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电厂循环水处理技术的发展趋势
 
火电厂循环水是耗水大项,减少循环水耗损的技术途径是提高循环冷却水系统的浓缩倍率。早期循环水处理的浓缩倍率不大于2.5,现在采用有机阻垢剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂手段,用综合工艺可将循环水浓缩倍率提高到4~8。为使浓缩倍率得到更大的提高,电力建设研究所与华北电力设计院合作开展了弱酸旁路软化处理的试验研究,取得了一定的成果。
在我国北方地区火电建设中,普遍遇到淡水资源匮乏的困难。火电厂中耗水较多的系统是冷却水系统,循环冷却水排污损失占有很大的比重。减少这项损失最主要的技术途径是提高循环冷却水系统的浓缩倍率。表1是根据某2×600 MW机组的循环水系统参数计算出的循环水浓缩倍率与排水量、补充水量的关系数据。
随着浓缩倍率的提高,水中的杂质浓缩程度也越来越高,一些溶解度不高的盐类将过饱和,在循环水系统中有析出的倾向;水系统微生物的大量繁殖将在换热面产生生物沉积物。如果不进行水处理,将产生严重的结垢问题,影响电厂的安全经济运行。
循环水处理技术已经走过了一段相当长的发展历程,在发展初期的一些技术已经由现代技术取代。随着技术的发展和进一步节水的需要,还将有更新的技术得到开发应用。
1早期的循环水处理技术
循环水处理技术发展的早期,主要研究了各种微溶盐类在不同的pH下的溶解度,用极限碳酸盐硬度、朗格里尔饱和指数和雷兹纳稳定指数、安定性指数、经验公式等方法判断碳酸盐的沉积趋势,用磷酸钙饱和指数判断磷酸钙是否会析出。受技术水平的限制,循环水浓缩倍率一般在2.5以下,采用加聚磷酸盐辅助加硫酸的方法进行处理。循环水的杀菌灭藻一般采用加氯处理。
早期的循环水处理技术浓缩倍率较低,循环水系统需水量大。加氯对一些有氨的水效果很差而且有氯胺类污染物产生,随着水资源的日益短缺和环保要求的日益严格,在应用中逐渐被新技术取代。
2现代的循环水处理技术
2.1有机阻垢剂
有机阻垢剂的应用大大提高了循环水容纳微溶盐类的能力,配合加酸处理,循环水的浓缩倍率达到2~4,配合石灰处理或离子交换软化处理,循环水的浓缩倍率可以进一步提高到5~8。
现在市场上应用的有机阻垢剂品种十分丰富,一般根据其主要功能机团进行分类,主要有有机膦系列、聚羧酸系列、聚羧酸脂系列、含磺酸机团系列的产品,最近还有包含2种机团的新型阻垢剂研制成功。
单一品种的有机阻垢剂的阻垢效果一般不如多种阻垢剂复合配方好,这种现象称为阻垢剂的协同效应。复合配方的阻垢剂一般还含有缓蚀剂,具有阻垢性能好、使用方便等特点。
2.2缓蚀剂
和以前的聚磷酸盐相比,单一品种的有机阻垢剂特别是有机膦在使用中更容易产生腐蚀,在选择阻垢剂品种时要特别注意。通常在采用有机阻垢剂时要加缓蚀剂,常见的有MBT、BTA、锌盐等。
2.3杀菌灭藻剂
海水型次氯酸钠发生器的研制成功使得沿海电厂的杀菌灭藻更经济安全,运行操作更简便。国内一些内地电厂采用了盐水型的次氯酸钠发生器,由于没有氯气的泄漏危险,安全性有了很
大的提高,但是由于电解次氯酸钠含盐量高,对于浓缩倍率高的电厂存在加入大量盐类带来
腐蚀的隐患。
如果循环水中的有机物含量较高,可以选择一些有机合成的杀生剂。一些生物繁殖较快的电厂可以采用多种杀菌剂交替使用来提高杀菌效果,例如季铵盐类杀生剂不仅有较强的杀菌能力,而且对污泥有剥离作用。
