電廠(chǎng)沖灰水回用于冷卻循環(huán)水系統的試驗研究

第3卷第9期環(huán)境污染治理技術(shù)與設備Vol.3. No.92002年9月Techniques and Equipnuent for Envirunnental Pollution ControlSep.2002電廠(chǎng)沖灰水回用于冷卻循環(huán)水系統的試驗研究魏有權王化軍張強(北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院環(huán)境工程系，北京1003)入l A摘妻火電廠(chǎng)沖灰水經(jīng)絮凝沉降和反滲透處理后用作電1循環(huán)冷卻水,經(jīng)多項試驗證明,此工藝方法技術(shù)可行,灰水處理回用后不會(huì )增加冷卻水系統結垢和腐蝕.且回用灰水代替部分地下水增加了明顯的經(jīng)濟效益。關(guān)鍵詞灰水回用 反滲透循環(huán)冷卻水結垢腐蝕Experimental study on reusing the ash sluicing waterfrom power plant for the circulating cooling water systemWei Youquan Wang Huajun Zhang Qiang(Civil and Environmental Engineering School, University of Science and Technology Beiing. Beijing 100083)Abstract Treated by means of flocculation deposition and reverse osmosis, ash sluicing water {rom thethermal power plant can be used as the circulating cooling water for power plant. Many experiments showedthat this technique is feasible. Treated and reused ash water doesn'1 cause corrosion and scale in the coolingwater system. And if reused ash water substitutes for ground water, the economic benefit will be obvious.Key words ash water reuse; reverse osmosis; circulating cooling water; scale; corrosion足,又能減少環(huán)境污染|4←6]。1概況我國水資源緊缺,山西更是全國聞名的缺水省,2試驗水質(zhì)與方法.當前水資源供罱矛盾十分突出[1-3]。大同第二發(fā)2.1 實(shí)驗水質(zhì)電廠(chǎng)位于山西省大同市南郊,裝有200 MW機組6我們對現場(chǎng)水庫水、灰場(chǎng)排水和冷卻系統水的水臺,其中兩臺為空冷機組,總裝機容量為1200 MW，質(zhì)狀況進(jìn)行分析 ,結果列于表1。從表1中我們可以主要為京津供電,是山西省第二大火電廠(chǎng),但由于受看出 ,沖灰水的硬度和堿度郁超過(guò)了冷卻水循環(huán)系統供水的不足而不能滿(mǎn)負荷運行。目前大同二電廠(chǎng)”冷進(jìn)口水的水質(zhì)指標 .含鹽量高達6500-18 000 mg/L,卻循環(huán)水用量125000m'/h,循環(huán)水運行濃縮倍率水中無(wú)機物主要是碳酸鹽、重碳酸鹽、硫酸鹽磷酸鹽5倍左右,蒸發(fā)及排污損失達4%-5%,補充水量約和氯化物等 ,另外,水中還含有少量有機物，因此,沖.為4500 m'/h, 鍋爐排放灰渣125 m'/h, 沖灰水量灰水回用的關(guān)鍵 在于降低水中的含鹽率。有文獻表1300- 2000 m'/h, 生活污水排放量150-200明”,當污水中的含鹽量小于 3000 mg/L時(shí),對金屬m'/h,鍋爐補給水150--200m'/h。每年用水量的的腐蝕速度就會(huì )大大減緩.