達(dá)到4.0倍時(shí)，循環(huán)水中總的SO42-含量為：

SO42-B—補(bǔ)充水中所含的SO42-含量為1.0645mmol/L（2002～2004年6、9月份平均值），mmol/L；

△HT，B—補(bǔ)充水酸化前后碳酸鹽硬度含量的差值，mmol/L。

經(jīng)查證相關(guān)資料#1、#2循環(huán)水冷卻塔及水池在建造過程中使用的為普通標(biāo)號(hào)325#、525#水泥。并未使用抗硫酸鹽的P.HSR425、P.HSR525水泥。由所得結(jié)果可以看出：目前對(duì)循環(huán)水進(jìn)行加硫酸處理會(huì)對(duì)冷卻塔及水池造成相當(dāng)?shù)那治g。

4　結(jié)語(yǔ)

根據(jù)硫酸鹽對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)侵蝕性分析不難看出，若目前對(duì)循環(huán)水采用加酸處理，在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過程中將會(huì)對(duì)循環(huán)系統(tǒng)造成較嚴(yán)重的侵蝕，可見，因葦湖梁電廠循環(huán)水前期土建施工時(shí)未考慮采用加酸處理，導(dǎo)致目前葦湖梁電廠循環(huán)水不具備加酸條件。要解決循環(huán)水濃縮倍率低的問題，目前可以直接采用加大緩蝕阻垢劑劑量的方式，提高循環(huán)水濃縮倍率。且烏魯木齊帕韋爾動(dòng)力有限公司承諾提供相應(yīng)的高濃縮倍率阻垢劑。直接采用阻垢劑提高濃縮倍率，避免了加藥提高濃縮倍率的同時(shí)，因加酸導(dǎo)致向循環(huán)水中引入硫酸根。這樣以來(lái)當(dāng)循環(huán)水濃縮接近4.0倍時(shí)，其中循環(huán)水中的硫酸根含量根據(jù)計(jì)算接近400mg/L。要比采用加酸處理時(shí)候情況好些。水泥在硫酸根含量400mg/L以下時(shí)，也僅僅是處在中等侵蝕范圍內(nèi)，其次采用加大緩蝕阻垢劑劑量提高循環(huán)水濃縮倍率不需要對(duì)現(xiàn)有設(shè)備做任何變動(dòng)，而加酸需要增加一套設(shè)備，并增加防腐日常維護(hù)工作。

綜合以上分析建議：舍棄原有的加酸處理方式思想，直接在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上采用加大緩蝕阻垢劑劑量的方式提高循環(huán)水濃縮倍率，滿足循環(huán)水在夏季嚴(yán)重缺水條件下的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］齊冬子.敞開式循環(huán)水系統(tǒng)的化學(xué)處理［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

［2］李思敏，李富勤.工業(yè)用水處理設(shè)施設(shè)計(jì)計(jì)算［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

［3］高秀山.火電廠循環(huán)冷卻水處理［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2002.

［4］唐受印，戴友芝，等.工業(yè)循環(huán)水處理［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

Analysis on the Weihuliang Power Plant Circulating Water and Acid Feasibility

ZHANG Li
（Xinjiang Huadian Coal Industry Co.，Ltd，Urumqi 830017，China）

Through the weihuliang power plant circulating water and circulating water structures of sulfate cement tolerance analysis，in detail because of water quality and water circulation structures tolerance sulfate problems，the causes of circulating water by adding acid process can not be carried out in the factory implementation.

circulating water； adding acid； inhibitor； sulfate； erosion

TM621

B

2095-3429（2015）02-0025-03

張莉（1977-），女，河北人，大專，技師。

2015-03-18

2015-04-28