电厂冲灰水回用于冷却循环水系统的试验研究

第3卷第9期环境污染治理技术与设备Vol.3. No.92002年9月Techniques and Equipnuent for Envirunnental Pollution ControlSep.2002电厂冲灰水回用于冷却循环水系统的试验研究魏有权王化军张强(北京科技大学土木与环境工程学院环境工程系，北京1003)入l A摘妻火电厂冲灰水经絮凝沉降和反渗透处理后用作电1循环冷却水,经多项试验证明,此工艺方法技术可行,灰水处理回用后不会增加冷却水系统结垢和腐蚀.且回用灰水代替部分地下水增加了明显的经济效益。关键词灰水回用 反渗透循环冷却水结垢腐蚀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,又能减少环境污染|4←6]。1概况我国水资源紧缺,山西更是全国闻名的缺水省,2试验水质与方法.当前水资源供罱矛盾十分突出[1-3]。大同第二发2.1 实验水质电厂位于山西省大同市南郊,装有200 MW机组6我们对现场水库水、灰场排水和冷却系统水的水台,其中两台为空冷机组,总装机容量为1200 MW，质状况进行分析 ,结果列于表1。从表1中我们可以主要为京津供电,是山西省第二大火电厂,但由于受看出 ,冲灰水的硬度和碱度郁超过了冷却水循环系统供水的不足而不能满负荷运行。目前大同二电厂”冷进口水的水质指标 .含盐量高达6500-18 000 mg/L,却循环水用量125000m'/h,循环水运行浓缩倍率水中无机物主要是碳酸盐、重碳酸盐、硫酸盐磷酸盐5倍左右,蒸发及排污损失达4%-5%,补充水量约和氯化物等 ,另外,水中还含有少量有机物，因此,冲.为4500 m'/h, 锅炉排放灰渣125 m'/h, 冲灰水量灰水回用的关键 在于降低水中的含盐率。有文献表1300- 2000 m'/h, 生活污水排放量150-200明”,当污水中的含盐量小于 3000 mg/L时,对金属m'/h,锅炉补给水150--200m'/h。每年用水量的的腐蚀速度就会大大减缓.另外,废水中的硫酸根和4/5来自地下水,1/5来自附近的册田水库地表水。氣根 也对金属腐蚀速度产生很大影响。随着电力工业的发展,电厂用水量也随之增加，2.2 实验流程水资源更加紧缺。另一方面,电厂燃用灰分高的低.现场溢流灰水的悬浮物含量高达3200- -3700质煤越来越多，排灰量大幅提高,因此其冲灰水量也mg/L,而且沉淀缓慢。因此,实验采用冲灰水先经随之增大。一般电厂采用冲灰水流人机械沉淀搅拌化学絮凝,除去大部分悬浮物质,然后用泵打人反渗池,沉渣排人灰场，上清液进入澄清他，回收的部分透系统,中国煤化工定对冷却水循用于再冲灰循环,另一部分排出厂外,如能将这部分环 系统YHCNMH G却水系统。实排放水处理回用于循环冷却系统,既能缓解用水不验流程见图112环境污染治理技术与设备3卷表1现场水质分析YDCa2'P项日(mg/L,(my/L,cptC0D以(aCO,it) 以Ca(X)3计) 以CcOt) 以 CaCO,计)(mg/L)(mg/L水库水6203341.5074.80103.4271.078.03冲灰水1164379.7722.00197.00 .1101208.89冷却水7544.8023. 3064.507.4冲歇水加药絮凝十透过液Y浓缩液.图1 冲灰水处理回用实验流程90 t)0 t80706040 10020投加量(mg/L)+聚合硫酸铁+聚合雅酸铁+聚丙烯酰肢一-聚合硫酸铝- +聚合硫酸铝+聚内榆酰胺图2絮凝剂投加量与 ss去除率的关系3试验结果与讨论2.3试验仪器和药品.宜兴市林格设备公司的LGRO2.5/S反渗透装3.1 化学絮凝实验置,采用8040*卷式膜,直径20 cm,长度1 m,处理采用MY3000-智能型混凝试验搅拌器,搅拌量为1 m'/h;江苏省江都建华仪器仪表厂的RCCI杯容积1 L,絮凝采用如下2种方案:型旋转挂片腐蚀试验仪;潜江梅宇仪器有限公司的(1)单独投加絮凝剂聚合硫酸铁或聚合硫酸MY3000 -智能型混凝试验搅拌器;宁波自动化仪铝,以 150 r/min速度下缓慢搅拌10 min; .