包钢热电厂循环水系统优化运行措施研究

第37卷第4期包钢科技Vol. 37 ,No.42011年8月Science and Technology of Baotou SteelAugust ,2011包钢热电厂循环水系统优化运行措施研究田颖',常瑞卿',王晔霞2(1.内蒙古包钢钢联股份有限公司技术中心,内蒙古包头014010;2.内蒙古包钢钢联股份有限公司热电厂,内蒙古包头014010)摘要:文章分析了包钢热电厂循环水水质状况、存在问题. 试验研究了循环水对设备腐蚀、结垢影响,以及循环水提高浓缩倍数的可行性。并通过动态试验研究提出循环水优化运行参数,结合现场实际情况提出了可行的循节水及排污水利用措施。关键词热电厂;循环水;浓缩倍数中图分类号:TV135文献标识码:B文章编号:1009 - 5438(2011 )04 -0084 -04Research on Measures for Optimizing Operations ofReclaimed Water System in Thermal Power Plant of Baotou SteelTIAN Ying' ,CHANG Rui - qing' , WANG Ye - xia2(1. Technical Center of Steel Union Co. Lad. of Baotou Stee( Group) Corp. , Baotou 014010 ,Nei Monggol ,China;2. Thermal Power Plant of Steel Union Co. Llid. of Baotou Stee( Croup)Corp. ,Baotou 014010,Nei Monggol ,China)Abstract:In this article, it is analyzed the quality and problems of recirculating water in Thermal Power Plant. In thetest , the influences of recirculating water on corrosions to the equipment and scale as well as the feasibilty of increasing thetimes of concentration are studied. Moreover , the parameters for optimizing operations of recirculating water are proposedwith dynamic experimental studies and the feasible measures for utilizing recirculating water and efluent are proposed com-bined with the actual situations of work field.Key words :Thernal Power Plant ;recirculating water;times of concentration热电厂为包钢用排水大户,循环水系统实施有在汽机车间鼓风车间、热力车间和CCPP车间。总效节水优化措施,可提高水的重复利用率,对循环水循环水量为73000 m'/h,损失水量为1 386 m'/h的排污水进行有效处理后回收利用,可减少废水的(蒸发损失和风吹损失) ,排水量为577 m2/h。补水排放量和工业新水用量,对减轻环境污染、节约水资量为1963 m'/h,其中补黄河新水749 m'/h、黄河澄源和企业的可持续发展均具有重要的意义。清水562 m'/h。目前各循环水系统采用的水稳药剂为KN- 0021热电厂循环水现状研究缓蚀阻垢剂,实际运行的加药量为10 mg/L。包钢热电厂主要循环冷却水系统有4套,分别1.1 循环水水质分析中国煤化工收稿日期:2011 -04-15MYHCNMH G .作者简介:田颖(1970-),男 .吉林省长岭县人,高级工程师.主要从事环境影响评价和环境治理工作。.第4期包钢热电厂循环水系统优化运行措施研究85(1)水质分析判定方法试验挂片:采用冷却水化学处理标准腐蚀试片。试利用稳定指数RSI(2pHs - pH)、结垢指数PSI验结果见表3。(2pHs-pHeq)对热电厂各循环冷却水系统的水质表3热电循环水现场挂片试验结果作定性判定。盾环水浓挂片材质腐蚀率黏附速书饱和pH值(pHg)的简化计算方法:pH, =系统倍数/(mm.a-') /(ng.cm-2 .m十)(9.70+A +B)-(C-D)热力2.220钟0.0744.62式中:A为总溶解固体系数;B为温度系数;CHSn70-1A铜片0.0042. 34为钙硬度系数;D为M碱度;pH为实测值。HSn70-1B铜片0. 0042. 10平衡pH值(pHeq)的简化计算方法:pHeq=汽机2.120钢0.1387.041. 465 lg(M碱度) +4.54车润0.00712. 22式中:M碱度为系统中水的总碱度。HAL77-2铜片0.0054.31稳定指数RSI、结垢指数PSI的判别依据见表1。CCPP 2.10.062 .3.21表1稳定指数RSI、结垢指数PSI的判别依据车间HSn70-1A 铜片0.0030.66稳定指数RSI判别结垢指数PSI鼓风2.00.12316.73<6结垢<5.0严重结垢车闻HSn70 - 1A铜片5.12 .5.0-6.0轻度结垢6.72=稳定6.0-7.0微武结垢或腐蚀HSn70-1铜片0. 0054.827.0-7.5 .腐蚀显著H68铜片0.0086.56>腐蚀7.5 -9.0严重腐蚀.