礦井疏干水在火力發電廠的處理工藝和應用技術

陳自衛

（華電新鄉發電有限公司，河南 新鄉 453635）

火力發電廠的循環冷卻水系統耗水量大，本公司生產用水全部采用礦井疏干水，礦井疏干水，水質差，煤泥雜質多，水質發黑，有機物多，處理比較困難，礦井疏干水的處理工藝和循環冷卻水水質的控制是工作人員面臨的重要課題。

1 概況

華電新鄉發電有限公司兩臺660MW 的發電機組，水源全部是礦井疏干水，礦井疏干水中碳酸鹽硬度和懸浮物含量高，屬中等含鹽量，水中懸浮物含量較高，煤渣較多，而且有機物較多，以煤屑為主的懸浮物，具有加藥后形成的礬花結構松散、沉降速度慢等特點，處理困難。

礦井疏干水水質不穩定，水質受煤礦企業的生產狀況影響不大，特別是出現采煤作業面涌水等緊急處理情況使水質更差。處理概況：礦井疏干水進入機械加速澄清池，經加藥混凝沉淀澄清后，溢流至集水槽，水經石灰混凝處理后再經過雙室過濾器，除去懸浮物等雜質，過濾、加酸調整pH，出水分兩路：一路進入軟水池，用于循環冷卻水補充水、過濾器反洗用水和系統的自用水；另一路分別補入#1、#2 機組循環冷卻水池。機械加速澄清池排泥收集至泥漿池，由泥漿輸送泵送入濃縮池。正常情況下，污泥沉降后經輸泥泵輸送至脫硫漿液箱，作為脫硫劑使用；濃縮池的上層清水溢流到回收水池，由廢水泵打入機械加速澄清池進口母管，系統處理過程中的廢水全部回收到機械加速澄清池，無廢水外排。礦井疏干水石灰混凝處理系統主要包括：混凝澄清系統、過濾系統、石灰系統、泥漿收集輸送濃縮及脫水系統、石灰處理加藥系統、壓縮空氣系統、廢水回收及輸送等子系統[1]。

2 礦井疏干水的處理技術

2.1 設計水質

循環水石灰處理系統設計按各次水樣中懸浮物含量最高的水質分析結果進行設計，以保證系統的處理容量，設計水質見表1。

表1 礦井疏干水設計水質

2.2 礦井疏干水的混凝處理主要過程

這個過程是在機械加速澄清池內進行的，機械加速澄清池的運行要求進水、加藥和出水、排泥呈動態平衡，運行操作就是控制好這種動態平衡，使它經常保持在最優越的條件下工作，控制的主要環節是加藥、排泥量和泥渣循環量。但是運行中怎樣控制這些指標才能保證出水的正常是我們研究的問題。另外，還會遇到的情況有：水質的異常變化、間歇運行、負荷變動、空氣混入和水溫的波動、水量的急劇波動等問題，這些會影響機械加速澄清池的正常運行，影響出水水質。

2.3 運行工況的監督項目

清水層的高度，反應室、泥渣濃縮室和池底等部位的懸浮泥渣量。此外，還應記錄好進水流量、加藥量、5 分鐘沉降比、排泥量、出水濁度等。鑒定水中懸浮泥渣量，通常采用的是一種被稱為沉降比的方法。機械加速澄清池出水水質的監督項目要根據處理方式的不同而有所不同，但最終要控制出水濁度，同時還應監督出水的pH、堿度等。

2.4 出現的異常問題

送到電廠的礦井疏干水水質遠遠超過設計水質，含有大量懸浮物、煤渣，煤中的油性物質和有機物較多，以煤屑為主的懸浮物，具有加藥后形成的礬花結構松散、沉降速度慢等特點，處理比較困難，出水質量達不到要求。

2.5 工藝的改善

礦井疏干水水質超過設計水質，出水質量差，影響鍋爐補給水處理設備的正常運行，特別是超濾和反滲透對進水要求標準高，否則會造成膜的污染和堵塞；同時補入循環冷卻水系統后循環冷卻水必須大量排污才能保證濃縮倍率合格，造成大量水源的浪費[2]。針對此難題進行了研究，對礦井疏干水的石灰混凝處理工藝進行了優化，經過多次的實驗和跟蹤分析，分別實驗了各種藥劑不同配比的出水水質；驗證了第一反應時底部5 分鐘沉降比和出水濁度、懸浮物之間的關系；在出水水質基本不變化的情況下，調整加藥量和排泥量，經過反復實驗和驗證，確定了最佳加藥量：

