濟寧運河發電有限公司循環冷卻水系統水處理方案

孟霞閆偉

1.濟寧市城市排水管理處 272000；2.濟寧運河發電有限公司 272000

濟寧運河發電有限公司循環冷卻水系統水處理方案

孟霞1閆偉2

1.濟寧市城市排水管理處 272000；2.濟寧運河發電有限公司 272000

針對濟寧運河發電有限公司循環冷卻水處理方法為硫酸調堿度，加適量的三聚磷酸鈉和ATMP，而處理效果不夠理想的現實，通過試驗選用新型的高效阻垢分散劑，并配合加酸調整水質，進行堿性水處理，可節水節能，同時減少廠區工業廢水排放量，降低了對環境的污染。

循環冷卻水；阻垢；緩蝕

1、概述

濟寧運河發電廠始建于2000年，現運行6臺機組，其循環冷卻用水原設計為水質較好的運河水（鈣硬度126mg/l），現在實際用水是深井水（鈣硬度365mg/ l），系統現用藥劑為ATMP、三聚磷酸鈉和硫酸，此配方屬于早期無機酸性配方。聚磷酸鹽在一定條件下有較好的緩蝕阻垢效果，但在水體中易發生水解生成正磷酸鹽，其水解速度隨濃度、溫度的升高和PH的改變而加快。如當水溫由0℃升高到100℃時，水解速度增加10～100萬倍，PH值大于7.5時也會加快。水解后的聚磷酸鹽，失去緩蝕阻垢效果，而生成的正磷酸鹽易與水中的鈣離子生成危害更大的磷酸鈣沉淀。另外，聚磷酸鹽還會促使菌藻滋生，增加軟垢沉積。

因此，以目前的配方控制電廠現用超高硬度、高堿度水質，難度較大，只能加大排污、低濃縮倍數（1.5～1.9）運行，但耗水量大、控制污垢效果差。為此，濟寧市城市排水管理處與電廠合作，以#1、#2機組為對象，通過多次試驗，選用出適于高硬度、高堿度循環水的水質穩定劑，以確保水處理最佳效果并達到安全運行、節水節能的目的。

2、系統概況

2.1 系統參數

循環量: 16000×2 m3/h

補水量: 約300×2 m3/h

總排污量:約200×2 m3/h

濃縮倍數:1.5～1.9

系統進、出口端差:6℃

材質:A 3鋼、銅

水源:回林、長溝深井水

2.2 水質分析及判斷

2.2.1 水質分析報告 （以回林水為例，見表一）

此水鈣硬﹥300 Mg /L、總硬﹥500 Mg / L、Ca2+硬度+總堿度為﹥600Mg / L，屬超高硬度、超堿度的劣質水。

2.2.2 水質判斷

① 通過雷茲納穩定指數對不同濃縮倍數時水質穩定趨勢進行判斷。（表二）

由表二知，隨濃縮倍數的提高結垢傾向嚴重，濃縮倍數大于3，結垢傾向異常嚴重，此水屬嚴重結垢型水。

② 成鹽趨勢判斷（表三）

表三中顯示:水中除碳酸鹽硬度，還有較多非碳酸鹽硬度（如C a S O4、MgSO4）存在，硫酸鈣垢一旦形成，清除難度較大，因此在選擇藥劑時應考慮選用能分散阻止硫酸鈣垢生成的藥劑。

③ 游離CO2對水質的影響:水中CO2通常以游離形式存在，對PH值有一定影響，平衡關系式如下:

此水中CO2含量較高，運行時CO2極易從水中逸出，當CO2減少時，系統的H+隨之降低，PH值不斷升高。原水PH值已達到7.4 ，運行中隨濃縮倍數的提高PH值將逐漸提高到8.8以上，雖然減緩了金屬腐蝕，但增加了結垢的趨勢。

由此看來，此水屬超高硬度、超高堿度、高PH值水質，既要抑制結垢，又要減緩腐蝕；既要控制CaCO3垢生成，又要重點抑制CaSO4垢； 既要穩定水質，又要逐步提高濃縮倍數，實現經濟運行，因此處理難度較大。

3、運行方案的確定

3.1 方案分析

近年來，各國都在進行新型高效阻垢緩蝕劑的研制。目前國內市售的一般水處理劑只能維持低濃縮倍數運行，電廠補充水硬度大于500mg/l，堿度大于260mg/l，PH大于8，根據此水水質分析如下:

① 使用新型的高效阻垢分散劑。有效抑制CaSO4、CaCO3垢生成，減緩金屬腐蝕，使系統濃縮倍數在2.5以內安全運行。

② 通過加酸控制PH在8±0.3，改變和調整水質鹽分組成，降低循環水中的碳酸鹽硬度，使其低于極限碳酸鹽硬度，穩定C a(H C O3)2，從而減緩了結垢傾向，達到防垢目的。此法不同于過去的加酸處理，因聚磷酸鹽阻垢劑在PH大于7.5時便會分解，所以以往加酸既是降低水中的堿度，更是防止聚磷酸鹽的分解降效。

③ 補充水軟化處理:一是石灰處理法。將生石灰加入水中，除去大部分碳酸鹽硬度，起到軟化作用；二是利用弱酸陽離子樹脂及樹脂聯合工藝等技術，有控制的除去水中鈣硬度和溶鹽。

