火力发电厂中水回用工艺及问题对策

2016-11-18徐露

资源节约与环保 2016年8期

关键词：中水防腐蚀混凝

徐　露

（重庆远达水务有限公司重庆400060）

火力发电厂中水回用工艺及问题对策

徐露

（重庆远达水务有限公司重庆400060）

实现中水在火电厂循环冷却水工艺中的合理应用，具有较强的经济价值、社会价值和环保价值，对于缓解水资源短缺发挥着重要作用。本文在分析火电厂冷却水特性的基础上，就当前火电厂中水回用工艺进行了深入分析，并就火电厂在使用中水过程中需要注意的问题，提出了解决之策。

火电厂；中水回用；循环；腐蚀

火电厂是耗水大户，一座2×600MW火电厂的耗水量约为8×104m3/d，相当于一个中小城市居民的用水总量，这其中，循环冷却的耗水量要占到整个耗水量的2/3，循环冷却部分的耗水多以蒸发和风吹形式损失，对环境的污染很小。此外，循环冷却水对补水的要求不高，只要严格控制其中的某些指标，选择合适的处理工艺，保障循环冷却水的稳定性，实现中水回用，创造出更多的社会效益、经济效益和环境效益。

1　火电厂循环冷却水特性

火电厂冷却水循环过程中，循环水中含有许多镁离子、钙离子、硫酸根离子等由于冷却建筑物中热量传递和传质交换，增加了离子对冷却建筑物内的悬浮物和固体溶解性，导致杂物、可溶性气体进入水循环系统中，形成结垢、腐蚀，降低了循环建筑物的通水能力和换热器效率。

1.1结垢

主要由于盐分浓缩和CO2的散失，造成水中的碳酸钙沉积结垢，影响了换热器的传热效率，影响循环冷却水系统运行，严重的还会造成安全事故。

1.2腐蚀

淋水过程中造成水中的溶解氧含量增加，加强了水的腐蚀性，对热唤起和管道等设施产生腐蚀。

1.3污垢

循环冷却水系统中悬浮物、大气中杂志的沉积物、腐蚀剥落物及其它各种杂质在水体中沉淀形成污垢。因结垢和污垢所产生的沉积物对循环冷却系统的运行构成较大安全威胁，因此，循环冷却水处理的问题主要是做好腐蚀和沉积物防控。

2　火电厂中水工艺分析

目前在火电厂中，主要有三种深度处理工艺：分别是石灰-混凝澄清过滤法、膜处理法以及MBR膜处理后回用等[1]。

2.1石灰-混凝法

石灰-混凝澄清处理工艺是将石灰乳加入到水中，实现与水中的碳酸硬度发生反应，从而生成碳酸钙和氢氧化镁沉淀，降低了循环设备中水的硬度和碱度。同时，为减少碳酸盐硬度的残留量，现实中常常将石灰软化与混凝沉淀一并进行处理，在混凝过程中所产生絮凝可以吸附石灰处理中的胶体物质，成为大颗粒而沉淀，并除去硬度，这时水中的胶体物质和悬浮物会被沉淀物形成的晶核或吸附物所网捕，被改变形态后从水中分离，从而实现达标排放。华电国际邹县发电厂2×1000MW机组中水深度处理（见图1），无论是处理水量还是出水的水质均达到了预期的设计要求[2]。在实际应用该方法时要做好石灰计量系统密闭工作，防止泄露；控制排泥，即，泥渣的含量。此外，石灰粉的纯度要高，以保证处理效果。

图1　石灰-混凝法中水回用工艺

2.2膜处理法

全膜法（IMT）技术是近年来火电厂中水处理中应用较广的一项技术，它集合了电渗析技术和离子交换技术的优势，利用电渗析极化使水电离产生氢离子和氢氧离子，实现树脂再生，另外，也克服了电渗析过程中由于发生极化而不能深度脱盐的不足。全膜法处理火电厂中水能够实现连续工作、减少了废液的排放等不足。华能海拉尔热电厂2×200MW供热机组投产运行后，采用RO（两级反渗透）+EDI（电去离子）全膜法工艺处理电厂锅炉补给水（见图2），出水的水质达到了预期排放目标，符合电厂锅炉补给水水质要求，具有占地面积小、运行费用低等优势。但该工艺需要重视原水电导率，要控制原水电导升高问题[3]。因为，一旦原水中的电导升高，水中离子增多，导电能力增强，极化趋势和水解离程度就会减弱，就会减少了氢离子和氢氧离子的生成，最终影响树脂再生效果。

