膜法海水淡化技术在玉环电厂的应用

韦存忠,沈隼睿

(华能玉环电厂,浙江台州 317604)

膜法海水淡化技术在玉环电厂的应用

韦存忠,沈隼睿

(华能玉环电厂,浙江台州 317604)

华能玉环电厂 4×1000MW燃煤机组生产用水全部采用经“膜法”海水淡化技术处理的淡化海水,该淡水海水具有较强的腐蚀性,对电厂脱硫系统产生一定影响,探讨了淡化海水对脱硫系统的腐蚀及应对措施。

膜法;海水淡化;腐蚀

0 引言

随着环境的变化,地球上的淡水资源越来越紧张。我国属于缺水国之列,人均淡水资源仅为世界人均量的 1/4,居世界第 109位。中国已被列入全世界人均水资源 13个贫水国家之一。而且分布不均,大量淡水资源集中在南方,北方淡水资源只有南方淡水资源的 1/4。据统计,全国 600多个城市中有一半以上城市不同程度缺水,沿海城市也不例外,甚至更为严重。火电厂的生产需要消耗大量的淡水,为了满足生产的需要,近年来,许多沿海电厂逐步采用海水淡化技术。海水淡化技术中应用较多的是蒸馏法和膜法两大类。常用的蒸馏法有多级闪蒸、多效蒸馏和压汽蒸馏;膜法有电渗析、反渗透。华能玉环电厂 4×1000MW燃煤机组生产用水全部采用经膜法海水淡化技术处理的淡化海水,但该淡化海水具有较强的腐蚀性,对脱硫系统安全运行产生了一定的影响。本文结合华能玉环电厂脱硫系统运行和检修情况,探讨了海水淡化水对脱硫系统的影响及应对措施。

1 膜法海水淡化处理技术

1.1 海水水质分析

依据统计资料,不同海域的海水,其水质只存在含盐量的差别,而各离子含量的比例基本上是相同的。其中 ,氯、钠、镁、硫、钙、钾、溴、碳、锶、硼、硅、氟约占海水中全部溶解固形物的 99.9%,它们形成 5种阳离子:Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Sr2+;6种阴离子:Cl-、、Br-、HCO3-、、F-。在盐度为 35%的海水中,主要离子的含量见表 1。

表 1 海水中主要离子含量

从表 1中可以清楚的看到,海水中溶解固形物的主要成分为钠、钾、钙、镁的氯化物及硫酸盐。

1.2 脱硫系统腐蚀分析

腐蚀是一个复杂的过程,在富氧的氯化钠水溶液中,经过 pH调整后,脱硫系统碳钢发生的是电化学腐蚀,化学反应式为:

腐蚀产物会继续被氧化:

在反应式 (1)的持续作用下,经过一段时间的运行后,脱硫系统碳钢管道越来越薄,经常发生穿孔;碳钢阀门的阀瓣、阀芯被腐蚀破坏后关不严密,严重时阀瓣、阀芯断裂甚至脱落;设备被腐蚀后性能下降甚至损坏。在方程式 (2)反应的持续作用下,Fe(OH)2不断被氧化成 Fe(OH)3,在管道内壁结垢、堵塞设备。

1.3 可能的缓蚀方案

对脱硫系统碳钢在富氧的氯化钠水溶液腐蚀行为进行分析,发现减缓碳钢腐蚀方法有以下三种:一是在碳钢表面加保护膜,常用的缓蚀剂有:铬酸盐、锌盐、磷酸盐或聚合磷酸盐等;二是对淡水海水进行纯化,以达到纯水的水平;三是去除氧化剂,在这里主要是除氧,即通过热力除氧或加药除氧。

2 应对措施

2.1 提高脱硫设备的抗腐蚀能力

(1)工艺水箱。工艺水箱内部原采用油漆防腐,使用一年后检查发现箱体腐蚀严重,许多腐蚀点已经接近穿孔,重新喷砂除锈后涂刷玻璃鳞片进行了防腐处理,也可以采用聚脲、衬天然橡胶处理,以提高其抗腐蚀能力。

(2)管道。脱硫工艺水和除雾器冲洗水系统管道设计采用碳钢管道,使用一年后发现管道内壁腐蚀严重,特别是在焊缝和弯头处管壁经常破损穿孔,部分直管段内壁形成了约 10mm厚的结垢层,使管道的通流面积缩小,且系统阻力增大,通流能力减少了一半。经研究,电厂决定更换脱硫系统管道。石膏脱水系统经常因为水压低和流量小造成保护动作停机,需要全部更换为衬胶、衬塑或不锈钢材质的管道。为了节约投资并考虑施工进度,大口径管道采用衬胶或衬塑管道,DN50以下的小口径管道采用不锈钢管道。

氧化空气母管设计采用碳钢管道,进入吸收塔的支管 (茅枪式或管网式)采用 FRP材料。由于氧化风机出口处氧化空气的温度一般可以达到120℃,而 FRP材质不耐这么高的温度,需要在氧化空气中喷入减温水将氧化空气温度降至 45℃。海水淡化水在被喷入热的氧化空气后会形成大量的湿蒸汽,大大增加了海水淡化水的腐蚀能力,此处的管道更换为抗腐蚀力强的 316L管道。

(3)阀门。碳钢阀门的阀瓣或阀芯被腐蚀后会造成阀门关不严密,严重的时候阀瓣或阀芯会断裂甚至脱落,更换成不锈钢阀门。除雾器冲洗水气动蝶阀停运时阀瓣会与烟气接触,现改用阀瓣材质为1.4529的阀门。

(4)其他设备。主要为清水泵和石膏皮带脱水机的真空泵,清水泵需要更换为不锈钢泵或者耐腐蚀的衬胶泵,真空泵的圆盘和进出口气液分离箱也更换成不锈钢材料。

2.2 更换水源

玉环电厂脱硫系统中部分设备部件因为更换材料比较困难,经方案比选,决定更换水源:

(1)转机的冷却水。浆液循环泵减速机和氧化风机的冷却器比较难更换为材料更好的部件,而且管系的腐蚀产物结垢后会堵塞冷却器,造成冷却效果差,设备温度上升甚至停机。由于所需水量不大,现全部改用闭冷水。

(2)转机的冲洗水。浆液循环泵的机械密封运行一周以后需要冲洗 5～10min,由于冲洗是在浆液循环泵运行中进行,水系统的腐蚀结垢物进入高速旋转的机械密封 SiC摩擦面后会造成 SiC损坏,浆液泄漏。因为所需水量很小并且时间短,现改用浆液循环泵减速机所用闭冷水的回水进行冲洗。

3 结语

华能电厂 4×1000MW燃煤机组生产用水全部采用经膜法海水淡化技术处理的淡化海水,该淡化海水对脱硫设备具有一定的腐蚀性,针对淡化海水这一不同于天然淡水的特性,采取了合适的应对措施,保证了电厂脱硫装置的安全、稳定运行。

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Application ofmembrane method seawater desalination technology in Yuhuan Power Plant

There are 4×1000MW units in Huaneng Yuhuan coal-fired power p lant,its production using water is m embrane method seawater desalinat ion water.The mem branedesalination water has some effect on wet flue gas system.Combined the FGD running experience,the corrosion and effect of mem branedesalination to FGD system are analyzed.

m em brane m ethod;seawater desalination;corrosion

X703.1

B

1674-8069(2010)05-048-02

2010-06-20;

2010-08-02

韦存忠 (1974-),男,江苏海安人,工程师,主要从事火电厂烟气脱硫、脱硝设备管理工作。E-mail:hnyhwcz@163.com