火電廠循環水發生污染后，如何采用快速有效的應對戰略處置
【重慶水處理設備網http://xqccscq.com/】某火電廠循環水系統有多種補水水源，其中之一為鋁冶煉廠蒸汽凝結水。由于在生產過程中發生液堿漏入凝結水系統，受污染的凝結水又回用補入循環水系統，導致該火電廠循環水受到污染。通過采取科學合理的應對處置措施，循環水水質恢復正常，未造成設備腐蝕、結垢等不良后果。
工業企業是用水大戶且絕大部分都為工藝冷卻用水。以火電廠為例，循環冷卻水系統用水量幾乎占整個火電廠用水量的90%以上。目前，越來越多的濕冷火電機組循環水系統使用再生水等多種水源作為補充水，由此循環水受到污染的風險也同時增大。
循環水發生污染后，若處置不當會導致凝汽器和各種換熱器發生腐蝕和結垢。凝汽器發生腐蝕會引起冷卻水管穿孔、開裂，從而增加了設備的檢修次數，使設備的使用壽命縮短并使發電利息增加。而凝汽器結垢會導致換熱器的熱交換效率降低，發電能耗增加，重慶純水設備如果需要停機清洗換熱器則經濟損失更大。因此，采用快速有效的應對戰略處置循環水系統的污染非常重要。
1機組及循環水系統概況
某火電廠2臺300MW亞臨界燃煤自備濕冷發電機組為鋁冶煉廠提供電力和工藝用蒸汽，其循環水系統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水（以下簡稱凝結水）作為補充水水源，每臺機組補充水量約為500t/h其中凝結水水量約80t/h其余為處理后的廢水回用水和地表水。循環水各補充水水質見表1
從表1可以看出，凝結水的水質好于其他2種水源水質，但凝結水易受鋁冶煉廠某些工藝過程的污染。根據各換熱器材質（見表2對循環冷卻水采用加硫酸、水質穩定劑和加殺菌劑的方法進行處置。
2循環水污染情況
2018年3月6日發現2號水塔循環水外觀異常，混濁且呈灰白色，而1號水塔水質正常。根據循環水外觀及補充水水源分析認為，最大的可能是鋁冶煉廠受污染的凝結水補入了2號水塔，造成整個2號水塔循環水的污染，鋁冶煉廠反饋信息也驗證了上述分析。
取2號水塔循環水和凝結水水樣進行分析，發現凝結水***堿度超過30mmol/L循環水水質主要控制指標也有多項異常（見表3標明2號水塔循環水受到較強堿性物質的污染。循環水中的COD和氨氮并未超過《污水綜合排放規范》GB89781996要求，分別為36.80.1mg/L
3循環水污染應對及處理
切斷污染源的同時，根據堿性污染源和循環水的水質采取了相應措施。1加大硫酸和緩釋阻垢劑加入量，降低循環水結垢風險；2加大2號水塔排污量和補水量，將受污染的水盡快置換排出；3為防止循環水中的懸浮物沉積在凝汽器管內，造成凝汽器結垢和垢下腐蝕，連續運行2號水塔凝汽器膠球清洗系統。
3月7日，對2號水塔循環水主要水質指標進行了分析（見表4全堿度降至6.7mmol/L水質基本正常，2號水塔循環水外觀也逐漸恢復正常。
4循環水污染分析
1凝結水污染原因分析
鋁冶煉廠局部原材料（氧化鋁）由粉煤灰提煉而得到提煉過程中，粉煤灰和液體氫氧化鈉混合，通過蒸汽加熱發生反應，可將粉煤灰中的硅脫除，然后進行后續工藝過程。脫硅過程中，發生堿液泄漏到蒸汽凝結水中。將其用作循環水補水，導致循環水發生污染。
2循環水污染機理分析
循環水受到強堿性物質污染后，其堿度和pH大幅升高，懸浮物質量濃度達到500mg/L水質正常時懸浮物質量濃度僅為12~20mg/L因懸浮物含量高，導致循環水外觀呈灰白色。將水中的懸浮物采用X-射線熒光能譜儀進行成分分析，結果見表5
注：各項目數值均以質量分數計。