另外,廢水中的硫酸根和4/5來(lái)自地下水,1/5來(lái)自附近的冊田水庫地表水。氣根 也對金屬腐蝕速度產(chǎn)生很大影響。隨著(zhù)電力工業(yè)的發(fā)展,電廠(chǎng)用水量也隨之增加，2.2 實(shí)驗流程水資源更加緊缺。另一方面,電廠(chǎng)燃用灰分高的低.現場(chǎng)溢流灰水的懸浮物含量高達3200- -3700質(zhì)煤越來(lái)越多，排灰量大幅提高,因此其沖灰水量也mg/L,而且沉淀緩慢。因此,實(shí)驗采用沖灰水先經(jīng)隨之增大。一般電廠(chǎng)采用沖灰水流人機械沉淀攪拌化學(xué)絮凝,除去大部分懸浮物質(zhì),然后用泵打人反滲池,沉渣排人灰場(chǎng)，上清液進(jìn)入澄清他，回收的部分透系統,中國煤化工定對冷卻水循用于再沖灰循環(huán),另一部分排出廠(chǎng)外,如能將這部分環(huán) 系統YHCNMH G卻水系統。實(shí)排放水處理回用于循環(huán)冷卻系統,既能緩解用水不驗流程見(jiàn)圖112環(huán)境污染治理技術(shù)與設備3卷表1現場(chǎng)水質(zhì)分析YDCa2'P項日(mg/L,(my/L,cptC0D以(aCO,it) 以Ca(X)3計) 以CcOt) 以 CaCO,計)(mg/L)(mg/L水庫水6203341.5074.80103.4271.078.03沖灰水1164379.7722.00197.00 .1101208.89冷卻水7544.8023. 3064.507.4沖歇水加藥絮凝十透過(guò)液Y濃縮液.圖1 沖灰水處理回用實(shí)驗流程90 t)0 t80706040 10020投加量(mg/L)+聚合硫酸鐵+聚合雅酸鐵+聚丙烯酰肢一-聚合硫酸鋁- +聚合硫酸鋁+聚內榆酰胺圖2絮凝劑投加量與 ss去除率的關(guān)系3試驗結果與討論2.3試驗儀器和藥品.宜興市林格設備公司的LGRO2.5/S反滲透裝3.1 化學(xué)絮凝實(shí)驗置,采用8040*卷式膜,直徑20 cm,長(cháng)度1 m,處理采用MY3000-智能型混凝試驗攪拌器,攪拌量為1 m'/h;江蘇省江都建華儀器儀表廠(chǎng)的RCCI杯容積1 L,絮凝采用如下2種方案:型旋轉掛片腐蝕試驗儀;潛江梅宇儀器有限公司的(1)單獨投加絮凝劑聚合硫酸鐵或聚合硫酸MY3000 -智能型混凝試驗攪拌器;寧波自動(dòng)化儀鋁,以 150 r/min速度下緩慢攪拌10 min; .表廠(chǎng)的KF-5型恒溫浴槽;上海東聯(lián)儀器有限公司(2)先加入聚合硫酸鐵或聚合硫酸鋁攪拌的UV- 160型紫外分光光度計和RF- 540型分光2 min,然后加入絮凝劑聚丙烯酰胺5 mg/L,以150光度計;上海METTLER TOLEDO公司的AB104 r/min 速度下緩慢攪拌10 min。-N電子秤;大同二電廠(chǎng)提供TP304不銹鋼試片;絮凝劑投加量與ss去除率關(guān)系見(jiàn)圖2。北京紅星化工廠(chǎng)的聚合硫酸鐵、聚合硫酸鋁和聚丙由圖2可以看出,在絮凝劑投加量小時(shí),聚鋁比烯酰胺。聚鐵中國煤化工量增大30 mg/L以上:YHCNMHG聚鐵形成的絮9期魏有權等:電廠(chǎng)沖灰水回用于冷卻循環(huán)水系統的試驗研究12體速度較快,絮體較細小緊密,上清液清澈;聚鋁形理, 水質(zhì)將會(huì )更好,處理后的水不會(huì )增加冷卻循環(huán)水.成的累體速度較慢,絮體稍大,上清液渾濁。所以我的結 垢問(wèn)題。們選擇聚合硫酸鐵做為灰水預處理的絮凝劑,投加連續測定100h內反滲透裝置水收率和脫鹽率量為50 mg/L。投加5 mg/L的聚丙烯酰胺作為助隨處理時(shí)間 的變化,結果見(jiàn)表3。由表3可以看出，凝劑,可使ss的去除率比單純使用絮凝劑提高隨著(zhù) 處理時(shí)間的延長(cháng),脫鹽率基本穩定,水收率有所5%- 10% 。下降,但下降的幅度緩慢。3.2反滲 透實(shí)驗用紫外可見(jiàn)光分光光度計和熒光光度計分別測反滲透(RO)是一種基本的膜分離技術(shù),主要作定自 來(lái)水.