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【蘇州水處理設(shè)備http://m.creativeimagessc.com】某火電廠循環(huán)水系統(tǒng)有多種補(bǔ)水水源，其中之一為鋁冶煉廠蒸汽凝結(jié)水。由于在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生液堿漏入凝結(jié)水系統(tǒng)，受污染的凝結(jié)水又回用補(bǔ)入循環(huán)水系統(tǒng)，導(dǎo)致該火電廠循環(huán)水受到污染。通過(guò)采取科學(xué)合理的應(yīng)對(duì)處理措施，循環(huán)水水質(zhì)恢復(fù)正常，未造成設(shè)備腐蝕、結(jié)垢等不良后果。

工業(yè)企業(yè)是用水大戶且絕大部分都為工藝?yán)鋮s用水。以火電廠為例，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)用水量幾乎占整個(gè)火電廠用水量的90%以上。目前，越來(lái)越多的濕冷火電機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)使用再生水等多種水源作為補(bǔ)充水，超純水設(shè)備由此循環(huán)水受到污染的風(fēng)險(xiǎn)也同時(shí)增大。

循環(huán)水發(fā)生污染后，若處理不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致凝汽器和各種換熱器發(fā)生腐蝕和結(jié)垢。凝汽器發(fā)生腐蝕會(huì)引起冷卻水管穿孔、開(kāi)裂，從而增加了設(shè)備的檢修次數(shù)，使設(shè)備的使用壽命縮短并使發(fā)電成本增加。而凝汽器結(jié)垢會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器的熱交換效率降低，發(fā)電能耗增加，如果需要停機(jī)清洗換熱器則經(jīng)濟(jì)損失更大。因此，采用快速有效的應(yīng)對(duì)策略處理循環(huán)水系統(tǒng)的污染非常重要。

1 機(jī)組及循環(huán)水系統(tǒng)概況

某火電廠2臺(tái)300 MW亞臨界燃煤自備濕冷發(fā)電機(jī)組為鋁冶煉廠提供電力和工藝用蒸汽，其循環(huán)水系統(tǒng)以處理后的制藥廢水回用水、地表水以及鋁冶煉廠蒸汽凝結(jié)水（以下簡(jiǎn)稱凝結(jié)水）作為補(bǔ)充水水源，每臺(tái)機(jī)組補(bǔ)充水量約為500 t/h，其中凝結(jié)水水量約80 t/h，其余為處理后的廢水回用水和地表水。循環(huán)水各補(bǔ)充水水質(zhì)見(jiàn)表1。

 

從表1可以看出，凝結(jié)水的水質(zhì)好于其他2種水源水質(zhì)，但凝結(jié)水易受鋁冶煉廠某些工藝過(guò)程的污染。根據(jù)各換熱器材質(zhì)（見(jiàn)表2），對(duì)循環(huán)冷卻水采用加硫酸、水質(zhì)穩(wěn)定劑和加殺菌劑的方法進(jìn)行處理。

 

2 循環(huán)水污染情況

2018年3月6日發(fā)現(xiàn)2號(hào)水塔循環(huán)水外觀異常，混濁且呈灰白色，而1號(hào)水塔水質(zhì)正常。根據(jù)循環(huán)水外觀及補(bǔ)充水水源分析認(rèn)為，最大的可能是鋁冶煉廠受污染的凝結(jié)水補(bǔ)入了2號(hào)水塔，造成整個(gè)2號(hào)水塔循環(huán)水的污染，鋁冶煉廠反饋信息也驗(yàn)證了上述分析。

取2號(hào)水塔循環(huán)水和凝結(jié)水水樣進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水酚酞堿度超過(guò)30 mmol/L，循環(huán)水水質(zhì)主要控制指標(biāo)也有多項(xiàng)異常（見(jiàn)表3），表明2號(hào)水塔循環(huán)水受到了較強(qiáng)堿性物質(zhì)的污染。循環(huán)水中的COD和氨氮并未超過(guò)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978— 1996）要求，分別為36.8、0.1 mg/L。

 