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水化反應進行得很緩慢，這是因為MgO和H2O反應生成的MgOH2難溶于水，包裹在MgO外表，抑制了MgO和H2O進一步反應。而CaO水化反應現象比較劇烈，CaO和H2O反應放出大量的熱，生成紅色的沉淀物CaOH2使溶液變渾濁。
本次泄漏到凝結水中的液體NaOH水中電離后生成OH-其與Ca2+結合形成微溶的CaOH2因此造成了污染后的循環水外觀呈灰白色。
5循環水污染處置戰略分析
1降低堿度
污染后由于循環水的堿度和pH均升高，水中的CaHCO32容易轉化成CaCO3堆積在換熱器上。因此必需盡快降低循環水堿度，以防止凝汽器和其他換熱器結垢。重慶純水設備向循環水系統加硫酸是降低循環水堿度的主要方法，其可將水中的碳酸鹽硬度轉變成非碳酸鹽硬度（CaSO4
2膠球清洗
連續運行膠球清洗裝置，對凝汽器管內壁進行撞擊和磨擦，從而達到將凝汽器管內壁泥垢清洗干凈的目的循環水水質正常條件下，膠球清洗投運6h/d即可滿足要求。但在循環水發生污染后，懸浮物含量升高、結垢趨勢增大的情況下，連續運行膠球清洗裝置，可以有效降低懸浮物在凝汽器不銹鋼管沉積的幾率。
6循環水污染處置效果評價
1凝汽器結垢情況
凝汽器真空是表征凝汽器工作正常與否的主要指標，對汽輪機運行的經濟性具有重大影響。影響凝汽器傳熱端差的因素比較復雜，主要包括凝汽器傳熱特性、熱負荷、清潔系數、空氣量及冷卻水系統特性等。本系統中其他參數均沒有變化，因此凝汽器的清潔水平（結垢）影響凝汽器端差的唯一因素。通過循環水系統污染前后的負荷、真空及凝汽器端差參數變化（見表6基本可以確認凝汽器是否結垢。
從表6可以看出，負荷基本相同情況下，凝汽器真空、凝汽器端差等參數變化不明顯，因此可以確認，循環水污染后經處置未造成凝汽器結垢。
2循環水系統腐蝕情況
循環水系統采用加硫酸降低堿度的同時，增加了水中SO42-含量，經檢測循環水中的SO42-為1340mg/L因為發生污染時未帶入Cl-而日常循環水中的Cl-400~500mg/L因此，SO42-+Cl-1740~1840mg/L由于SO42-質量濃度未超過1500mg/LSO42-+Cl-質量濃度小于2500mg/L滿足《工業循環冷卻水處置設計規范》GB500502017中間冷開式系統循環冷卻水水質規范，故腐蝕在可接受范圍之內。
3阻垢效果分析
根據《工業循環冷卻水處置設計規范》GB500502017對于間冷開式系統循環冷卻水，要求（鈣硬度+總堿度）≤1100mg/L2號水塔循環水日常鈣硬度+總堿度為900~1000mg/L阻垢效果在合格范圍之內。污染發生后，采取加酸降低循環水堿度，使鈣硬度+總堿度下降，由表3可知，鈣硬度+總堿度下降到915mg/L可以降低循環水結垢的傾向。
7污染防范措施
1防止凝結水污染
多水源補水循環水系統污染源控制是保證循環水系統安全運行的重中之重，一旦循環水發生污染，由于其系統龐大，處置需要較長過程，且處置效果也存在不確定性。鋁冶煉廠粉煤灰提取氧化鋁工藝過程復雜，全工藝過程都需要液堿和蒸汽，因此凝結水受堿污染風險較大。為防止受污染的凝結水影響循環水，需要鋁冶煉廠加強對凝結水水質的監測，凝結水水質不合格時，禁止回用于火電廠循環水并自動切出。
2防止循環水污染
循環水系統龐大，一旦發生水質污染，處置難度較大。因此，防止循環水污染更為重要。可以采取以下措施：
①在各補充水管道上加裝在線監測儀表，并設置水質超標報警，聯鎖關閉循環水補充水閥門；
②水質異常時及時通知相關企業協助查找水質異常原因，廢水處置和凝結水回用企業也要加強對系統設備的維護，采取技術措施防止類似污染事件的發生。
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