电厂高矿化度循环水的阻垢缓蚀处理研究

李博 姜波 魏延华

（枣庄矿业集团蒋庄煤矸石热电有限责任公司，河北枣庄，277519）

前言：冷却水在循环系统中不断循环使用，由于水温升高，流速变化，水的蒸发，导致其中钙离子、镁离子、氯离子等不断浓缩，会产生严重的沉积物附着、设备腐蚀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问题，致使凝汽器极易发生结垢、腐蚀现象。污垢的存在不仅减少了流体的流通面积，使热交换设备的流体阻力增加，导致动力消耗增加，严重妨碍换热设备的正常运行，还会因垢类腐蚀导致管材穿孔，造成设备腐蚀泄漏，缩短设备的使用寿命等，严重影响了火力发电厂的发电效率，威胁和破坏电厂长周期地安全生产。

高矿化度矿井水中含有SO42-、Cl-、Na+、Ca2+、K+、Mg2+等离子，矿化度无机盐总含量>2000mg/L，硬度相对较高，水质多数偏碱，带苦涩味，因此有必要通过净化或软化工艺处理后使其成为工业用水。但由于运行成本过高，一般不予采用。通常采用添加浓硫酸来降低水中碱度和PH值运行的方法来进行处理，但是添加硫酸具有一定的负面效应：①操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。②浓硫酸具有助燃性，强腐蚀性、强刺激性，可致人体皮肤灼伤：轻者出现红斑，重者形成溃疡，溅入眼内甚至可造成角膜穿孔、全眼炎乃至失明。③对水体和土壤会造成环境污染。④增加繁琐的安监检查。

蒋庄热电公司位于枣庄矿业集团蒋庄煤矿工广区内，属于典型的坑口电厂，凉水塔的循环冷却水约4000m3/h，使用的是矿井污水站处理后的中水，保有水量为4000m3，系统主要材质为铜、碳钢、不锈钢。补水水质如下：PH=8.0；电导率=3710us/cm；浊度=10.6mg/L；总碱度（以CaCO3计）=458mg/L；总硬度（以CaCO3计）=1152mg/L；Ca2+（以CaCO3计）=701mg/L；Cl-=191mg/L。由此可见，该水质有两大特点：一是离子浓度特别高，进入循环水系统后容易在填料上附着、沉积，并在凝汽器管内结垢；二是电导率很高，极易造成腐蚀。

根据朗格利尔饱和指数及帕拉兹结垢指数分别判定在浓缩倍数1.5、1.6、1.7倍时，此水质呈较易结垢、容易结垢、极易结垢趋势。

为了解决水中离子浓度增加所导致的结垢和设备腐蚀等问题，蒋庄热电公司经多方研究，进行了以下调整试验：控制浓缩倍率≤1.70，不加酸同时添加ZKSW-H型阻垢缓蚀剂进行循环水处理。

结合2012年3、4月份循环水水质的化验数据，蒋庄热电公司氯离子的浓缩倍数始终控制在1.65-1.70之间，而总硬度的浓缩倍数也在1.65-1.70之间，根本无钙离子、镁离子的析出，阻垢率维持在90%以上。根据现场旁路检测换热器的检测数据，循环水系统的最大污垢热阻为0.74×10-4m2.K/W，碳钢的最大腐蚀率为0.032mm/a，不锈钢的最大腐蚀率为0.0008mm/a，铜的最大腐蚀率为0.0012mm/a，均远远低于国家标准。在对循环水系统进行检修时，拆开换热器后发现，换热器表面无蚀、无垢；经过对凝汽器及铜管进行检查，发现铜管内干净无杂物，充分证明了此种方法对循环水的处理效果。

磷是菌类繁殖生长的主要营养源，蒋庄热电公司的循环水总磷指标一直控制在4.0左右，属于典型的低磷标准，从营养源头上限制了菌类的生长，从而降低了杀菌灭藻剂和粘泥剥离剂的用量。

当浓缩倍数在1.50～1.70的条件下，通过对循环冷却水量为4000m3/h的计算得出其不同浓缩倍数下系统的补水量和排污量关系（计算条件：气温25℃，k值选用0.0015/℃）：随着浓缩倍数的增加，补充水量呈减少趋势，排污量也呈减少趋势。浓缩倍数控制1.70倍时比控制1.50倍时，每月可节约用水24686m3，年可减少排污水量302400m3。因此适当提高浓缩倍数将其控制在合理上限，循环冷却水的节水效果显著，所带来的环保效益是不可估量的。

通过优化调整试验，蒋庄热电公司合理地将循环水浓缩倍率控制在上限范围，采用ZKSW-H型阻垢缓蚀剂处理，不需要另行添加硫酸，从根本上解决了添加硫酸处理循环水所带来的负面效应（增加人力资本、安全隐患、环境污染等）。

结论：蒋庄热电公司的循环水使用矿井污水站处理后的中水，是全国罕见的高硬度水、高碱度水，添加硫酸虽然是降低碱度的有效办法，但是具有一定的环境影响和安全隐患；通过优化试验合理调整，探索出了高矿化水用作电厂循环水补水的合理处理途径。