火电厂循环水处理加药方式的优化设计

杜 超

(华能国际电力股份有限公司上安电厂,河北 石家庄 050018)

火电厂循环水处理加药方式的优化设计

杜 超

(华能国际电力股份有限公司上安电厂,河北 石家庄 050018)

介绍火力发电厂循环水处理的意义、方法和原则要求,并以某大型火力发电厂为例,对现有2种循环水加药方式(计量泵式加药和自流式加药)从运行、维护以及检修等方面进行比较分析,认为选用自流式加药更加经济可靠,并提出自流式加药方式的优化改造建议和改造方案,为火电厂循环冷却水加药设计提供参考。

循环水处理;计量泵式加药;自流式加药

1 循环水处理概述

循环冷却水系统在运行过程中,由于水分蒸发、风吹损失等情况使循环水不断浓缩,其中所含的盐类超标,阴阳离子增加、p H明显变化,浓缩倍率升高,致使水质恶化[1]。电厂补充循环水一般为深井水,在冷却水循环使用的过程中,通过冷却构筑物的传热与传质交换,循环水中钙、镁、氯、硫酸根等离子,溶解性固体、悬浮物相应增加,空气中污染物如尘土、杂物、可溶性气体和换热器物料渗漏等均可进入循环水,致使微生物大量繁殖和在循环冷却水系统的管道中产生结垢、腐蚀和粘泥,造成换热器换热效率降低,能源浪费,过水断面减少,通水能力降低,甚至使设备管道腐蚀穿孔,酿成事故。循环冷却水处理的目的就在于消除或减少结垢、腐蚀和生物粘泥等危害,使系统可靠地运行[2]。

循环水中能产生的盐垢有许多种,如碳酸钙、硫酸钙、碳酸镁、氢氧化锰、硅酸钙等,其中以碳酸钙垢最为常见,危害也最大。针对碳酸钙垢的危害,火力发电厂循环水处理多采用加酸处理和加阻垢剂处理的联合处理方法[3]。在循环水中加酸目的是将水中碳酸盐硬度转化成为非碳酸盐硬度,将CO32-转化为HCO-3,Ca(HCO-3)2的溶解度更高,从而防止了循环水浓缩时析出碳酸钙。而反应生成的游离二氧化碳有利于抑制析出碳酸盐水垢。电厂循环水中加酸一般选用硫酸而不用盐酸,因为浓硫酸相比于浓盐酸成本更低,对铁和铜的腐蚀相对更弱,而且氯离子对金属也具有腐蚀性。阻垢剂的作用是对各种材质的换热设备起到缓释作用,常用的阻垢剂为聚磷酸盐,聚磷酸盐对胶体颗粒具有分散稳定作用,对钙、镁离子螯合能力也很强,也与沉淀在管壁的钙、镁离子等形成络合螯合离子,然后借布朗运动或紊流作用,把管壁的这些物质重新分散到水中。聚磷酸盐在水中可掺杂在CaCO3晶体中,使晶体结构发生畸变,防止出现CaCO3沉淀,因而对CaCO3有良好的阻垢性能[4]。

2 目前循环水加药系统现状

某火力发电厂循环水补水采用地下水,水源地距厂区8 km,共有22台深井和5台扬程96 m、出力为1 260 t/h的中继泵,通过2×φ800输水管道至厂区。

循环水处理采用加酸和加水质稳定剂联合处理方式。一单元加药点设置在循环水泵入水口,设置一套循环冷却水加阻垢剂装置和一套加硫酸装置。加水质稳定剂装置包括两箱四泵,2台加药泵运行2台备用,加药方式为人工手动和变频调节;设置一套加硫酸装置包括两个硫酸储罐,两台离心式卸酸泵,4台柱塞式加酸计量泵,两台运行两台备用,加药方式人工手动和变频调节[5]。加药根据天气变化、负荷预计、p H和碱度标准调整加药量,当浓缩倍率过低时停止加酸。加药泵长周期运转,尤其在夏季,负荷高补水量大时,对加药需求量较大。由于硫酸为强腐蚀性液体,在制造和装卸过程中可能掺有各种杂质,因此运行时经常会造成出入口堵塞、逆止门不畅通等问题,有时也会出现渗漏的问题,漏出的硫酸会造成泵体和基础台板的腐蚀,给运行和日常维护都造成很大的麻烦。

