循环水系统节水技术改进

王春芹，李文涛，刘训峰，杨忠民，王在彬

（山钢集团莱芜分公司能源动力厂，山东莱芜 271104）

1 系统介绍

型钢化水车间循环水为敞开式冷却循环系统，主要担负着3座AV80风机和1座25 MW发电机组的凝汽器及冷油器循环冷却水的供应。目前循环水量在22000 m3/h左右运行，整个系统的保有水量在12000 m3，3#循环水站主要担负着型钢50 MW发电机组的循环冷却水的供应，循环水量10500 m3/h左右运行，整个系统的保有水量在6000 m3。系统运行过程中钙+M碱度一般控制在18 mmol/L左右，一般不超过22 mmol/L，若钙+M碱度的数值大于22 mmol/L,会生成钙、镁重碳酸盐导致凝汽器的铜管结垢，而若数值较小则会造成不必要的水资源的浪费，电导率一般控制在1800 μS/cm以下。整个系统运行过程中受到风吹、蒸发、泄露、排污等影响，为了维持系统平稳运行，必须不断向系统补充大量的工业新水。但随着莱钢工业新水越来越紧张，并补水的水质越来越差，造成循环水水质的含盐量、电导率和有害离子的含量逐步增加，为了控制水质，必须加大循环水系统的排污水量，否则会造成凝汽器不锈钢管结垢和腐蚀，严重时将造成机组的经济稳定运行。图1为循环水系统的工艺流程示意图。

目前采取的措施主要是通过投加复合型阻垢剂和缓蚀剂来降低循环水系统对新水的消耗，在循环水中投加药剂，主要是破坏CaCO3的结晶增长过程，以达到控制水垢形成的目的。

2 技术改进措施

根据《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050-2007）3.1.11规定间冷开式系统与直冷系统的钙硬度与甲基橙碱度之和大于1100 mg/L，应加硫酸或进行软化处理；循环水冷却水的浓缩倍率是该系统冷却水的含盐量与其补充水含盐量之比，提高浓缩倍率可以降低补水的用量，从而节约生产用水，还可以降低循环水系统的排污量，减少对环境的污染。因此车间采取了以下改进措施。

2.1 在循环水系统中添加浓硫酸

循环水加硫酸处理是为了将水中的溶解度较小、易生成水垢的钙、镁重碳酸盐，转化为溶解度较大的钙镁硫酸盐，从而达到防止在凝汽器铜管上生成水垢的目的。生成的硫酸盐易沉淀，可随排污带走，循环水中的钙离子减少后，碱度也会降低，循环水在低碱条件下运行，不但能维持较高的浓缩倍率，且不易结垢。其反应方程式如下：

图1 循环水系统的工艺流程示意图

成功地利用硫酸和水中钙、镁离子反应这一化学原理，通过调节浓硫酸的阀门，保证循环水的水质，如果M碱度至4将加浓硫酸的阀开大，如果M碱度降至2,则调大加浓硫酸阀门。车间较好对循环水的pH和M碱度进行控制，即防止了pH值太低出现腐蚀现象，又避免了了碱度太高易于结垢现象，目前循环水pH控制在8.3左右，M碱度由原来的6.0左右，逐步降低到2～3之间。经加浓硫酸处理后的循环水可以在较高的含盐量（即提高循环水的浓缩倍率更高）状态下稳定运行，不结垢，不腐蚀。

2.2 适时添加软化水和反渗透产水

循环水水质极度恶化时，为了高效改善循环水系统水质，采取将除盐水反渗透产水和软化水作为部分补水补入循环水系统来调整改善循环水系统的水质，制定岗位补充反渗透产水和软化水的规定，除盐水及软化水站配合进行反渗透产水及软化水的添加，添加反渗透产水和软化水的要求如表1。

表1 反渗透产水和软化水的混合要求一览表

2.3 根据循环水的钙+M碱度的数值的范围及时调节排污

若在20.5～22 mmol/L内可以适当将排污开度调整为20 t左右的排污，若低于这个范围则将排污关闭，若高于这个范围则将排污开大，及时监测水质通过调整循环水的排污大小和时间来降低循环水系统的补水。

3 实施效果

3.1 循环水加硫酸、软化处理的补充水，主要是提高循环水的浓缩倍率,达到节水减排和环境保护的目的,从而为企业带来较好的经济效益和社会效益。通过提高浓缩倍率运行，每月可以节约工业新水5.74万t，除去异常时软水的必要补充，月度节约4.1万t。工业新水水综合水费按5元/m3，每月可以节约成本4.1万t×5元/t=20.5万元，每月加硫酸约20t，每吨455元，每月消耗费用0.91万元，月度节约费用20.5万元-0.91万元=19.59万元

3.2 投加浓硫酸的循环水系统技术改进后有效控制循环水的水质，降低了循环水系统的排污，降低对环境污染。