在高效過(guò)濾器前添加絮凝劑對(duì)爐水硅的影響

李小婷 江門市新會(huì)仁科環(huán)保有限公司

凌保輝 魏瑞軍 梁榮德 新會(huì)雙水發(fā)電（B廠）有限公司

在高效過(guò)濾器前添加絮凝劑對(duì)爐水硅的影響

李小婷 江門市新會(huì)仁科環(huán)保有限公司

凌保輝 魏瑞軍 梁榮德 新會(huì)雙水發(fā)電（B廠）有限公司

化學(xué)監(jiān)督是保證電廠安全生產(chǎn)的重要措施，也是科學(xué)管理設(shè)備的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。爐水硅含量是化學(xué)監(jiān)督中的重要指標(biāo)，爐水硅超標(biāo)會(huì)影響蒸汽品質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)可能產(chǎn)生結(jié)垢從而導(dǎo)致鍋爐受熱面局部過(guò)熱發(fā)生爆管事故。另外，爐水硅超標(biāo)使鍋爐排污率增加，排污熱損失增大，不利于節(jié)能降耗。

原水中膠體硅的存在容易導(dǎo)致電廠鍋爐爐水硅超標(biāo)等問(wèn)題，一般可采用絮凝、超濾等措施加以解決。某熱電廠2×150MW供熱機(jī)組配套480t/h循環(huán)流化床鍋爐曾出現(xiàn)過(guò)爐水硅超標(biāo)的問(wèn)題，主要原因是：化學(xué)制水車間采用的原水中含有離子交換系統(tǒng)無(wú)法完全去除的膠體硅，膠體硅進(jìn)入鍋爐后，在高溫和堿性條件下轉(zhuǎn)化為溶解態(tài)的硅化合物，再加上供熱機(jī)組鍋爐爐水濃縮效應(yīng)更強(qiáng)，導(dǎo)致爐水硅超標(biāo)嚴(yán)重，進(jìn)而導(dǎo)致排污量加大，既不節(jié)能又不安全。該廠通過(guò)改良高效過(guò)濾器，在高效過(guò)濾器前添加絮凝劑的辦法解決了爐水硅超標(biāo)的問(wèn)題。本文在此工作的基礎(chǔ)上，通過(guò)工程試驗(yàn)證實(shí)了添加絮凝劑的重要作用，并確定了添加絮凝劑的最佳比例。

1 試驗(yàn)方法和步驟

本工程試驗(yàn)在該熱電廠2×150MW供熱機(jī)組的制水和鍋爐系統(tǒng)正常生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行，試驗(yàn)期間鍋爐負(fù)荷、壓力、補(bǔ)水和排污保持基本穩(wěn)定。電廠水系統(tǒng)圖如圖1所示。使用堿式氯化鋁作為絮凝劑，添加的位置如圖1所示，通過(guò)控制加藥泵的行程來(lái)控制加藥量。利用分光光度法檢測(cè)鍋爐系統(tǒng)取出的爐水中硅的含量，此方法檢測(cè)到的硅為可溶性硅。

圖1 電廠水系統(tǒng)圖

試驗(yàn)開始前，加藥量是正常劑量。試驗(yàn)分ABCD四個(gè)工況進(jìn)行，A工況是停止加藥，B工況加藥泵行程為20%，C工況加藥泵行程為30%，D工況加藥泵行程為40%。每個(gè)工況維持的時(shí)間不低于48h，間隔3h左右，取爐水樣品測(cè)試硅的含量。

表1 試驗(yàn)工況的加藥濃度

爐水硅的標(biāo)準(zhǔn)是≦450ug/l，在試驗(yàn)期間允許短時(shí)間超過(guò)此標(biāo)準(zhǔn)，但為了確保安全，當(dāng)檢測(cè)到爐水硅含量超過(guò)2000ug/l時(shí)，則采取特別措施（如增大加藥泵行程）使?fàn)t水硅回歸到2000ug/l以內(nèi)，特別措施對(duì)應(yīng)的工況標(biāo)記為X工況。

四個(gè)試驗(yàn)工況對(duì)應(yīng)的加藥濃度如表1所示。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示，試驗(yàn)開始前，加藥量是正常劑量，并且爐水硅在合格的范圍內(nèi)（≦450 ug/l）。

