火電廠循環水處理加藥方式的優化設計

杜 超

(華能國際電力股份有限公司上安電廠,河北 石家莊 050018)

火電廠循環水處理加藥方式的優化設計

杜 超

(華能國際電力股份有限公司上安電廠,河北 石家莊 050018)

介紹火力發電廠循環水處理的意義、方法和原則要求,并以某大型火力發電廠為例,對現有2種循環水加藥方式(計量泵式加藥和自流式加藥)從運行、維護以及檢修等方面進行比較分析,認為選用自流式加藥更加經濟可靠,并提出自流式加藥方式的優化改造建議和改造方案,為火電廠循環冷卻水加藥設計提供參考。

循環水處理;計量泵式加藥;自流式加藥

1 循環水處理概述

循環冷卻水系統在運行過程中,由于水分蒸發、風吹損失等情況使循環水不斷濃縮,其中所含的鹽類超標,陰陽離子增加、p H明顯變化,濃縮倍率升高,致使水質惡化[1]。電廠補充循環水一般為深井水,在冷卻水循環使用的過程中,通過冷卻構筑物的傳熱與傳質交換,循環水中鈣、鎂、氯、硫酸根等離子,溶解性固體、懸浮物相應增加,空氣中污染物如塵土、雜物、可溶性氣體和換熱器物料滲漏等均可進入循環水,致使微生物大量繁殖和在循環冷卻水系統的管道中產生結垢、腐蝕和粘泥,造成換熱器換熱效率降低,能源浪費,過水斷面減少,通水能力降低,甚至使設備管道腐蝕穿孔,釀成事故。循環冷卻水處理的目的就在于消除或減少結垢、腐蝕和生物粘泥等危害,使系統可靠地運行[2]。

循環水中能產生的鹽垢有許多種,如碳酸鈣、硫酸鈣、碳酸鎂、氫氧化錳、硅酸鈣等,其中以碳酸鈣垢最為常見,危害也最大。針對碳酸鈣垢的危害,火力發電廠循環水處理多采用加酸處理和加阻垢劑處理的聯合處理方法[3]。在循環水中加酸目的是將水中碳酸鹽硬度轉化成為非碳酸鹽硬度,將CO32-轉化為HCO-3,Ca(HCO-3)2的溶解度更高,從而防止了循環水濃縮時析出碳酸鈣。而反應生成的游離二氧化碳有利于抑制析出碳酸鹽水垢。電廠循環水中加酸一般選用硫酸而不用鹽酸,因為濃硫酸相比于濃鹽酸成本更低,對鐵和銅的腐蝕相對更弱,而且氯離子對金屬也具有腐蝕性。阻垢劑的作用是對各種材質的換熱設備起到緩釋作用,常用的阻垢劑為聚磷酸鹽,聚磷酸鹽對膠體顆粒具有分散穩定作用,對鈣、鎂離子螯合能力也很強,也與沉淀在管壁的鈣、鎂離子等形成絡合螯合離子,然后借布朗運動或紊流作用,把管壁的這些物質重新分散到水中。聚磷酸鹽在水中可摻雜在CaCO3晶體中,使晶體結構發生畸變,防止出現CaCO3沉淀,因而對CaCO3有良好的阻垢性能[4]。

2 目前循環水加藥系統現狀

某火力發電廠循環水補水采用地下水,水源地距廠區8 km,共有22臺深井和5臺揚程96 m、出力為1 260 t/h的中繼泵,通過2×φ800輸水管道至廠區。

循環水處理采用加酸和加水質穩定劑聯合處理方式。一單元加藥點設置在循環水泵入水口,設置一套循環冷卻水加阻垢劑裝置和一套加硫酸裝置。加水質穩定劑裝置包括兩箱四泵,2臺加藥泵運行2臺備用,加藥方式為人工手動和變頻調節;設置一套加硫酸裝置包括兩個硫酸儲罐,兩臺離心式卸酸泵,4臺柱塞式加酸計量泵,兩臺運行兩臺備用,加藥方式人工手動和變頻調節[5]。加藥根據天氣變化、負荷預計、p H和堿度標準調整加藥量,當濃縮倍率過低時停止加酸。加藥泵長周期運轉,尤其在夏季,負荷高補水量大時,對加藥需求量較大。由于硫酸為強腐蝕性液體,在制造和裝卸過程中可能摻有各種雜質,因此運行時經常會造成出入口堵塞、逆止門不暢通等問題,有時也會出現滲漏的問題,漏出的硫酸會造成泵體和基礎臺板的腐蝕,給運行和日常維護都造成很大的麻煩。

該電廠二單元機組循環冷卻水加藥方式為自流式加藥箱加藥,即在加藥點附近設置一臺立方體加藥箱,加藥箱出口在其一側偏下的位置,箱底有排污口,一側有磁翻板式液位計,頂部有卸酸口。加藥箱集儲存、計量與加藥于一身,依靠箱內靜壓力實現不間斷加藥,加藥量大小依靠出口閥門調節。

