穆冬梅
西北電力設計院?陜西　西安　710032

　　摘要：火電廠循環(huán)冷卻水量較大，節(jié)水效果明顯。對采用高硬度、高堿度，高硫酸根含量的水作循環(huán)冷卻水的補充水時，采用部分軟化方法具有投資省、運行費用低，廢水排放量小、管理方便的特點。
　　關鍵詞：火電廠；循環(huán)冷卻水；軟化水；弱酸樹脂
　　中圖分類號：TU991.27
　　文獻標識碼：B
　　文章編號：1009-2455（2000）06-0015-03

　　在循環(huán)水水質(zhì)較差的大容量火電廠中，循環(huán)冷卻水排污量大；當除灰系統(tǒng)為干式除灰時，大量的循環(huán)冷卻水排污水就無法重復利用。為了減少循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的排污量，節(jié)約用水，就需適當提高循環(huán)水的濃縮倍率。但如果補充水水質(zhì)較差，又要求循環(huán)水高濃縮倍數(shù)運行，就必須對循環(huán)水的補充水進行處理。目前，處理方法多種多樣，各有利弊。根據(jù)詳細的技術經(jīng)濟比較結(jié)論看，在循環(huán)水水質(zhì)較差，即HCO₃^2-、Ca²⁺、SO₄^2-都較高的大容量火電廠中，循環(huán)水補充水宜選用“部分弱酸樹脂和穩(wěn)定劑聯(lián)合處理系統(tǒng)”。
　　現(xiàn)以一個2×2023t/h 鍋爐和2×600MW 凝汽式汽輪發(fā)電機組（正壓氣力除灰）的設計水量和水質(zhì)為例，通過計算和經(jīng)濟技術比較予以說明。

1　循環(huán)水設計水量及其給水水質(zhì)

1.1　循環(huán)水設計水量
　　見表1。

1.2　循環(huán)水補給水設計水質(zhì)
　　見表2。

2　設計方案的選擇

　　該系統(tǒng)除灰采用干式除灰，循環(huán)水排污水的重復利用率很低，為了節(jié)水節(jié)能，要求循環(huán)水在高濃縮倍率下運行。
　　當濃縮倍率為5倍時，計算的循環(huán)水的郎格利爾飽和指數(shù)為3.74、雷茲納穩(wěn)定指數(shù)為1.58?？梢耘袛喑鲅h(huán)水處于嚴重的結(jié)垢狀態(tài)。因此，必須對循環(huán)水補充水進行適當?shù)奶幚恚拍苁鼓魈幱诹己玫倪\行狀態(tài)。
2.1　常用防垢方法
　?、?單純加硫酸處理：在循環(huán)水補充水中加入H2SO4，利用H2SO4中和水中堿度的方法來保證循環(huán)水的穩(wěn)定運行。
　?、?加硫酸和穩(wěn)定劑處理：先在循環(huán)水補充水中加入一定量的H2SO4，使補充水的堿度降到一定程度，再利用加水質(zhì)穩(wěn)定劑來保證循環(huán)水穩(wěn)定運行。?
　?、?石灰處理：向澄清池中投加石灰乳，使水中的堿度和碳酸鹽硬度降低，不產(chǎn)生CaCO₃結(jié)垢。
　?、?全部弱酸樹脂處理：利用弱酸陽離子交換樹脂除去水中碳酸鹽硬度和部分堿度。使循環(huán)水中的硬度和堿度降低。再用緩蝕劑來防止循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕。
　?、莶糠秩跛針渲幚恚簩⒁徊糠盅a充水采用弱酸樹脂處理，加入穩(wěn)定劑進行穩(wěn)定處理，以保證循環(huán)水中的碳酸鹽不結(jié)垢。該方法也叫“部分弱酸樹脂和穩(wěn)定劑聯(lián)合處理系統(tǒng)”。?
2.2　常用防垢方法的比較
　　對于方法①②，由于大多數(shù)工程的冷卻塔環(huán)境類別屬于Ⅰ類，允許循環(huán)水中的SO₄^2-含量到500mg/L^[1]，超過時就會對其混凝土產(chǎn)生中等腐蝕。該系統(tǒng)一般宜控制循環(huán)水中SO₄^2-含量小于1500mg/L。補給水中SO₄^2-含量為108.0mg/L，經(jīng)計算，如果采用方法①和②，循環(huán)水中SO₄^2-含量將大于1500mg/L，補給水SO₄^2-含量高的系統(tǒng)不適合采用“加酸處理”方案。
　　對于方案③，由于系統(tǒng)復雜，運行環(huán)境差，管道容易堵塞，計量系統(tǒng)自動化較難實現(xiàn)。因此，明顯不適合運行人員少、自動化水平高的大容量機組采用。
　　因此，經(jīng)濟可行的處理方案只有④全部弱酸樹脂處理系統(tǒng)，⑤部分弱酸樹脂處理系統(tǒng)。