该电厂二单元机组循环冷却水加药方式为自流式加药箱加药,即在加药点附近设置一台立方体加药箱,加药箱出口在其一侧偏下的位置,箱底有排污口,一侧有磁翻板式液位计,顶部有卸酸口。加药箱集储存、计量与加药于一身,依靠箱内静压力实现不间断加药,加药量大小依靠出口阀门调节。

经过多年的运行,自流式加药箱加药系统相比于加药泵系统结构简单,且在运行过程中更加稳定,节约电能,而且维护起来更加方便。但容易受到地理位置的限制,且会对周围环境造成污染,不易清理。为使其能够适应各种复杂的情况,继续对该电厂自流式硫酸箱加药系统进行改进完善。

3 自流式加药系统的改进及效果

通过多年的试验运行,发现自流式加药系统能够满足火电厂循环水加药处理的运行工况,但针对运行中存在的一些缺陷和不足,需要改进完善。

3.1 材质

首选加药箱选材要选用不易被介质持续腐蚀的材料,比如硫酸加药箱宜选用碳钢材质,因为浓硫酸会在铁的表面形成一层致密氧化物薄膜从而防止进一步反应,而稀释后的硫酸会破坏这层氧化膜造成腐蚀,因此硫酸箱要避免雨水进入箱内。碳钢硫酸箱对焊接工艺要求严格,如焊接部位出现沙眼或裂纹将出现严重的腐蚀问题,补焊难以有效解决。阻垢剂加药箱及管道、阀门均可选用碳钢或不锈钢内衬胶材质。阀门全部采用不锈钢球阀,因为球阀内介质为直线流通,不易堵塞,易于疏通。

3.2 外形

加药箱上设有进液、排液、排污、呼吸、液位计及液位计开关等接口。箱体外形可以设计成圆柱体,节省体积,顶部设计成略微鼓起的尖顶,增加箱体强度,同时避免积水。卸料口在加药箱顶部,水平段略微向上倾斜,避免管内积液,管口设计成马蹄形,避免雨水进入。顶部设有呼吸口,避免箱内形成负压无法出液。

3.3 管道及阀门

出口管道采用聚四氟乙烯或不锈钢均可,法兰连接,便于拆卸。排污管距离箱底50 mm左右,出口管在排污管之上距离箱底250 mm,直通加药点,出口管用支架固定且要略向下倾斜,避免关闭阀门后管内存液,改进后的结构如图1所示。液位计选用磁翻板式,并应采用防腐材料,且底部也应有排污门。箱底设计三个三角支撑的基础底座,加高箱体高度,同时避免底部排污时废液与箱体接触腐蚀。

图1 改进加药箱示意

3.4 平台及围堰

由于加药箱是靠箱内液体静压加药,因此箱体高度必须高于加药点,所以要为加药箱搭建一个平台,并要修建一条道路连接平台与公路,以方便卸料车辆出入,同时方便人员巡检。平台四周设计方形围堰,围堰内引入冲洗水源,冲洗排出的废液,围堰底部开设排污口。整个平台及围堰都应采用防腐材料。

3.5 应用效果

改进之后的加药箱便于安装拆卸,便于卸料,便于运行和维护,而且占地面积小,与传统的加药泵相比省去了过长的管道和电气及控制电源,大大减少了发生故障及缺陷的几率,而且围堰之内便于清理,箱内应定期排污以减少杂质及残留物的污堵,为运行及检修都减少了很大的工作量。

4 结束语

优化改进后的自流式循环水加药方式,很大程度上节约成本、降低能耗、有效地控制污染,减少了维护的工作量,便于管理,能够更好地适应生产实际需要,为运行和检修提供方便,可为火力发电厂循环冷却水加药设计提供参考。

[1] 夏双辉.电厂循环水处理技术的发展[J].全面腐蚀控制, 2006,20(6):35-37.

[2] 杨海燕,包明山,董素芹.火力发电厂循环水处理技术的发展趋势[J].内蒙古科技与经济,2007,150(20):68-69.

[3] 王文兵.电厂循环水处理技术的发展趋势[J].电力建设, 2000,21(10):43-44.

[4] 刘 媛.火电厂循环水处理水质稳定剂阻垢性能评价方法的研究[J].山西煤炭管理干部学院学报,2015(3):133-135

[5] 谭明德.循环冷却水加药处理及分析[J].华电技术,2011,33 (12):46-48.

本文责任编辑：靳书海

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,工程师,主要从事化学设备检修工作。