表厂的KF-5型恒温浴槽;上海东联仪器有限公司(2)先加入聚合硫酸铁或聚合硫酸铝搅拌的UV- 160型紫外分光光度计和RF- 540型分光2 min,然后加入絮凝剂聚丙烯酰胺5 mg/L,以150光度计;上海METTLER TOLEDO公司的AB104 r/min 速度下缓慢搅拌10 min。-N电子秤;大同二电厂提供TP304不锈钢试片;絮凝剂投加量与ss去除率关系见图2。北京红星化工厂的聚合硫酸铁、聚合硫酸铝和聚丙由图2可以看出,在絮凝剂投加量小时,聚铝比烯酰胺。聚铁中国煤化工量增大30 mg/L以上:YHCNMHG聚铁形成的絮9期魏有权等:电厂冲灰水回用于冷却循环水系统的试验研究12体速度较快,絮体较细小紧密,上清液清澈;聚铝形理, 水质将会更好,处理后的水不会增加冷却循环水.成的累体速度较慢,絮体稍大,上清液浑浊。所以我的结 垢问题。们选择聚合硫酸铁做为灰水预处理的絮凝剂,投加连续测定100h内反渗透装置水收率和脱盐率量为50 mg/L。投加5 mg/L的聚丙烯酰胺作为助随处理时间 的变化,结果见表3。由表3可以看出，凝剂,可使ss的去除率比单纯使用絮凝剂提高随着 处理时间的延长,脱盐率基本稳定,水收率有所5%- 10% 。下降,但下降的幅度缓慢。3.2反渗 透实验用紫外可见光分光光度计和荧光光度计分别测反渗透(RO)是一种基本的膜分离技术,主要作定自 来水.预处理水.RO出水的紫外吸收光谱和荧用是去除水中大部分可溶性盐类,也可去除水中绝光光谱 ,结果见图3。大多数无机物质及硬度,并能去除部分有机物出图3的紫外吸收光谱和荧光光谱可见，原水质18.91。本实验采用的反渗透膜为中空螺旋卷式，中 含有较多杂质,经预处理及反渗透处理后,这些杂压力为2. s MPa.孔径20 hm ,组件膜面积0.35m2，质绝大多数已被除去 ,提高了水质。产水量0.5Lh。为了防止水在处理时浓缩液结3.3 透过液腐蚀实验垢.先对待处理水进行酸化。我们采用静态旋转挂片实验来测定冲灰处理水将预先絮凝处理好的水样经反渗透处理,测得对冷却循环系统的腐蚀影响。进水与出水的水质结果见表2。从表2我们可以看用滤纸将TP304不锈钢试片上的油脂擦拭干:出.反渗透出水的水质除硬度稍高,基本可以满足冷净,干燥,称量精确到0.0001 g。将装有透过液的烧却循环水的水质要求,如果经过两级串联反滲透处表2反渗透处理单元的进出水质YICa2PMso;"cCOD .项H(mg/L.(mg/L,(mg/L(mg/L)pF以(aCO,计)以 CaC),It)以 CaCO3i计)以 CaCO3 i计)进水11524722.0019142318.2出水9251148.去除率(%)92.0193. 98100.0092.7897. 1887.02表3反渗遗处理单元的进 出水质处理时间1(2004s060708090100平均给水量(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进水含盐量(mg/L)8352 8352 83528352 8352出水含盐量(mg/L)668642665652649651624626629630643. 60脱盐事(%)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自来水预处理水00 t门来水0.0+0.800.0 t< +0.60RO水+0.呆40.0f 40.00.20 F20.0+0.00 Lλ (m)I 中国煤化工”图3处理水的紫外和荧光FYHCNMHG14环境污染治理技术与设备3卷裹4反渗进透过 液挂片腐蚀实验结果序号试样面积(em2)试前重量(x)试后重量(g)试片平均失重(g)试片平均腐蚀連度(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杯放人恒温浴槽内,试验温度为50+1心。