3 循環(huán)水污染應(yīng)對(duì)及處理

在切斷污染源的同時(shí)，根據(jù)堿性污染源和循環(huán)水的水質(zhì)采取了相應(yīng)措施。（1）加大硫酸和緩釋阻垢劑加入量，降低循環(huán)水結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)；（2）加大2號(hào)水塔排污量和補(bǔ)水量，將受污染的水盡快置換排出；（3）為避免循環(huán)水中的懸浮物沉積在凝汽器管內(nèi)，造成凝汽器結(jié)垢和垢下腐蝕，連續(xù)運(yùn)行2號(hào)水塔凝汽器膠球清洗系統(tǒng)。

3月7日，對(duì)2號(hào)水塔循環(huán)水主要水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了分析（見(jiàn)表4），全堿度降至6.7 mmol/L，水質(zhì)基本正常，2號(hào)水塔循環(huán)水外觀也逐漸恢復(fù)正常。

 

4 循環(huán)水污染分析

1）凝結(jié)水污染原因分析

鋁冶煉廠部分原材料（氧化鋁）是由粉煤灰提煉而得到。在提煉過(guò)程中，粉煤灰和液體氫氧化鈉混合，通過(guò)蒸汽加熱發(fā)生反應(yīng)，可將粉煤灰中的硅脫除，然后進(jìn)行后續(xù)工藝過(guò)程。在脫硅過(guò)程中，發(fā)生堿液泄漏到蒸汽凝結(jié)水中。將其用作循環(huán)水補(bǔ)水，導(dǎo)致循環(huán)水發(fā)生污染。

2）循環(huán)水污染機(jī)理分析

循環(huán)水受到強(qiáng)堿性物質(zhì)污染后，其堿度和pH大幅升高，懸浮物質(zhì)量濃度達(dá)到500 mg/L（水質(zhì)正常時(shí)懸浮物質(zhì)量濃度僅為12~20 mg/L）。因懸浮物含量高，導(dǎo)致循環(huán)水外觀呈灰白色。將水中的懸浮物采用X-射線熒光能譜儀進(jìn)行成分分析，結(jié)果見(jiàn)表5。

 

注：各項(xiàng)目數(shù)值均以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)。

從表5可以看出，懸浮物中存在鋁的化合物，但懸浮物主要成分為鈣、鎂的化合物。常溫下，MgO和H2O的水化反應(yīng)進(jìn)行得很緩慢，這是因?yàn)镸gO和H2O反應(yīng)生成的Mg(OH)2難溶于水，它包裹在MgO的表面，抑制了MgO和H2O的進(jìn)一步反應(yīng)。而CaO的水化反應(yīng)現(xiàn)象比較劇烈，CaO和H2O反應(yīng)放出大量的熱，生成白色的沉淀物Ca(OH)2，使溶液變渾濁。

本次泄漏到凝結(jié)水中的液體NaOH在水中電離后生成OH-，其與Ca2+結(jié)合形成微溶的Ca(OH)2，因此造成了污染后的循環(huán)水外觀呈灰白色。

5 循環(huán)水污染處理策略分析

1）降低堿度

污染后由于循環(huán)水的堿度和pH均升高，水中的Ca(HCO3)2容易轉(zhuǎn)化成CaCO3沉積在換熱器上。因此必須盡快降低循環(huán)水堿度，以避免凝汽器和其他換熱器結(jié)垢。向循環(huán)水系統(tǒng)加硫酸是降低循環(huán)水堿度的主要方法，其可將水中的碳酸鹽硬度轉(zhuǎn)變成非碳酸鹽硬度（CaSO4）。

2）膠球清洗

連續(xù)運(yùn)行膠球清洗裝置，對(duì)凝汽器管內(nèi)壁進(jìn)行撞擊和磨擦，從而達(dá)到將凝汽器管內(nèi)壁泥垢清洗干凈的目的。循環(huán)水水質(zhì)正常條件下，膠球清洗投運(yùn)6 h/d即可滿足要求。但在循環(huán)水發(fā)生污染后，懸浮物含量升高、結(jié)垢趨勢(shì)增大的情況下，連續(xù)運(yùn)行膠球清洗裝置，可以有效降低懸浮物在凝汽器不銹鋼管沉積的幾率。

6 循環(huán)水污染處理效果評(píng)價(jià)