图2　全膜法中水回用工艺

2.3MBR膜处理后回用

MBR膜生物反应器工艺是一种十分高效的污水处理系统，它把膜分离技术与生物反应器工艺有机结合起来，常规生化池工艺中的二沉池被膜分离技术所替代，实现了较好的处理效果。一般情况下，MBR工艺分为超滤单元和生化反应池两个组成部分，火电厂中的超滤回流液经好氧生物硝化作用后，生成有机氮和氧化氨氮，转化为硝酸盐和亚硝酸盐，最终经反硝化池污泥作用，还原为氮气后排出，实现火电厂污水的脱氮效果。利用MBR工艺，能有效分离固体和液体，生化率较高，保证出水的稳定性，出水中的悬浮物基本被去除。

3　中水回用过程中需要注意的问题

火电厂循环冷却水处理所遇到的主要问题腐蚀和沉积物。在采取相关工艺，处理污水实现中水回用时，要注意解决好循环冷却水中水回用阻垢和防腐蚀工作。

3.1阻垢工艺

火电厂中水回用容易因结垢等影响回用效果。采取的阻垢工艺主要有：石灰处理与添加复合水质稳定剂处理相结合工艺；弱酸离子交换处理与添加复合水质稳定剂相结合以及加硫酸调pH值与添加复合水质稳定剂处理相结合工艺等待。其中，石灰处理+复合水质稳定剂处理工艺针对了中水的特性，通过石灰澄清混凝过滤工艺处理，既可以去除中水硬度，又可以达到，灭菌、去除悬浮物以及脱色等作用。影响循环水阻垢工艺效果的因阻垢药剂的选择不同而不同，这要根据不同水质特点以及凝汽器材质的特点，既要考虑经济性，又要兼顾实际应用效果，目前应用较多的阻垢剂主要是有机磷系，如烃基乙叉二磷酸（HEDP）、氨基三甲叉膦酸（ATMP）、2-膦酸1,2,4三羧酸（PBTCA）等，但这些药剂对循环排水电厂或凝汽器管材为铜管需要慎用。此外，还有共聚物（如聚丙烯酸、聚丙烯酸-聚丙烯酸酯类共聚物、水解聚马来酸酐）等，具有无毒、无公害，分散作用效果好等明显优势。二乙烯三胺五亚甲基膦酸（PAPEMP）作为90年代开始流行使用的新型阻垢分散剂，具有很强的粘泥剥离性能，但该制剂在使用过程中会随着时间的推移，功能会不断被降解，影响实际应用效果，因此，在循环水中要保持有足够的余量。

3.2防腐蚀工艺

循环冷却水的防蚀工艺主要依据电厂运行设备的不同采取不同的防腐蚀保护。（1）循环水管道和凝汽器防腐蚀。通常采取在管道施工期间完成对循环水管道保护涂料的覆盖，要求管道的防腐蚀施工在管道安装完毕即可进行，一方面可以延长管道的使用周期；另一方面在保证管道未使用之前喷砂和刷涂能够更好保证工艺质量和效果。此外，要做好循环水的杀菌处理，提高循环水流速以保证循环水胶球清洗系统的清洗效果。（2）工业冷却水系统防腐蚀。火电厂的工业冷却水大多采用循环水，中水回用作为循环水补充水，就需要做好工业冷却水管道和工业冷却水冷却器如油冷器、氢冷器的防腐蚀措施。其中，对于冷却水管道的防腐蚀主要选择衬胶或衬塑管道。而工业冷却器的防腐蚀则可以通过优化设计，把循环水直接补充道工业冷却水系统中，减少冷却水系统中的含盐量和粘泥的形成，在设计上建议采取上下流向布置，减少粘泥的沉积；机组要定期检修并做好通风干燥，添加适当的缓蚀剂。