圖2 試驗(yàn)工況的加藥濃度

2.1 絮凝劑的作用

開始試驗(yàn)首先是進(jìn)行A工況，即停止加藥的工況，目的是驗(yàn)證加堿式氯化鋁絮凝劑的作用。可見，在停止加藥12h之后，爐水硅開始快速增加，試驗(yàn)進(jìn)行到40h時(shí)，爐水硅含量達(dá)到2000ug/l，為了安全起見，從46.5h開始啟動(dòng)X工況即恢復(fù)添加絮凝劑以抑制爐水硅的繼續(xù)升高，在試驗(yàn)進(jìn)行到第78h時(shí)，兩臺(tái)爐的爐水硅含量最大值分別達(dá)到3892 ug/l和3299 ug/l，之后在絮凝劑的作用下，爐水硅含量開始下降。直到第112.5h時(shí)，兩臺(tái)爐的爐水硅回到1100 ug/l和1300 ug/l的水平。

對(duì)比試驗(yàn)前的工況、A工況和X工況，說(shuō)明在高效過(guò)濾器前添加堿式氯化鋁，可以有效控制鍋爐爐水硅在合格的范圍內(nèi)。停止添加該藥品，爐水硅含量將增加到超標(biāo)甚至危及安全生產(chǎn)的很高的水平。因此可以得到結(jié)論：在高效過(guò)濾器前添加堿式氯化鋁絮凝劑是該系統(tǒng)控制爐水硅的必要的手段。

2.2 原理分析

為了證實(shí)絮凝劑的作用及分析原理，在制水系統(tǒng)正常添加堿式氯化鋁絮凝劑的工況，在系統(tǒng)的三個(gè)位置取水樣送至廣州市特種承壓設(shè)備檢測(cè)研究院檢測(cè)可溶性硅、膠體硅和全硅三個(gè)指標(biāo)，三個(gè)位置分別是：①原水箱；②高效過(guò)濾器出口；③除鹽水箱。檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 各水樣中硅含量的檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)工程試驗(yàn)及水樣檢測(cè)結(jié)果分析：因?yàn)樵泻须y于檢測(cè)和去除的膠體硅，如果不添加絮凝劑，膠體硅進(jìn)入到鍋爐水系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)化成可溶性硅，造成爐水硅超標(biāo)。

在高效過(guò)濾器前添加堿式氯化鋁絮凝劑后，由表2的數(shù)據(jù)可見，高效過(guò)濾器去除了20.4%的可溶性硅和43.5%的膠體硅。

表2中，高效過(guò)濾器出水中仍然含有一定量的膠體硅，而經(jīng)過(guò)離子交換系統(tǒng)后，除鹽水中膠體硅含量?jī)H有0.1%剩余，膠體硅幾乎全部被離子交換系統(tǒng)去除掉。這主要是因?yàn)橐恍╊w粒度較小的絮凝沉淀物沒有被高效過(guò)濾器去除掉，但這些膠體硅在絮凝劑的作用下，荷電性能發(fā)生了變化，由于原來(lái)的不體現(xiàn)荷電性的膠體，變成了帶有電荷的絮凝沉淀微小顆粒，由于帶有了電荷，在后續(xù)的離子交換系統(tǒng)中就能夠被吸附脫除下來(lái)。當(dāng)然可溶性硅由于本來(lái)就可以被離子交換系統(tǒng)去除掉，因此最終的除鹽水中全硅含量非常低。

由此分析可知，絮凝劑在脫除膠體硅的過(guò)程中發(fā)揮了重要的作用，其作用原理體現(xiàn)在兩個(gè)方面：①絮凝劑將膠體硅絮凝成大顆粒沉淀，使其能夠在高效過(guò)濾器中被分離出來(lái)；②絮凝劑使膠體硅絮凝沉淀物帶有電荷，使其能夠在離子交換系統(tǒng)被分離出來(lái)。從表2的數(shù)據(jù)可見，前者的貢獻(xiàn)率是44%，后者的貢獻(xiàn)率是56%，兩方面都發(fā)揮了不可或缺的重要作用。

2.3 絮凝劑的最佳劑量

在X工況將爐水硅降低到2000 ug/l以下后，開始進(jìn)行不同加藥量的效果對(duì)比試驗(yàn)，依次進(jìn)行了B、C、D工況，結(jié)果如圖2所示。

