火电厂循环冷却水处理方案的选择

火电厂循环冷却水处理方案的选择

在循环水水质较差的大容量火电厂中，循环冷却水排污量大；当除灰系统为干式除灰时，大量的循环冷却水排污水就无法重复利用。为了减少循环冷却水系统的排污量，节约用水，就需适当提高循环水的浓缩倍率。但如果补充水水质较差，又要求循环水高浓缩倍数运行，就必须对循环水的补充水进行处理。目前处理方法多种多样，各有利弊。根据详细的技术经济比较结论看，在循环水水质较差，即HCO32-、Ca2+、SO42-都较高的大容量火电厂中，循环水补充水宜选用“部分弱酸树脂和稳定剂联合处理系统”。

现以一个2×2023t/h 锅炉和2×600MW 凝汽式汽轮发电机组（正压气力除灰）的设计水量和水质为例，通过计算和经济技术比较予以说明。

1　循环水设计水量及其给水水质

1.1　循环水设计水量

见表1。

表1　循环水设计水量和各项损失量

项目水量/（t.h-1)损失率（%）

循环水总量140000　

循环水补充量2559 1.75

蒸发损失量（平均）2069 1.478

风吹损失量1400.10

排污量（平均）3500.25

浓缩倍率5　

1.2　循环水补给水设计水质

见表2。

表2　循环水补给水设计水质

分析项目质量浓度/（mg.L-1)浓度/（mmol.L-1)

阳离子Na+12.20.53

K+ 3.00.08

Ca2+90.2 4.51

Mg2+20.7 1.73

阴离子OH-00

CO32-00

HCO3-237.3 3.89

Cl-13.60.38

SO42-108.0 2.25

NO3-20.00.32

硬度总硬度 5.20

2.31

非碳酸盐硬度（永久硬

度）

碳酸盐硬度（暂时硬度） 3.89

酸碱度总碱度 3.89

pH　7.79

其它总固体456.0

溶解固体413.4

悬浮物42.6

灼烧减少固体136.8

全硅（SiO2)8.0

活性硅（SiO2) 6.5

胶硅（SiO2) 1.5

化学耗氧量CODMn0.9

电导率（25℃）μS/cm　

游离CO2 6.6

2　设计方案的选择

该系统除灰采用干式除灰，循环水排污水的重复利用率很低，为了节水节能，要求循环水在高浓缩倍率下运行。

当浓缩倍率为5倍时，计算的循环水的郎格利尔饱和指数为3.74、雷兹纳稳定指数为1.58。可以判断出循环水处于严重的结垢状态。因此，必须对循环水补充水进行适当的处理，才能使凝汽器处于良好的运行状态。

2.1　常用防垢方法

①单纯加硫酸处理：在循环水补充水中加入H2SO4，利用H2SO4中和水中碱度的方法来保证循环水的稳定运行。

②加硫酸和稳定剂处理：先在循环水补充水中加入一定量的H2SO4，使补充水的碱度降到一定程度，

再利用加水质稳定剂来保证循环水稳定运行。?

③石灰处理：向澄清池中投加石灰乳，使水中的碱度和碳酸盐硬度降低，不产生CaCO3结垢。

④ 全部弱酸树脂处理：利用弱酸阳离子交换树脂除去水中碳酸盐硬度和部分碱度。使循环水中的硬度和碱度降低。再用缓蚀剂来防止循环水系统的腐蚀。

⑤部分弱酸树脂处理：将一部分补充水采用弱酸树脂处理，加入稳定剂进行稳定处理，以保证循环水中的碳酸盐不结垢。该方法也叫“部分弱酸树脂和稳定剂联合处理系统”。?

2.2　常用防垢方法的比较

对于方法①②，由于大多数工程的冷却塔环境类别属于Ⅰ类，允许循环水中的SO42-含量到

500mg/L[1]，超过时就会对其混凝土产生中等腐蚀。该系统一般宜控制循环水中SO42-含量小于1500mg/L。补给水中SO42-含量为108.0mg/L，经计算，如果采用方法①和②，循环水中SO42-含量将大于1500mg/L，补给水SO42-含量高的系统不适合采用“加酸处理”方案。

对于方案③，由于系统复杂，运行环境差，管道容易堵塞，计量系统自动化较难实现。因此，明显不适合运行人员少、自动化水平高的大容量机组采用。

因此，经济可行的处理方案只有④全部弱酸树脂处理系统，⑤部分弱酸树脂处理系统。

3　弱酸树脂处理方案的确定

3.1　全部弱酸树脂处理系统

3.1.1　对水质的适用性

根据有关资料[2]详细计算后知，控制弱酸树脂交换器平均出水钙离子含量为0.670mmo欤疞时，平均碱度为0.17mmol/L。如以这样的出水水质做循环水补充水，当循环水浓缩倍率为5时，循环水朗格利尔指数为0，雷兹纳指数为7.7。这说明循环水的碳酸盐是处于稳定状态。

当弱酸离子交换器平均出水碱度为0.17 mmol/L，据有关资料计算后知，双流弱酸床如上层树脂装填高度为1000，下层树脂装填高度为1300，上层树脂工作交换容量就为2000 mol/m3（D113树脂）。

关键的问题是，在实际运行中，要想使循环水处于既不结垢、又不腐蚀的状态是比较困难的。这可以从郎格利尔指数和雷兹纳饱和指数的控制上看出这一点。理论上郎格利尔指数为0，雷兹纳指数为6.0时，循环水处于既不结垢也不腐蚀的状态，但是两指数很难同时达到上述条件。另外，全部弱酸处理水中[HCO3-]/｛[Cl-]＋[SO42-]｝（以mg/L计）的比值变得远远小于1，这很不利于点蚀的控制。因此，如果采用全部弱酸处理水作为循环水补给水，就应辅以加缓蚀剂处理，以控制腐蚀。特别是在机组启动初期，循环水浓缩倍率较低时，加缓蚀剂至关重要。