火力发电企业循环水回用改造技术分析

火力发电企业循环水回用改造技术分析

李佳

 四川省外国企业服务有限责任公司 四川成都  610000  

摘要：科技的快速发展带动社会在不断进步，人们的生活质量在不断提高，对于电力的需求在不断加大，循环水系统是火力发电企业取水和排水最多的系统，循环水冷却机组取水量平均占总用水量的80%以上，废水排放量平均占全厂总排放量的70%以上。循环水系统节水在整个火力发电企业中具有重要的意义。循环水排污水回收再利用可以有效降低新鲜水取水量，可大幅降低火力发电企业废水排放量。

关键词：循环水；排污；阻垢剂；水温；回收再利用；废水零排放

引言

炼化企业循环水系统对水质有很高的要求，循环水的水质指标是炼化企业装置长期运行保障，如果不对其进行长期连续监控，将不能及时发现水质恶化问题，将会引起炼化装置冷却器等设备腐蚀，发生物料泄漏等事故，如果循环水系统设备产生腐蚀、结垢、微生物生长等，导致炼化装置设备换热能力降低，严重的甚至会造成生产停滞，带来安全隐患。循环水系统与装置设备的平稳运行息息相关，对水质的监控、即时反馈和进行循环水的控制调节是安全生产、效益保障的关键。而目前炼化企业普遍存在水质监控不足，加药、补水、排污等操作调整滞后的现象，缺少实时监控管理和在线诊断调优。针对此问题，提升循环水系统的自动化、信息化水平，实现智能化管理，并在此前提下开发智慧循环水系统具有重大意义。

1设计水量水质及工艺流程

改造实施前，电厂循环水系统浓缩倍率约为3.6倍，外排水量约520m3/h，改造完成后可将系统浓缩倍率提高至5～6倍，循环水排污水水量可减少至330t/h左右。系统设计处理水量按400t/h。电厂循环水排污水处理系统新建1套“调节池+曝气生物流化池+混凝澄清器+臭氧接触池+上流式生物活性炭滤池+石英砂过滤器”工艺系统，由于循环水排污水来水BOD5/COD比值不高（＜0.3），可生化性差，且废水中含有阻垢还原剂等难降解有机物，故首先采用曝气生物流化池（Aeratedbiologicalfluidizedtank，ABFT）进行脱氮处理；混凝澄清工艺可降低废水中悬浮物浓度；然后采用臭氧预氧化工艺将废水中难降解有机物通过断链、开环等作用分解为小分子易降解有机物；经臭氧氧化处理后的废水进入上流式生物活性炭滤池，通过活性炭吸附和微生物的降解进一步去除水中有机物，上流式生物活性炭滤池具有处理效率较高且水头损失低、反洗周期更长的特点，与石英砂过滤器串联运行可以降低出水的浊度和微生物泄露风险，保证总排口悬浮物浓度满足要求。改造后的系统经过调试运行后发现，以“曝气生物流化池+臭氧生物活性炭滤池”为核心工艺的处理系统完全能够保证出水COD、氨氮质量浓度低于30mg/L和1.5mg/L，其他污染物指标也符合地方环保部门要求的排放限值。

2火力发电企业循环水回用改造技术分析 

2.1阳离子

水中的Ca2+、Mg2+浓度太低时，碳钢的腐蚀速度快，一些沉积型缓蚀剂如磷酸盐等难以发挥作用；Ca2+、Mg2+浓度太高时，则可能生成钙镁垢，引起垢下腐蚀。水中的Cu2+、Ag+和Pb2+等重金属离子会加速钢、铝、镁和锌等的腐蚀，因为这些重金属离子可以置换比它们活泼的基体金属，在基体表面形成许多微电池，使基体变成阳极而发生腐蚀。Fe3+在酸性溶液中会加速钢铁腐蚀，而Fe2+在中性溶液中可以抑制铜和铜合金的腐蚀，所以亚铁盐普遍用于凝汽器铜管的预膜防腐处理。Zn2+在冷却水中对钢有缓蚀作用，锌盐是一种使用广泛的缓蚀剂。