温度达(2)效益分析:处理后的灰水循环用于冷却水到要求后,把已称重的试片用塑料螺钉固定在挂片系统， 每年可节省清水345.6万m',节约用水费用上并放入试液中.启动电机使挂片器旋转,试片运转近 691.2万元,同时每年免交排污费80万元。因速度为75 r/s,旋转线速度约为0.35 m/s。试验过此， 每年直接经济效益771.2万元,扣除每年的运行程中,定期补充去离子水，使液位保持一定刻度线，费用 442.37万元,每年纯效益328. 83万元，四年半直至试验结束。试验时间为168h,当运转时间达到就可以收回全部投资,产生铰好的经济效益和环境指定值时,停止试片转动,取出试片,将试片用毛刷效益。刷洗于净，,经处理液处理后,用滤纸吸干,干燥4 h,以上,称量精确至0.0001 g。计算平均腐蚀速度F,”4结论结果见表4。本文经过实验证明,冲灰水经预处理,再经过反平均腐蚀速度F(用mm/a表示)的计算式如下渗 透装置净化处理后作为循环冷却水的补充水反复表示:利用,水质完全符合GBJ50 - 83《工业冷却水循环设平均腐蚀速度F= Ow/AX1/tx1/pX24x365 计规范》的指标。 按大同二电厂年耗水量1800万式中:m3计算,采用反渗透处理灰水回用，每年可节约地腐蚀试验前后试样失重(g);表新水360万m3,还可以碱少溢流灰水对环境的污A一试样面积(cm2);染。火力发电厂是个耗水大户,一座大型火电厂耗腐蚀时间(h);水量相当于-个中等城市的用水量,因此,在山西省金属材料密度(g/cm3).这样的内陆缺水地区,火电厂节水意义重大。这项试验结果表明:试片的腐蚀速率可达到GBJ50技术如果推广 开来,在严重缺水、能源密集、环境污.83<工业循环冷却水处理设计规范》规定的腐蚀速染8趋严重的华北地区,具有不可低估的价值。率≤0.0050 mm/a的要求[10,11。参考文献3.4经济效益分析电厂现有流程为引用册田水库地表水2000 [1] 王翔,王佩璋山西节水发电的跨世纪技术展望.山西电力技术,1998,80(3):60- -64i/h, 经净水场混凝澄清、过滤等预处理，进入双流床[2] 王翔，王俱璋，大型火电厂节水技术综述.热力发电，深度除盐处理后作为循环水系统补充水的- -部分，1998,(6):18-24用水成本为2元/m3。但随着发电量的增加,需要[3]谢长血.从大同第二发电厂水务管理现状看节水途径.电力建设, 2001 ,22(3):47- -50新增用水400 m'/h。[4]胡为柏,陈胜军等.灰水回用于循环冷却水技术可行性研究.电力环境保护,1995,11(1);12-21采用灰水回用流程,化学混凝可利用原厂闲置[s]周本省主编.工业水处理技术.北京:化学工业出版社，设施,按400m3Mh处理水量，采用两级反渗透处理]史青玉,威浩等.大型火电厂溢流灰水处理技术. 河北电装置,每级10套,每套使用50只8040# 膜组件,膜力技术,1997,16(5):20- -2组件每5年更换一次,全部投贤共需1440万元。[7]张顺，侯盾,李雨松，卜城.污水回用于循环冷却水系统腐蚀影响因素的研究.工业水处理，2001 ,21(3):1-3(1)运行费用:药剂费用0.17元/m3 ;折旧费[8] 刘茉嫂膜分寓技术.北京:化学工业出版社,19980. 418元/m3 ;电力费用0.570元/m3 ;人工费用0.07[9]邵刚.膜法水处理技术.北京:冶金工业出版社,1992[10]蒋展鹏等译.水化学.北京:中国建筑工业出版社，1990元/m';维修费0.052元/m'。综合上述五项得运行[11]中国煤化工i护.北京:水利电力费用为1.28 元/m3 ,年运行费用为442.37万元。Y片CNMH G$瞒辑;郑晓梅)