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概 述
在我國(guó)北方地區(qū)火電建設(shè)中，普遍遇到淡水資源匱乏的困難。火電廠中耗水較多的系統(tǒng)是冷卻水系統(tǒng)，循環(huán)冷卻水排污損失占有很大的比重。減少這項(xiàng)損失最主要的技術(shù)途徑是提高循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的濃縮倍率。表1是根據(jù)某2600MW機(jī)組的循環(huán)水系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算出的循環(huán)水濃縮倍率與排水量、補(bǔ)充水量的關(guān)系數(shù)據(jù)。
隨著濃縮倍率的提高，水中的雜質(zhì)濃縮程度也越來(lái)越高，一些溶解度不高的鹽類將過(guò)飽和，在循環(huán)水系統(tǒng)中有析出的傾向;水系統(tǒng)微生物的大量繁殖將在換熱面產(chǎn)生生物沉積物。如果不進(jìn)行水處理，將產(chǎn)生嚴(yán)重的結(jié)垢問(wèn)題，影響電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
循環(huán)水處理技術(shù)已經(jīng)走過(guò)了一段相當(dāng)長(zhǎng)的發(fā)展歷程，在發(fā)展初期的一些技術(shù)已經(jīng)由現(xiàn)代技術(shù)取代。隨著技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)一步節(jié)水的需要，還將有更新的技術(shù)得到開(kāi)發(fā)應(yīng)用。
1、早期的循環(huán)水處理技術(shù)
循環(huán)水處理技術(shù)發(fā)展的早期，主要研究了各種微溶鹽類在不同的pH下的溶解度，用極限碳酸鹽硬度、朗格里爾飽和指數(shù)和雷茲納穩(wěn)定指數(shù)、安定性指數(shù)、經(jīng)驗(yàn)公式等方法判斷碳酸鹽的沉積趨勢(shì)，用磷酸鈣飽和指數(shù)判斷磷酸鈣是否會(huì)析出。受技術(shù)水平的限制，循環(huán)水濃縮倍率一般在2.5以下，采用加聚磷酸鹽輔助加硫酸的方法進(jìn)行處理。循環(huán)水的殺菌滅藻一般采用加氯處理。
早期的循環(huán)水處理技術(shù)濃縮倍率較低，循環(huán)水系統(tǒng)需水量大。加氯對(duì)一些有氨的水效果很差而且有氯胺類污染物產(chǎn)生，隨著水資源的日益短缺和環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，在應(yīng)用中逐漸被新技術(shù)取代。
2、現(xiàn)代的循環(huán)水處理技術(shù)
2.1有機(jī)阻垢劑
有機(jī)阻垢劑的應(yīng)用大大提高了循環(huán)水容納微溶鹽類的能力，配合加酸處理，循環(huán)水的濃縮倍率達(dá)到2～4，配合石灰處理或離子交換軟化處理，循環(huán)水的濃縮倍率可以進(jìn)一步提高到5～8。
現(xiàn)在市場(chǎng)上應(yīng)用的有機(jī)阻垢劑品種十分豐富，一般根據(jù)其主要功能機(jī)團(tuán)進(jìn)行分類，主要有有機(jī)膦系列、聚羧酸系列、聚羧酸脂系列、含磺酸機(jī)團(tuán)系列的產(chǎn)品，最近還有包含2種機(jī)團(tuán)的新型阻垢劑研制成功。
單一品種的有機(jī)阻垢劑的阻垢效果一般不如多種阻垢劑復(fù)合配方好，這種現(xiàn)象稱為阻垢劑的協(xié)同效應(yīng)。復(fù)合配方的阻垢劑一般還含有緩蝕劑，具有阻垢性能好、使用方便等特點(diǎn)。
2.2緩蝕劑
和以前的聚磷酸鹽相比，單一品種的有機(jī)阻垢劑特別是有機(jī)膦在使用中更容易產(chǎn)生腐蝕，在選擇阻垢劑品種時(shí)要特別注意。通常在采用有機(jī)阻垢劑時(shí)要加緩蝕劑，常見(jiàn)的有MBT、BTA、鋅鹽等。
2.3殺菌滅藻劑
海水型次氯酸鈉發(fā)生器的研制成功使得沿海電廠的殺菌滅藻更經(jīng)濟(jì)安全，運(yùn)行操作更簡(jiǎn)便。國(guó)內(nèi)一些內(nèi)地電廠采用了鹽水型的次氯酸鈉發(fā)生器，由于沒(méi)有氯氣的泄漏危險(xiǎn)，安全性有了很大的提高，但是由于電解次氯酸鈉含鹽量高，對(duì)于濃縮倍率高的電廠存在加入大量鹽類帶來(lái)腐蝕的隱患。如果循環(huán)水中的有機(jī)物含量較高，可以選擇一些有機(jī)合成的殺生劑。一些生物繁殖較快的電廠可以采用多種殺菌劑交替使用來(lái)提高殺菌效果，例如季銨鹽類殺生劑不僅有較強(qiáng)的殺菌能力，而且對(duì)污泥有剝離作用。
二氧化氯殺菌能力強(qiáng)，劑量小作用快，殺菌效果不受pH影響，不與大多數(shù)胺類反應(yīng)，是有發(fā)展?jié)摿Φ臍⑸鷦?。臭氧殺菌能力?qiáng)，生產(chǎn)過(guò)程只需要空氣和電，沒(méi)有廢物排放，殺菌使用后不會(huì)出現(xiàn)有毒的污染物，應(yīng)用前景廣闊。
2.4處理工藝選擇