3.2 方案確定

弱酸陽離子樹脂處理在技術、經濟方面都具有較大優勢，阻垢、緩蝕效果好，實現高濃縮倍數運行不受限制至零排放。但此法一次性投資大，一般難以實現。選用新型高效阻垢分散劑，并配合加酸調整水質，進行堿性水處理，可降低碳酸鹽硬度，抑制重碳酸鹽分解，減緩碳酸鹽和硫酸鹽垢，實現安全穩定運行。

4、實驗方法及數據

4.1 阻垢緩蝕性能測試

按《冷卻水分析和實驗方法》的401、404進行，濃縮倍數分別為2、3，

緩蝕實驗溫度:40±1℃

阻垢實驗溫度:80±1℃

實驗時間:72小時

試片:A3和銅（不預膜）

轉速:120轉/分

實驗水樣:以回林水做配水

藥劑:采用新型高效阻垢分散劑和阻硫酸鹽垢較好的水處理劑。

4.2 篩選阻垢緩蝕劑

經過靜態掛片及動態模擬實驗，篩選出了以HW—232為主的阻垢緩蝕劑。結果如表四。

5、產品簡介

5.1 緩蝕阻垢劑

采用HW— 232緩蝕阻垢劑，它是由胺基、膦羧酸基等多功能基化合物、唑類及璜酸類聚合物復合而成的全有機水質穩定劑。對碳酸鹽和硫酸鹽有較好的阻垢分散能力，其中的胺基、膦酸等成分可與金屬形成保護膜，防止金屬腐蝕。

5.2 殺菌滅藻劑

選用氧化型殺菌滅藻劑和非氧化型殺菌滅藻劑交替使用，它與所選用的阻垢分散劑配伍性好、能很好的殺滅各種細菌、藻類，控制粘泥滋生效果顯著。

6、濃縮倍數的選擇

提高循環冷卻水的濃縮倍數，可以降低補充水量，減少排污量，從而節約水資源，減少環境污染。以電廠循環量為16000m3/h系統為例，溫差為6℃，如表五。

由表五可知，當濃縮倍數由1升到2時，節水效果最明顯，節水量高達96.5%，而由2升高到4時，節水量變化趨緩，由4至5，節水意義就不大了，而且過多地提高濃縮倍數，會使水中硬度、堿度和腐蝕性離子（如:C l－、S O42－等）升高，結垢、腐蝕趨勢增大，處理難度變大，處理費用增加。

7、系統預處理方案

根據系統現狀，本著保證效果，節約費用的原則，采取處理措施，進行物理和化學清洗。

7.1 系統清洗

7.1.1 物理法清洗

新系統經過幾個月的運行，如有輕微結垢、少量污泥沉積，可用物理法（如膠球）清洗凝汽器，然后用不停車化學清洗。

7.1.2 化學法清洗

①系統水容量控制在最低限。關閉排污閥或限制排污，用H2SO4調PH至6～7，投加殺菌滅藻劑HW—401、污泥剝離劑HW—501，用藥量100～150ppm，連續運行24～48小時。通過檢測PH值、濁度的變化，確定清洗時間，根據水體濁度大小，確定是否換水排污。

②若系統設備結垢嚴重、銹蝕物多，需先進行銹垢清洗，加酸調PH值至6～7，向系統加入酸洗緩蝕劑和清洗劑，系統PH值控制在4～5，連續運行8～24小時，清洗過程檢測PH、Ca2+、Fe3+、濁度等指標，每小時檢測一次，根據檢測數據確定結束時間，結束后，大排污水并補清水至濁度小于10 mg/l止。

若系統設備僅有少量銹垢，則采用不停車清洗預膜一步處理。

7.2 清洗預膜法

系統排污，濁度小于10mg/l，限制排污，保持低水位。加硫酸控制PH 7～7.5，投加不停車清洗預膜劑HW—505300～400ppm，分2～3次投入，連續運行48小時后，轉入正常運行。因預膜效果與水溫、時間、藥劑濃度有關，具體操作條件據實際情況另行制訂。

此預膜過程可以清洗、預膜一步進行，又能使碳鋼、銅材表面同時預膜，不必再進行亞硫酸鐵預膜處理。

表一 水質分析結果 單位:mg/l

表二 水質穩定趨勢判斷

7.3 預膜結束后，轉入正常排污、補水，24小時后按正常用藥量加藥，至系統各項運行指標達到要求后，按規定指標進行正常操作。

8、結論

① 配方的改變，使系統可以長期、安全、穩定運行，降低了不必要的清洗、維修、換件等費用。② #1、#2機組經過6個月的運行試驗，大大降低了用水量，有效減少了廢水排污量，通過檢查凝汽器，管路通暢，無明顯積垢，擬在其余4臺機組推廣應用。

表三 水中離子成鹽關系分析

表四 緩蝕阻垢實驗結果

表五 不同濃縮倍數下冷卻水平衡關系

［1］肖作善，王蒙聚.熱力發電廠水處理.中國電力出版社［M］.2003.

［2］鄭淳之，梅建.水處理劑和工業循環冷卻水系統分析方法［M］.北京:化學工業出版.2000.

［3］吳吉春，張景飛.水環境化學［J］.中國水利水電出版社.2009.

［4］嚴瑞瑄.水處理劑應用手冊［M］.北京:化學工業出版社.2003.

TM621

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.11.053

孟霞，濟寧市城市排水管理處，環境工程專業，工程師；

閆偉，濟寧運河發電有限公司，生產技術部專工，自動化控制，工程師。