2.2水温

水温对机械加速澄清池混凝效果影响大。循环水排污水取水点设置在循环水水泵出口。循环水的温度随季节变化较大，当水温降低时，混凝剂的水解速度缓慢，颗粒的“布朗运动”强度减弱，形成絮凝物所需要的时间加长。另外低温下形成的絮凝物细而松散，澄清效果变差，絮凝时间加长，按照现有的机械加速澄清池设计的絮凝停留时间严重不足，造成机械加速澄清池经常翻池无法控制，出力只有最大出力的1/4左右。通常情况，聚合氯化铁混凝剂水温条件宜在20～30℃之间。由于循环水排污水回用处理系统设计流量大，如果采用蒸汽加热必然带来不必要的能量消耗，且加热后水温不均极易造成水的扰动。当冬季水温低时，在循环水回水设置一个取水点，利用循环水经过凝汽器换热后的回水取水进行处理是一个行之有效的方法，换热后的回水进入压力适宜、流量大，水温适宜，这样既不额外消耗热量，又提高水温的同时避免水的扰动。改造的过程中只需要铺设少量供水管道，不增加新的动力设备，不产生能源消耗。按照季节水温变化水源切换运行，当夏季水温高时采用循环水泵出口取水运行；当冬季水温低时采用循环水回水运行。

2.3脱氮效果分析

针对火电厂循环水排污水可生化性差、含有难降解有机物的特点，在工艺前段设置曝气生物流化池，池内装填高分子填料载体及驯化的高效脱氮菌种，高分子载体采用的亲水性互穿聚合聚氨酯，比表面积大，可附着更多的微生物。系统调试初期，考虑菌种接种生长，向曝气生物流化池中投加碳源保证微生物生长，碳源投加量按30mg/L考虑，调试后期及运行期间未投加碳源。

2.4加强循环水场水质管理

为实现水质达标，加强水质指标检测频次和指标实时监控，针对水质指标超标，进行原因分析，及时进行循环水加药剂或处理，组织下游排查用水单位来水与回水取样分析，生产装置及时排查是否存在泄漏，及时处理问题。另外循环水系统可以视情况增加旁滤量和旁滤排污时间，合理控制水池排污量，必要时改进装置管线布局、采用高效收水器和尽早发现泄漏并及时处理。

2.5微生物

微生物一般通过2种途径腐蚀金属：①附着在器壁上，使金属发生沉积物下腐蚀；②伴随其生命活动产生腐蚀性介质，引起金属腐蚀。硫杆菌可将S2-和SO32-氧化成H2SO4，在氧化区，H2SO4浓度高达10%，从而引起酸性腐蚀。硝化细菌能将水中的NH3转变成HNO3，使水的pH值下降，同样会导致酸性腐蚀。微生物及其代谢产物可在金属表面形成一层厚度约为50~150μm的生物膜，在膜内的微生物会继续进行新陈代谢，造成膜内外环境如溶解氧、盐类组成、离子浓度、pH值等的差异，膜内金属变成阳极，膜外金属变成阴极，构成腐蚀电池，使得膜内金属不断溶解。所以微生物腐蚀是一种借助电化学过程引起的腐蚀行为。目前，主要有以下2种机理来解释微生物的腐蚀现象。

结语

对循环水排污水的调整主要有以下几个方面：①用NaoH更换石灰处理，配合Na2CO3可以有效去除循环水中的硬度，也解决了原有的石灰和Na2CO3加药点重叠的矛盾。②将混凝剂由聚合氯化铝更换为聚合氯化铁解决了混凝剂与水质pH值不匹配的问题。③在超滤前增加活性炭过滤器可以降低夏季加氧化性杀菌剂对反渗透膜氧化的风险。④在循环水凝汽器回水处设置取水点提高冬季排污水的水温，夏季和冬季取水点切换运行，保证机械加速澄清池混凝效果。⑤通过混凝试验确定最佳加药量。⑥循环水通过动态模拟试验确定控制指标，防止凝汽器腐蚀结垢。经过上述调整，循环水排污水回用系统能够连续稳定运行。

参考文献

[1]国家能源局DL/T300-2011火电厂凝汽器管防腐防垢导则[S].北京：中国标准出版社,2011.

[2]国家能源局DL/T246-2015化学监督导则[S].北京：中国标准出版社,2015.

[3]国家能源局DL/T806-2013火力发电厂循环水用阻垢缓蚀剂[S].北京：中国标准出版社,2013.