很多電廠現(xiàn)在采用加酸和阻垢劑的方式運(yùn)行。這種方式運(yùn)行控制簡(jiǎn)便，系統(tǒng)投資低。隨著水資源的日益緊張，有的電廠要求濃縮倍率進(jìn)一步提高，循環(huán)水處理一般采用復(fù)合處理方法，除了加酸加阻垢劑，常見(jiàn)的還有補(bǔ)充水石灰處理、離子交換軟化處理等處理方式。常見(jiàn)的循環(huán)水處理工藝見(jiàn)表2。
3、循環(huán)水處理技術(shù)新進(jìn)展
隨著節(jié)水要求的進(jìn)一步提高，今后循環(huán)水處理技術(shù)將向濃縮倍率更高、處理效果更好、系統(tǒng)更經(jīng)濟(jì)方面發(fā)展，技術(shù)進(jìn)展主要有：
3.1弱酸離子交換旁流軟化處理
旁流處理的主要特點(diǎn)是，弱酸樹(shù)脂所處理的水是經(jīng)過(guò)冷卻塔濃縮過(guò)的水。因?yàn)榕粤魈幚淼乃膲A度、硬度比補(bǔ)充水的大，可以充分發(fā)揮離子交換樹(shù)脂的交換能力，所以比補(bǔ)充水處理更經(jīng)濟(jì)。但是旁流處理時(shí)，循環(huán)冷卻水中含有阻垢劑，殺菌滅藻時(shí)加氯，都可能對(duì)離子交換樹(shù)脂的性能有影響，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有旁流處理的使用經(jīng)驗(yàn)。
如果一個(gè)電廠的濃縮倍率要求較高，需要采用弱酸離子交換軟化處理，補(bǔ)充水是地表水且碳酸鹽硬度不大于250mg/L(CaCO3)，那么旁流軟化處理就有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
為了探索旁流軟化處理技術(shù)的應(yīng)用前景，我們和華北電力設(shè)計(jì)院合作開(kāi)展了弱酸旁流軟化處理的試驗(yàn)研究，試驗(yàn)包括以下內(nèi)容：
(1)水質(zhì)穩(wěn)定劑與樹(shù)脂的篩選與優(yōu)選試驗(yàn)，主要是用試驗(yàn)驗(yàn)證水質(zhì)穩(wěn)定劑對(duì)樹(shù)脂的性能有多大的影響;
(2)循環(huán)水氯化處理對(duì)弱酸樹(shù)脂的影響的研究，主要考核循環(huán)水加氯對(duì)弱酸樹(shù)脂產(chǎn)生的影響;
(3)旁流過(guò)濾器的優(yōu)選試驗(yàn)，主要試驗(yàn)新出現(xiàn)的絲網(wǎng)過(guò)濾器的性能參數(shù);
(4)旁流過(guò)濾的必要性論證試驗(yàn)研究，主要研究循環(huán)水懸浮物濃度與環(huán)境條件、濃縮倍率的關(guān)系;
(5)循環(huán)水旁流過(guò)濾、旁流弱酸處理的全系統(tǒng)試驗(yàn)室模擬試驗(yàn)。
試驗(yàn)在1998年9月～1999年8月進(jìn)行。通過(guò)試驗(yàn)優(yōu)選出KL-S3阻垢劑，可以使循環(huán)水濃縮倍率達(dá)到6時(shí)，堿度達(dá)到400mg/L(CaCO3)。
某電廠補(bǔ)充水碳酸鹽硬度為121mg/L(CaCO3)，在弱酸軟化時(shí)出水平均堿度按照25mg/L(CaCO3)、弱酸系統(tǒng)自用水率8進(jìn)行計(jì)算，在旁流弱酸軟化條件下弱酸系統(tǒng)需處理水量?jī)H為340t/h，如果處理補(bǔ)充水，需要處理的水量高達(dá)1100t/h。
計(jì)算表明，循環(huán)水阻垢劑能夠維持的堿度越高，弱酸處理的水量就越小，弱酸系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模就越小，所以優(yōu)選阻垢劑對(duì)于經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)影響很大。
弱酸離子交換旁流軟化處理技術(shù)還需要在工程實(shí)踐中不斷發(fā)展完善。
3.2零排污循環(huán)水處理
在一些地區(qū)節(jié)水要求高，排放要求嚴(yán)格，隨著干除灰和粉煤灰綜合利用技術(shù)的發(fā)展，今后有的電廠可能需要實(shí)現(xiàn)循環(huán)水零排污。
零排污水處理系統(tǒng)投資較高，系統(tǒng)復(fù)雜，一般先要經(jīng)過(guò)軟化處理，如石灰蘇打軟化或弱酸離子交換軟化，然后采用反滲透等進(jìn)行脫鹽處理。
零排污循環(huán)水處理若與全廠的水系統(tǒng)優(yōu)化工作相結(jié)合，可以顯著提高系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。
3.3旁流過(guò)濾
最近國(guó)產(chǎn)的自動(dòng)反沖洗絲網(wǎng)過(guò)濾器已經(jīng)研制成功，在一些濃縮倍率較高、循環(huán)水懸浮物較高的電廠，采用自動(dòng)反沖洗絲網(wǎng)過(guò)濾器進(jìn)行旁流過(guò)濾處理，可以降低循環(huán)水懸浮物含量，減少銅管的沖刷磨損，估計(jì)以后在電廠的應(yīng)用將會(huì)擴(kuò)大。
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