B工況開始后，爐水硅的含量繼續(xù)降低，在試驗(yàn)的144～162h時(shí)間段，爐水硅含量達(dá)到了較穩(wěn)定的水平，其中，＃5號(hào)爐爐水硅穩(wěn)定在550ug/l左右，而＃6號(hào)爐爐水硅穩(wěn)定在450ug/l左右，也就是說(shuō)＃6號(hào)爐爐水硅剛好達(dá)標(biāo)，而＃5號(hào)爐爐水硅仍然超標(biāo)，說(shuō)明B工況的加藥量不能滿足達(dá)標(biāo)的要求，需進(jìn)一步增加加藥量。

C工況開始后，兩臺(tái)爐的爐水硅開始繼續(xù)緩慢下降，在試驗(yàn)的192～210h時(shí)間段，兩臺(tái)爐的爐水硅都達(dá)到了365 ug/l左右，都已經(jīng)達(dá)標(biāo)，說(shuō)明C工況的加藥量能夠滿足達(dá)標(biāo)的要求。為了驗(yàn)證C工況是否是最佳工況，繼續(xù)加大加藥量進(jìn)行了D工況的試驗(yàn)。

在D工況，兩臺(tái)爐的爐水硅沒有明顯下降的趨勢(shì)，兩臺(tái)爐的爐水硅穩(wěn)定在330～350ug/l的范圍，加藥量比C工況增加了33%，而爐水硅下降了不到5%，說(shuō)明在C工況的基礎(chǔ)上繼續(xù)增大加藥量沒有太大必要。

經(jīng)過(guò)B、C、D三個(gè)工況的對(duì)比試驗(yàn)，說(shuō)明以該廠水質(zhì)為基礎(chǔ)，能夠使?fàn)t水硅達(dá)標(biāo)的絮凝劑添加量為740ug/l。這一最佳加藥比例可能與原水中膠體硅的含量有關(guān)系。該廠在實(shí)際運(yùn)行中就是選用C工況運(yùn)行，當(dāng)水質(zhì)發(fā)生波動(dòng)時(shí)，也適當(dāng)采取增減加藥量的辦法來(lái)確保爐水硅不超標(biāo)。

2.4 膠體硅的隱蔽性

在試驗(yàn)的各個(gè)工況中，檢測(cè)到的除鹽水的硅含量都趨近于0，與加藥量沒有對(duì)應(yīng)關(guān)系，檢測(cè)的到的最大值是3.654ug/l，是合格的。也就是說(shuō)，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，用日常常用的分光光度法檢測(cè)除鹽水中的硅含量，并未見有何異常，這主要是因?yàn)榇朔椒z測(cè)到的硅為可溶性硅，不能檢測(cè)到膠體硅，如果單純從除鹽水中日常可檢測(cè)到的硅含量分析爐水硅超標(biāo)的原因，很難給出準(zhǔn)確的答案。根據(jù)本工程試驗(yàn)結(jié)果推斷：在沒有添加絮凝劑的時(shí)候，除鹽水中應(yīng)該含有較多的檢測(cè)不到的膠體硅，補(bǔ)充到鍋爐后轉(zhuǎn)化成為可檢測(cè)的硅。

膠體硅的檢測(cè)方法比較復(fù)雜，沒有在線檢測(cè)手段，業(yè)界對(duì)水中硅的分析方法也在不斷研究和改進(jìn)，檢測(cè)手段受限是導(dǎo)致膠體硅的影響不容易被發(fā)現(xiàn)的主要原因。

3 結(jié)語(yǔ)

在采用高效過(guò)濾器加離子交換的電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)中，如果原水中含有膠體硅，那么在高效過(guò)濾器前添加絮凝劑是控制爐水硅達(dá)標(biāo)的必要手段。另外,絮凝劑的最佳添加比例，可以通過(guò)試驗(yàn)加以確定。

該熱電廠在進(jìn)行了測(cè)試分析后，確定了添加絮凝劑的最佳工況，徹底解決了爐水硅超標(biāo)的問(wèn)題，鍋爐的補(bǔ)水率由原來(lái)的3%降低到1%，發(fā)電煤耗降低1.068g/kWh，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。