二氧化氯杀菌能力强,剂量小作用快,杀菌效果不受pH影响,不与大多数胺类反应,是有发展潜力的杀生剂。臭氧杀菌能力强,生产过程只需要空气和电,没有废物排放,杀菌使用后不会出现有毒的污染物,应用前景广阔。
2.4处理工艺选择
很多电厂现在采用加酸和阻垢剂的方式运行。这种方式运行控制简便,系统投资低。随着水资源的日益紧张,有的电厂要求浓缩倍率进一步提高,循环水处理一般采用复合处理方法,除了加酸加阻垢剂,常见的还有补充水石灰处理、离子交换软化处理等处理方式。常见的循环水处理工艺见表2。
3 循环水处理技术新进展
随着节水要求的进一步提高,今后循环水处理技术将向浓缩倍率更高、处理效果更好、系统更经济方面发展,技术进展主要有:
3.1弱酸离子交换旁流软化处理
旁流处理的主要特点是,弱酸树脂所处理的水是经过冷却塔浓缩过的水。因为旁流处理的水所含的碱度、硬度比补充水的大,可以充分发挥离子交换树脂的交换能力,所以比补充水处理更经济。但是旁流处理时,循环冷却水中含有阻垢剂,杀菌灭藻时加氯,都可能对离子交换树脂的性能有影响,国内还没有旁流处理的使用经验。
如果一个电厂的浓缩倍率要求较高,需要采用弱酸离子交换软化处理,补充水是地表水且碳酸盐硬度不大于250 mg/L(CaCO3),那么旁流软化处理就有明显的技术经济优势。
为了探索旁流软化处理技术的应用前景,我们和华北电力设计院合作开展了弱酸旁流软化处理的试验研究,试验包括以下内容:
(1) 水质稳定剂与树脂的筛选与优选试验,主要是用试验验证水质稳定剂对树脂的性能有多大的影响;
(2) 循环水氯化处理对弱酸树脂的影响的研究,主要考核循环水加氯对弱酸树脂产生的影响;
(3) 旁流过滤器的优选试验,主要试验新出现的丝网过滤器的性能参数;
(4) 旁流过滤的必要性论证试验研究,主要研究循环水悬浮物浓度与环境条件、浓缩倍率的关系;
(5) 循环水旁流过滤、旁流弱酸处理的全系统试验室模拟试验。
试验在1998年9月~1999年8月进行。通过试验优选出KL-S3阻垢剂,可以使循环水浓缩倍率达到6时,碱度达到400 mg/L(CaCO3)。
某电厂补充水碳酸盐硬度为121 mg/L(CaCO3),在弱酸软化时出水平均碱度按照25 mg/L(CaCO3)、弱酸系统自用水率8%进行计算,在旁流弱酸软化条件下弱酸系统需处理水量仅为340 t/h,如果处理补充水,需要处理的水量高达1100 t/h。
计算表明,循环水阻垢剂能够维持的碱度越高,弱酸处理的水量就越小,弱酸系统的建设规模就越小,所以优选阻垢剂对于经济性指标影响很大。
弱酸离子交换旁流软化处理技术还需要在工程实践中不断发展完善。
3.2零排污循环水处理
在一些地区节水要求高,排放要求严格,随着干除灰和粉煤灰综合利用技术的发展,今后有的电厂可能需要实现循环水零排污。
零排污水处理系统投资较高,系统复杂,一般先要经过软化处理,如石灰苏打软化或弱酸离子交换软化,然后采用反渗透等进行脱盐处理。
零排污循环水处理若与全厂的水系统优化工作相结合,可以显著提高系统的运行经济性。
3.3旁流过滤
最近国产的自动反冲洗丝网过滤器已经研制成功,在一些浓缩倍率较高、循环水悬浮物较高的电厂,采用自动反冲洗丝网过滤器进行旁流过滤处理,可以降低循环水悬浮物含量,减少铜管的冲刷磨损,估计以后在电厂的应用将会扩大。

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