預處理水.RO出水的紫外吸收光譜和熒用是去除水中大部分可溶性鹽類(lèi),也可去除水中絕光光譜 ,結果見(jiàn)圖3。大多數無(wú)機物質(zhì)及硬度,并能去除部分有機物出圖3的紫外吸收光譜和熒光光譜可見(jiàn)，原水質(zhì)18.91。本實(shí)驗采用的反滲透膜為中空螺旋卷式，中 含有較多雜質(zhì),經(jīng)預處理及反滲透處理后,這些雜壓力為2. s MPa.孔徑20 hm ,組件膜面積0.35m2，質(zhì)絕大多數已被除去 ,提高了水質(zhì)。產(chǎn)水量0.5Lh。為了防止水在處理時(shí)濃縮液結3.3 透過(guò)液腐蝕實(shí)驗垢.先對待處理水進(jìn)行酸化。我們采用靜態(tài)旋轉掛片實(shí)驗來(lái)測定沖灰處理水將預先絮凝處理好的水樣經(jīng)反滲透處理,測得對冷卻循環(huán)系統的腐蝕影響。進(jìn)水與出水的水質(zhì)結果見(jiàn)表2。從表2我們可以看用濾紙將TP304不銹鋼試片上的油脂擦拭干:出.反滲透出水的水質(zhì)除硬度稍高,基本可以滿(mǎn)足冷凈,干燥,稱(chēng)量精確到0.0001 g。將裝有透過(guò)液的燒卻循環(huán)水的水質(zhì)要求,如果經(jīng)過(guò)兩級串聯(lián)反滲透處表2反滲透處理單元的進(jìn)出水質(zhì)YICa2PMso;"cCOD .項H(mg/L.(mg/L,(mg/L(mg/L)pF以(aCO,計)以 CaC),It)以 CaCO3i計)以 CaCO3 i計)進(jìn)水11524722.0019142318.2出水9251148.去除率(%)92.0193. 98100.0092.7897. 1887.02表3反滲遺處理單元的進(jìn) 出水質(zhì)處理時(shí)間1(2004s060708090100平均給水量(cm'/b)5050000S00出水量(em)/h)382378375369366358356 351344340361.90水收率(%)76.40 75.60 75.0073.80 73.201.6071.20 70.2068.80 68.00 72.38進(jìn)水含鹽量(mg/L)8352 8352 83528352 8352出水含鹽量(mg/L)668642665652649651624626629630643. 60脫鹽事(%)92.00 92.31__ 92.03 92.19_ 92.23_ 92.21 92.53_ 92. 5092.47 92.46 92.29+1.40100.1; 100.0+1.20自來(lái)水預處理水00 t門(mén)來(lái)水0.0+0.800.0 t< +0.60RO水+0.呆40.0f 40.00.20 F20.0+0.00 Lλ (m)I 中國煤化工”圖3處理水的紫外和熒光FYHCNMHG14環(huán)境污染治理技術(shù)與設備3卷裹4反滲進(jìn)透過(guò) 液掛片腐蝕實(shí)驗結果序號試樣面積(em2)試前重量(x)試后重量(g)試片平均失重(g)試片平均腐蝕連度(mm/a)2.5612. 894612. 89410. 0050.0012.7113.814813. 81440.0040.001019. 155019. 15420.00080.00142.9813. 495913. 4952.0.00070.00163.0714. 976414.97570.00152.7814. 182614. 18200.00060.0013杯放人恒溫浴槽內,試驗溫度為50+1心。溫度達(2)效益分析:處理后的灰水循環(huán)用于冷卻水到要求后,把已稱(chēng)重的試片用塑料螺釘固定在掛片系統， 每年可節省清水345.6萬(wàn)m',節約用水費用上并放入試液中.啟動(dòng)電機使掛片器旋轉,試片運轉近 691.2萬(wàn)元,同時(shí)每年免交排污費80萬(wàn)元。因速度為75 r/s,旋轉線(xiàn)速度約為0.35 m/s。試驗過(guò)此， 每年直接經(jīng)濟效益771.2萬(wàn)元,扣除每年的運行程中,定期補充去離子水，使液位保持一定刻度線(xiàn)，費用 442.37萬(wàn)元,每年純效益328. 83萬(wàn)元，四年半直至試驗結束。