1）凝汽器結(jié)垢情況

凝汽器真空是表征凝汽器工作正常與否的主要指標(biāo)，對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性具有重大影響。影響凝汽器傳熱端差的因素比較復(fù)雜，主要包括凝汽器傳熱特性、熱負(fù)荷、清潔系數(shù)、空氣量及冷卻水系統(tǒng)特性等。在本系統(tǒng)中其他參數(shù)均沒(méi)有變化，因此凝汽器的清潔程度（結(jié)垢）是影響凝汽器端差的唯一因素。通過(guò)循環(huán)水系統(tǒng)污染前后的負(fù)荷、真空及凝汽器端差參數(shù)變化（見(jiàn)表6）基本可以確認(rèn)凝汽器是否結(jié)垢。

 

從表6可以看出，在負(fù)荷基本相同情況下，凝汽器真空、凝汽器端差等參數(shù)變化不明顯，因此可以確認(rèn)，循環(huán)水污染后經(jīng)處理未造成凝汽器結(jié)垢。

2）循環(huán)水系統(tǒng)腐蝕情況

循環(huán)水系統(tǒng)采用加硫酸降低堿度的同時(shí)，增加了水中SO42-含量，經(jīng)檢測(cè)循環(huán)水中的SO42-為1 340 mg/L。因?yàn)榘l(fā)生污染時(shí)未帶入Cl-，而日常循環(huán)水中的Cl-在400~500 mg/L，因此，（SO42-+Cl-）在1 740~ 1 840 mg/L。由于SO42-質(zhì)量濃度未超過(guò)1 500 mg/L，（SO42-+Cl-）質(zhì)量濃度小于2 500 mg/L，滿足《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50050—2017）中間冷開(kāi)式系統(tǒng)循環(huán)冷卻水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，故腐蝕在可承受范圍之內(nèi)。

3）阻垢效果分析

根據(jù)《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50050—2017），對(duì)于間冷開(kāi)式系統(tǒng)循環(huán)冷卻水，要求（鈣硬度+總堿度）≤1 100 mg/L。2號(hào)水塔循環(huán)水日常鈣硬度+總堿度為900~1 000 mg/L，阻垢效果在合格范圍之內(nèi)。污染發(fā)生后，采取加酸降低循環(huán)水堿度，使鈣硬度+總堿度下降，由表3可知，鈣硬度+總堿度下降到了915 mg/L，可以降低循環(huán)水結(jié)垢的傾向。

7 污染防范措施

1）防止凝結(jié)水污染

多水源補(bǔ)水循環(huán)水系統(tǒng)污染源控制是保證循環(huán)水系統(tǒng)安全運(yùn)行的重中之重，一旦循環(huán)水發(fā)生污染，由于其系統(tǒng)龐大，處理需要較長(zhǎng)過(guò)程，且處理效果也存在不確定性。鋁冶煉廠粉煤灰提取氧化鋁工藝過(guò)程復(fù)雜，全工藝過(guò)程都需要液堿和蒸汽，因此凝結(jié)水受堿污染風(fēng)險(xiǎn)較大。為防止受污染的凝結(jié)水影響循環(huán)水，需要鋁冶煉廠加強(qiáng)對(duì)凝結(jié)水水質(zhì)的監(jiān)測(cè)，凝結(jié)水水質(zhì)不合格時(shí)，禁止回用于火電廠循環(huán)水并自動(dòng)切出。蘇州水處理設(shè)備

2）防止循環(huán)水污染

循環(huán)水系統(tǒng)龐大，一旦發(fā)生水質(zhì)污染，處理難度較大。因此，防止循環(huán)水污染更為重要。可以采取以下措施：

①在各補(bǔ)充水管道上加裝在線監(jiān)測(cè)儀表，并設(shè)置水質(zhì)超標(biāo)報(bào)警，聯(lián)鎖關(guān)閉循環(huán)水補(bǔ)充水閥門；

②水質(zhì)異常時(shí)及時(shí)通知相關(guān)企業(yè)協(xié)助查找水質(zhì)異常原因，廢水處理和凝結(jié)水回用企業(yè)也要加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的維護(hù)，采取技術(shù)措施避免類似污染事件的發(fā)生。工業(yè)純水設(shè)備, 蘇州水處理設(shè)備，蘇州醫(yī)用純水設(shè)備 ，醫(yī)用水處理設(shè)備。