（1）石灰粉加入量280-330 克/噸；聚合硫酸鐵加入量42-55 克/噸；第一反應時底部5 分鐘沉降比15%-21%。

（2）第一反應時底部5 分鐘沉降比超過21%時，5 分鐘沉降比每增加相應石灰粉加入量增加7 克/噸；聚合硫酸鐵加入量3 克/噸，排污量增加1%。

礦井疏干水經過處理工藝的調整后出水質量得到保證，水的濁度、硬度和懸浮物得到大幅地降低，石灰粉價格低，處理成本低，保證了生產的正常穩定。

3 礦井疏干水處理后在火力發電廠作為循環冷卻水的應用

（1）礦井疏干水經處理作為火力發電廠的循環冷卻水，循環冷卻水在冷卻過程中吸收了空氣中大量的灰塵、泥沙、微生物使系統的污泥增加，冷卻塔內的光照、適宜的溫度、充足的氧都有利于細菌和藻類的生長，從而使系統粘泥增加，在換熱器內沉積下來，造成了粘泥的危害，需要進行殺菌處理，加殺菌劑是為了防止冷卻水系統中的微生物滋長而形成污泥，必須對冷卻水進行抑制微生物的處理，此類處理常簡稱為殺菌處理。實際上，只要能抑制菌類的繁殖，不讓它們附著在器壁上，就無需完全殺死。殺菌的方法很多，我們采用的是非氧化性的1227 殺菌劑，間斷采用次氯酸鈉進行殺菌，這樣交替進行有很好的殺菌和抑菌的作用。為了達到殺死微生物的目的，不需要連續不斷地進行，因為連續處理往往使微生物迅速適應，產生抗藥性，采用上述殺菌方式，就能更有效地把循環冷卻水中菌類、藻類等有機物殺死。

（2）水在冷卻塔中蒸發使循環冷卻水中含鹽量逐漸增加，加上水中二氧化碳在塔中解析逸散，水中的溶解氧得到補充，使水中碳酸鹽在傳熱面上結垢或腐蝕發生傾向。投加緩蝕阻垢劑，這是目前國內火力發電廠普遍使用的一種防止循環冷卻水結垢、延緩腐蝕的水處理方法，阻垢劑和水中金屬離子產生的可溶性分散體物質，使金屬離子的結垢作用受到限制，從而提高了水允許的極限碳酸鹽硬度；阻垢劑螯合鈣鎂離子，從而成為穩定的分散的鹽類物質，大大降低了結垢的可能性，在循環冷卻水中投加該類藥物后，循環冷卻水中會出現新的平衡關系?？刂谱韫竸┘铀帩舛葹?.0-5.0mg/L。這樣添加循環冷卻水阻垢劑，控制濃縮倍率，既避免了系統的腐蝕，又解決了結垢的問題[3]。

4 驗證

4.1 2017 年3 月#1 機組小修時對#1 機凝汽器進行了檢查

A 側進水室底部、管板有較多碎填料、膠球等雜物；B側進水室較干凈，底部和管板有少量填料；管內有粘泥，擦拭后露出金屬本色，不銹鋼管口脹口完好，無脫落和塌陷現象，部分管口有填料、膠球堵塞物，水室壁及支架完好；出水室干凈無雜物，有粘泥，基本無結垢、腐蝕；不銹鋼管口脹口完好，無脫落和塌陷現象。

4.2 大修報告熱力設備腐蝕評價

腐蝕評價標準用腐蝕速率或腐蝕深度表示，具體評價標準見表2。

表2 熱力設備腐蝕評價標準

4.3 熱力設備結垢、積鹽評價

結垢、積鹽評價標準用沉積速率或總沉積量或垢層厚度表示，具體評價標準見表3。

表3 熱力設備結垢、積鹽評價標準

本次華電新鄉發電有限公司#1 機組熱力設備小修化學檢查結垢、積鹽結果顯示凝汽器不銹鋼管無結垢。

5 結束語

經過機組兩次大小修的檢查和驗證，礦井疏干水的處理工藝和應用效果良好，既節約了用水、提高了濃縮倍率又保證了凝汽器無結垢、無腐蝕的發生、沒有淤泥的沉積，同時保證鍋爐補給水處理設備的正常穩定運行。