試驗時(shí)間為168h,當運轉時(shí)間達到就可以收回全部投資,產(chǎn)生鉸好的經(jīng)濟效益和環(huán)境指定值時(shí),停止試片轉動(dòng),取出試片,將試片用毛刷效益。刷洗于凈，,經(jīng)處理液處理后,用濾紙吸干,干燥4 h,以上,稱(chēng)量精確至0.0001 g。計算平均腐蝕速度F,”4結論結果見(jiàn)表4。本文經(jīng)過(guò)實(shí)驗證明,沖灰水經(jīng)預處理,再經(jīng)過(guò)反平均腐蝕速度F(用mm/a表示)的計算式如下滲 透裝置凈化處理后作為循環(huán)冷卻水的補充水反復表示:利用,水質(zhì)完全符合GBJ50 - 83《工業(yè)冷卻水循環(huán)設平均腐蝕速度F= Ow/AX1/tx1/pX24x365 計規范》的指標。 按大同二電廠(chǎng)年耗水量1800萬(wàn)式中:m3計算,采用反滲透處理灰水回用，每年可節約地腐蝕試驗前后試樣失重(g);表新水360萬(wàn)m3,還可以堿少溢流灰水對環(huán)境的污A一試樣面積(cm2);染?；鹆Πl(fā)電廠(chǎng)是個(gè)耗水大戶(hù),一座大型火電廠(chǎng)耗腐蝕時(shí)間(h);水量相當于-個(gè)中等城市的用水量,因此,在山西省金屬材料密度(g/cm3).這樣的內陸缺水地區,火電廠(chǎng)節水意義重大。這項試驗結果表明:試片的腐蝕速率可達到GBJ50技術(shù)如果推廣 開(kāi)來(lái),在嚴重缺水、能源密集、環(huán)境污.83<工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規范》規定的腐蝕速染8趨嚴重的華北地區,具有不可低估的價(jià)值。率≤0.0050 mm/a的要求[10,11。參考文獻3.4經(jīng)濟效益分析電廠(chǎng)現有流程為引用冊田水庫地表水2000 [1] 王翔,王佩璋山西節水發(fā)電的跨世紀技術(shù)展望.山西電力技術(shù),1998,80(3):60- -64i/h, 經(jīng)凈水場(chǎng)混凝澄清、過(guò)濾等預處理，進(jìn)入雙流床[2] 王翔，王俱璋，大型火電廠(chǎng)節水技術(shù)綜述.熱力發(fā)電，深度除鹽處理后作為循環(huán)水系統補充水的- -部分，1998,(6):18-24用水成本為2元/m3。但隨著(zhù)發(fā)電量的增加,需要[3]謝長(cháng)血.從大同第二發(fā)電廠(chǎng)水務(wù)管理現狀看節水途徑.電力建設, 2001 ,22(3):47- -50新增用水400 m'/h。[4]胡為柏,陳勝軍等.灰水回用于循環(huán)冷卻水技術(shù)可行性研究.電力環(huán)境保護,1995,11(1);12-21采用灰水回用流程,化學(xué)混凝可利用原廠(chǎng)閑置[s]周本省主編.工業(yè)水處理技術(shù).北京:化學(xué)工業(yè)出版社，設施,按400m3Mh處理水量，采用兩級反滲透處理]史青玉,威浩等.大型火電廠(chǎng)溢流灰水處理技術(shù). 河北電裝置,每級10套,每套使用50只8040# 膜組件,膜力技術(shù),1997,16(5):20- -2組件每5年更換一次,全部投賢共需1440萬(wàn)元。[7]張順，侯盾,李雨松，卜城.污水回用于循環(huán)冷卻水系統腐蝕影響因素的研究.工業(yè)水處理，2001 ,21(3):1-3(1)運行費用:藥劑費用0.17元/m3 ;折舊費[8] 劉茉嫂膜分寓技術(shù).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,19980. 418元/m3 ;電力費用0.570元/m3 ;人工費用0.07[9]邵剛.膜法水處理技術(shù).北京:冶金工業(yè)出版社,1992[10]蔣展鵬等譯.水化學(xué).北京:中國建筑工業(yè)出版社，1990元/m';維修費0.052元/m'。綜合上述五項得運行[11]中國煤化工i護.北京:水利電力費用為1.28 元/m3 ,年運行費用為442.37萬(wàn)元。Y片CNMH G$瞞輯;鄭曉梅)