經過多年的運行,自流式加藥箱加藥系統相比于加藥泵系統結構簡單,且在運行過程中更加穩定,節約電能,而且維護起來更加方便。但容易受到地理位置的限制,且會對周圍環境造成污染,不易清理。為使其能夠適應各種復雜的情況,繼續對該電廠自流式硫酸箱加藥系統進行改進完善。

3 自流式加藥系統的改進及效果

通過多年的試驗運行,發現自流式加藥系統能夠滿足火電廠循環水加藥處理的運行工況,但針對運行中存在的一些缺陷和不足,需要改進完善。

3.1 材質

首選加藥箱選材要選用不易被介質持續腐蝕的材料,比如硫酸加藥箱宜選用碳鋼材質,因為濃硫酸會在鐵的表面形成一層致密氧化物薄膜從而防止進一步反應,而稀釋后的硫酸會破壞這層氧化膜造成腐蝕,因此硫酸箱要避免雨水進入箱內。碳鋼硫酸箱對焊接工藝要求嚴格,如焊接部位出現沙眼或裂紋將出現嚴重的腐蝕問題,補焊難以有效解決。阻垢劑加藥箱及管道、閥門均可選用碳鋼或不銹鋼內襯膠材質。閥門全部采用不銹鋼球閥,因為球閥內介質為直線流通,不易堵塞,易于疏通。

3.2 外形

加藥箱上設有進液、排液、排污、呼吸、液位計及液位計開關等接口。箱體外形可以設計成圓柱體,節省體積,頂部設計成略微鼓起的尖頂,增加箱體強度,同時避免積水。卸料口在加藥箱頂部,水平段略微向上傾斜,避免管內積液,管口設計成馬蹄形,避免雨水進入。頂部設有呼吸口,避免箱內形成負壓無法出液。

3.3 管道及閥門

出口管道采用聚四氟乙烯或不銹鋼均可,法蘭連接,便于拆卸。排污管距離箱底50 mm左右,出口管在排污管之上距離箱底250 mm,直通加藥點,出口管用支架固定且要略向下傾斜,避免關閉閥門后管內存液,改進后的結構如圖1所示。液位計選用磁翻板式,并應采用防腐材料,且底部也應有排污門。箱底設計三個三角支撐的基礎底座,加高箱體高度,同時避免底部排污時廢液與箱體接觸腐蝕。

圖1 改進加藥箱示意

3.4 平臺及圍堰

由于加藥箱是靠箱內液體靜壓加藥,因此箱體高度必須高于加藥點,所以要為加藥箱搭建一個平臺,并要修建一條道路連接平臺與公路,以方便卸料車輛出入,同時方便人員巡檢。平臺四周設計方形圍堰,圍堰內引入沖洗水源,沖洗排出的廢液,圍堰底部開設排污口。整個平臺及圍堰都應采用防腐材料。

3.5 應用效果

改進之后的加藥箱便于安裝拆卸,便于卸料,便于運行和維護,而且占地面積小,與傳統的加藥泵相比省去了過長的管道和電氣及控制電源,大大減少了發生故障及缺陷的幾率,而且圍堰之內便于清理,箱內應定期排污以減少雜質及殘留物的污堵,為運行及檢修都減少了很大的工作量。

4 結束語

優化改進后的自流式循環水加藥方式,很大程度上節約成本、降低能耗、有效地控制污染,減少了維護的工作量,便于管理,能夠更好地適應生產實際需要,為運行和檢修提供方便,可為火力發電廠循環冷卻水加藥設計提供參考。

[1] 夏雙輝.電廠循環水處理技術的發展[J].全面腐蝕控制, 2006,20(6):35-37.

[2] 楊海燕,包明山,董素芹.火力發電廠循環水處理技術的發展趨勢[J].內蒙古科技與經濟,2007,150(20):68-69.

[3] 王文兵.電廠循環水處理技術的發展趨勢[J].電力建設, 2000,21(10):43-44.

[4] 劉 媛.火電廠循環水處理水質穩定劑阻垢性能評價方法的研究[J].山西煤炭管理干部學院學報,2015(3):133-135

[5] 譚明德.循環冷卻水加藥處理及分析[J].華電技術,2011,33 (12):46-48.

本文責任編輯：靳書海

Optimization Design of Circulating Water Treatment and Dosing Mode

Du Chao
(Huaneng International Electric Power Co.Ltd.Shang'an Plant,Shijiazhuang 050081,China)

In this paper,the significance of a thermal power plant circulating water treatment,methods and principles require a brief discussion,and take a large thermal power plant as an example,we make a comparative analysis in two circulating water dosing methods(metering pump dosing and gravity plus medicated)from the operation,maintenance and repair and other aspects,choose a more economical and reliable manner,and to make recommendations and give optimum reform programs.

circulating water treatment;metering pump dosing;gravity plus medicated

TM621.8

B

10019898(2017)02003902

20160905

杜 超(1988-),男,工程師,主要從事化學設備檢修工作。