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循環冷卻水總堿度偏高處理措施淺析

發布時間:2020-09-04

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       循環冷卻用水是火力發電廠比較大的水消耗,因此采用相應措施提高循環冷卻水的濃縮倍率,降低循環水補水量具有重要的現實意義。由于生水主要是地表水全堿度在2.0-7.5mol/l之間,水質很不穩定,隨著運行時間的延長循環冷卻水堿度偏高,為防止結垢只能將濃縮倍率控制在2.0-2.5之間。致使頻繁排污,補水量也較高,造成大量的水消耗。針對這一問題,我們對原因進行了分析,尋找合理的措施解決循環水堿度高的問題,提高濃縮倍率,降低補水量。

1 原因分析
引起循環水堿度偏高的原因很多,主要有:生水堿度高;循環水中游離二氧化碳的大量溢出等,現分析如下。
1.1 生水堿度高
生水主要為地表水,來水堿度就較高,屬于負硬水(堿度大于硬度),經過弱酸陽床離子交換器交換處理。弱酸陽離子交換器共3 臺,大出力為450 t/h,鹽酸再生。
從弱酸陽床出水水質特性可看出,負硬水經弱酸陽床處理后仍為負硬水。
1.2 二氧化碳溢出
循環水中主要影響堿度的是水中的游離二氧化碳以及碳酸氫鹽離子。水中游離二氧化碳對碳酸氫鹽分解有控制作用。循環水在受熱與播撒蒸發中,水中游離的二氧化碳不斷溢出到空氣中,加速水中碳酸氫鹽的分解,致使水中堿度不斷升高。從熱力學角度上講,大氣中二氧化碳的分壓僅30pa,與之平衡存在與水中的二氧化碳僅0.5mg/l,即使不對循環水加熱和播撒,也會由于水中游離二氧化碳在與大氣中二氧化碳平衡過程中降低。水中游離二氧化碳的降低,使循環水堿度升高。

2 堿度偏高的影響
循環水中堿度偏高會使凝汽器銅管表面產生點腐蝕長時間受熱就會在凝汽器銅管上形成漏點。也會造成銅管表面的碳酸鹽結垢影響凝汽器換熱效率,詳細分析如下。
2.1 銅管堿性腐蝕
在含鹽量小的水中,銅管表面可能生成一層致密的cu(oh)2保護膜,而在含鹽量大,堿度偏高的水中則會腐蝕產物為綠色堿式銅鹽cucl2·cu(oh)2或cuco3·2 cu(oh)2,此類膜疏松多孔,在換熱面較高溫度下極易被破壞而失去保護作用。2.2 碳酸鹽結垢
我們對凝汽器銅管上的垢樣進行成分分析,結果如下表1。
經過垢樣分析確認管束表面沉積物的主要組分是碳酸鹽垢。碳酸鹽成垢原因如下:
經弱酸陽床處理后的循環水中主要以碳酸氫鹽形式在,ca(hco3)2和mg(hco3)2不穩定,極易分解成碳酸鹽當循環冷卻水中溶解的重碳酸鹽較多時,水流經過換熱器表面,特別是溫度較高的表面,就會受熱分解,其反應如下:
ca(hco3)2→caco3↓+ h2o+co2 ↑
當循環水通過冷卻塔,溶解在水中的二氧化碳就會逸出,反應平衡右移,循環水堿度升高,水的ph 值就會升高,此時,重碳酸鹽在堿性條件下也會產生caco3沉淀。在前期運行過程中,為防止碳酸鹽結垢,只能將濃縮倍率控制在2.0-2.5經常采用大量排污的方式,結果造成大量的循環水浪費.

3 處理措施
為了解決循環水堿度過高,只能采用大排大補的方式防止結垢,從而造成大量水耗。針對這一問題,處理方法有以下兩種。
3.1 利用軟化水降低補水硬度
通過離子交換去除補水中的ca2+和mg2+等硬度離子,降低補充水的部分碳酸鹽硬度和部分堿度而達到預防無機垢沉積的目的。結合弱酸床運行的經濟性,經綜合分析計算,確定了弱酸床制水好的失效終點,即控制出水堿度在1.8~2.0 mmol/l,控制出水硬度1.0mmol/l為失效點。同時,根據出水水質特點,為使循環水補水水質基本保持穩定,合理投入運行床體臺次。同時再生時將置換時間從之前的1.5小時縮短至1小時,降低補水的ph值,降低補水堿度。
3.2 循環水加酸處理
3.2.1 處理方法
為了提高循環水濃縮倍率,降低循環水系統用水量,循環水系統增上了加酸系統。通過加酸調ph 值,可以將循環水的濃縮倍率提高至5.0-5.5,有效地降低循環水系統補水量。通過向循環水系統加入硫酸,中和掉水中的部分堿度,降低臨界ph值而減輕結垢傾向。其反應式如下:
使循環水中總堿度得到降低。通過加酸處理,使循環水中游離的二氧化碳得到穩固反應式如下:
ca(hco3)2→caco3↓+h2o + co2↑

使平衡反應向左側進行,使水中硬度離子以碳酸氫鹽形式存在。防止了碳酸鹽水垢的形成。

3.2.2 工藝流程

循環水加酸處理的加藥系統為濃硫酸由槽車運來,轉移到儲酸罐中,通過ph工業儀表做控制調節信號的計量加藥系統將酸加入循環水中。
3.2.3 控制標準
通過加酸處理后循環水水質得到改善,制定相應得水質控制標準如下:
堿度(mmol/l)2.0-3.0; ph 8.0-8.6;濃縮倍率 5.0-5.5;硬度(mmol/l)﹤2.8 4 運行效果及效益

4.1 運行效果
確定處理措施后,對#2機在相同負荷,#1水塔在相同補水水質工況下不同濃縮倍率的補水情況進行對比試驗。
未加酸處理時,濃縮倍率控制2.5-3.0,平均供水量165t/h,弱酸陽床還原臺次為0.5臺次/日。加酸處理后,濃縮倍率控制5.0-5.5,平均供水量83.8t/h,弱酸陽床還原臺次為0.2臺次/日。
經過加酸處理后,循環水濃縮倍率得到提高,循環水補水量降低一半,循環水弱酸陽離子交換床再生次數也降低一半。降低了循環水補水量和弱酸陽床運行周期,減少酸液的消耗。
4.2 效益分析
由對比試驗數據計算年總結月費用457800元,同時減少排污操作次數,降低勞動強度,減少水資源浪費,具有明顯的經濟效益社會效益。

5 結語
循環水在火力發電廠中是重要的水消耗,水質受外界影響因素較多。研究經濟有效的處理措施降低循環水堿度,提高濃縮倍率具有重要的現實意義和經濟意義。
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