3　弱酸樹脂處理方案的確定

3.1　全部弱酸樹脂處理系統(tǒng)
3.1.1　對水質(zhì)的適用性
　　根據(jù)有關資料^[2]詳細計算后知，控制弱酸樹脂交換器平均出水鈣離子含量為0.670mmo歟疞時，平均堿度為0.17mmol/L。如以這樣的出水水質(zhì)做循環(huán)水補充水，當循環(huán)水濃縮倍率為5時，循環(huán)水朗格利爾指數(shù)為0，雷茲納指數(shù)為7.7。這說明循環(huán)水的碳酸鹽是處于穩(wěn)定狀態(tài)。
　　當弱酸離子交換器平均出水堿度為0.17 mmol/L，據(jù)有關資料計算后知，雙流弱酸床如上層樹脂裝填高度為1000，下層樹脂裝填高度為1300，上層樹脂工作交換容量就為2000 mol/m³（D113樹脂）。
　　關鍵的問題是，在實際運行中，要想使循環(huán)水處于既不結(jié)垢、又不腐蝕的狀態(tài)是比較困難的。這可以從郎格利爾指數(shù)和雷茲納飽和指數(shù)的控制上看出這一點。理論上郎格利爾指數(shù)為0，雷茲納指數(shù)為6.0時，循環(huán)水處于既不結(jié)垢也不腐蝕的狀態(tài)，但是兩指數(shù)很難同時達到上述條件。另外，全部弱酸處理水中[HCO₃^-]/｛[Cl^-]＋[SO₄^2-]｝（以mg/L計）的比值變得遠遠小于1，這很不利于點蝕的控制。因此，如果采用全部弱酸處理水作為循環(huán)水補給水，就應輔以加緩蝕劑處理，以控制腐蝕。特別是在機組啟動初期，循環(huán)水濃縮倍率較低時，加緩蝕劑至關重要。
　　綜上所述，循環(huán)水補充水采用全部弱酸樹脂處理水，技術上是可行的，只要控制系統(tǒng)在合適的出水水質(zhì)范圍內(nèi)，再輔以普遍采用的緩蝕劑處理來消除腐蝕問題，就能保證循環(huán)水處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)。??
3.1.2　優(yōu)缺點比較
　　采用全軟化處理的優(yōu)點是在除去水中堿度的同時也除去了水中部分硬度，從根本上解決了結(jié)垢問題。系統(tǒng)簡單、運行條件好、易于實現(xiàn)自動化操作和控制。缺點是基建投資大、運行費用高、占地面積大?？刂撇缓靡装l(fā)生腐蝕。廢水排放量大，約為172t/h，使廢水處理系統(tǒng)負擔增加、費用增大。
3.2　部分弱酸樹脂處理系統(tǒng)
3.2.1　對水質(zhì)的適用性
　　依據(jù)水質(zhì)資料及其它有關資料^[2]。經(jīng)詳細計算后得知，如將60％的弱酸樹脂處理水與40％的生水混合，其混合后的水質(zhì)見表3。如以此水作循環(huán)水補充水，循環(huán)水的郎格利爾指數(shù)為２.37，雷茲納指數(shù)為3.81，pH值為8.5，碳酸鹽硬度為8.3mmol/L。從指數(shù)上看，該水結(jié)垢較嚴重，但目前電站循環(huán)水中應用的穩(wěn)定劑。能夠?qū)⒀h(huán)水中的碳酸鹽硬度穩(wěn)定在9mmol/L以上。因此，只要加入合適的穩(wěn)定劑，就能使循環(huán)水既不結(jié)垢、也不腐蝕，處于良好的運行狀態(tài)。
　　另外，該處理方案對循環(huán)水的結(jié)垢和腐蝕平衡的要求，不象全部弱酸處理時那么苛刻——必須控制循環(huán)水的郎格利爾指數(shù)為0。一般設計控制郎格利爾指數(shù)為2.5^[3]，實際上不結(jié)垢的條件要比2.5高一些，因而水質(zhì)允許在一定范圍內(nèi)波動。另外，點蝕指標[HCO₃^-]/｛[Cl^-]＋[SO₄^2-]｝比全部弱酸處理時大很多，這對控制點蝕很有利。
3.2.2　優(yōu)缺點比較
　　采用部分軟化處理的優(yōu)點是系統(tǒng)運行條件好，易于實現(xiàn)自動化。投資和占地面積較之全部弱酸處理系統(tǒng)減少了近20％，運行費用也減少34％左右運行時水質(zhì)容易控制，安全可靠，廢水排放量小，缺點是較之全部弱酸處理來說，運行操作復雜一點。
3.3　兩種方案的經(jīng)濟比較
　　兩種方案的主要經(jīng)濟指標見表4。

4　結(jié)束語

　　綜合前面的分析、技術及經(jīng)濟比較，可以看出，在補充水的HCO₃^2-、Ca²⁺、SO₄^2-都較高的大容量火電廠中的循環(huán)冷卻水處理設計中，補充水處理方法宜選用“部分弱酸樹脂和穩(wěn)定劑聯(lián)合處理系統(tǒng)”。該處理方法具有運行濃縮倍率高，排污量小，運行容易控制，安全可靠；廢水排放量小，投資和運行費用都低的特點。

參考文獻：

　　[1]?DL/T 5068-1996，火力發(fā)電廠化學設計技術規(guī)程[S]??
　　[2]?郁寶興，孫年生 工業(yè)冷卻水處理及水質(zhì)穩(wěn)定劑的應用[M]陜西科學技術出版社，1989?
　　[3]?姜兆雁?電力設計水處理技術[J]，1998，（3）：2～13.

　　作者簡介：
　　穆冬梅（1960-），女，1985年畢業(yè)于武漢水利電力學院，現(xiàn)在西北電力設計院化學水處理專業(yè)工作，高級工程師。