削冷开式系统循环冷却水水质0.075 .15.00>9.0不允许的腐蚀指标( CB50050 -2007) "(2)水质分析判定。根据热电厂各循环冷却水系统的实际情况及现场取样监测数据,分析计算各由表3的试验数据看,各循环水碳钢试片的腐循环水系统目前实际运行控制的浓缩倍数及水质稳蚀率为0.062~0.138mm/a,黏附速率为3.21~定指数RSI、结垢指数PSI见表2。16.73mg/(cm2.m),汽机鼓风碳钢试片腐蚀率均表2稳定指数RSI、结垢指数PSI的判别超过标准。铜合金试片的腐蚀率为0. 004 ~循环水浓缩.0.008 mm/a,黏附速率为2.10~7.04 mg/(cm2●m) ,系统侪数RSI值.判别PSI值 判别铜合金试片腐蚀率较低,汽机车间HSn70-1A铜汽机车间2.4.078钻垢4.075严亟结垢片鼓风车间H68铜片腐蚀率略超标准,其余试片鼓风车间2.73.320结垢3.314 严 取结垢均满足《工业循环冷却水设计规范》”要求。鼓风热力车间2.4 3. 460结垢3.459 严 承结垢碳钢试片黏附速率超标。CCPP车间2.3.7103.707严重结垢汽机鼓风循环水试片腐蚀率相对较大。分析微妣结垢主要原因是汽机、鼓风车间位于包钢厂区原料区,周循环水补水1.06. 350腐蚀6. 700或腐蚀围固定尘源(料场)、移动尘源(运送煤、原料车辆)标准'≥3.300相对较多,空气流动致使粉尘进人循环水系统，导致由表2各循环水系统的水质稳定指数(RSI)为循环水浊度较大,试片表面结垢相对较多,垢下腐蚀3. 320 ~4. 078，结垢指数(PSI)为3.310 ~4. 075,也相对较多。根据表2的判定依据可以判定,循环水系统均为结1.3 循环水系统 目前存在的主要问题垢型水质,补水水质为腐蚀性水质。循环水水质稳经试验研究分析热电厂循环水系统运行的主要定药剂应选择阻垢性能好的药剂。问题有以下几方面中国煤化工1.2现场挂 片试验研究(1)浓大。循环冷却热电厂各循环水系统的冷却塔下蓄水池放置试水 系统的浓CNM.HG-6.31;鼓风车验挂片,进行了25天(600 h)的现场腐蚀挂片试验，间为 1. 12 ~4.22 ;热力车间为1.04 ~3.56;CCPP车.86包钢科技第37卷间为1.17~4.26。各循环冷却水系统运行的浓缩物粘泥及菌藻,生物粘泥及菌藻附在换热器或设备倍数变化较大,这说明水质控制不稳,水质不稳定，表面上易造成换热器换热效率下降及设备垢下腐也是造成系统腐蚀、结垢的主要原因之--,应加强补蚀2。浊度较高的原因是:鼓风、汽机车间冷却塔排水控制,稳定浓缩倍数运行值。附近尘源较多,如原料系统运输车辆、及露天料场、GB 50050- -2007川要求:间冷开式系统设计浓煤场,循环水系统的旁滤设施没有运行。热电厂应缩倍数不宜小于5. 0,且不应小于3.0,热电厂循环采取加强管理、及时对设备进行维护保养措施提高水系统浓缩倍数平均值均小于3.0。因此应加强循旁滤系统的效率,降低循环水的浊度。环水管理,采取优化措施,提高并稳定循环水的浓缩2循环水系统优化运 行试验研究倍数,达到节水减排的目的。(2)系统浊度较高,生物粘泥、菌藻较多。热电2.1提高 浓缩倍数的可行性分析鼓风、汽机车间循环水的浊度都较高,基本都超过根据热电厂现有循环水补水水质及GB20NTU (GB 50050- -200711 指标) ,浊度较高即水中50050- -2007间冷开式系统循环冷却水水质指标胶体物质较多,胶体物质增多,循环水系统易滋生生限值,计算循环水系统浓缩倍数限值见表4。表4热电循环水系统浓缩倍数限值计算CB 50050- -2007循环水补水水质浓缩倍数项目循环水水质指标范围平均值计算限值浊度/NTU≤201.0-6.03.00.0CODc/(mg.L1)2.4-3.63.08.3铁/(mg.L-l)≤1.00.283.5C- /(mg.")≤l 00082.0- 154.0110.00.1钙硬度+甲基概鹹度≤1 100240 -560.300.00.7(以CaCO3计)/(mg.L"')_NH,-N/(mg.L少≤101.1-1.71.40从表4看,以钙硬度+甲基橙碱度计算的浓缩2.2.1试验条件倍数限值较低,钙硬度+甲基橙碱度是影响水质结试验时间20天,试验方法参照化工行业标准垢的主要指标,因此理论上热电循环水浓缩倍数可《冷 却水动态模拟试验方法》( HC/T2160- -2008)司以控制为3.5。根据现有循环水及补水水质数据,的设计条件和试验要求进行;试验装置采用国内先计算浓缩倍数3. 5时热电各循环水系统的稳定指数进的WDM-D型循环冷却水动态模拟试验装置及结垢指数值见表5。(双系统)。换热器试管材质为HSn70-1A铜片。表5循环水稳定指数及 结构指数值计算值2.2.2动态试验结果分析稳定指数RSI结垢指数PSI循环水系统浓缩倍数-动态模拟试验换热器监测试管数据统计分析见RSI伯判别PSI值 判别汽机车闻3.53.52结垢4.05严取结垢 .表6。鼓风车间3. 353.81严重结垢表6动态模拟试验试管 数据统计分析热力车间3.53.373.82严重结垢1'系统 2°系统评价结果CCPP车间3.5 3.36 结垢3.82试验条件加药量/(mg.小)10 -15 .循环水补水1.0 6.35 魔蚀 6. 70微量结垢浓缩倍数/倍3.0 3.5或腐蚀污垢黏附速度CB 500507.83 9.23 合格>≥3.30/(mg.cm-2.月1)__ 2007由表5 ,浓缩倍数为3.5时,各循环水水质稳定腐蚀率/(mm.a小)0.003 0.004合格指数RSI计算值满足CB 50050- -200711要求RSI年污垢热阻值中国煤化工:93x10 -*/(m2.不小于3.3的要求。由此分析浓缩倍数控制值为3.5是可行的。由表6可MYH.CN M H G试验条件下，2.2循环水 动态模拟试验研究换热器试管的腐蚀率及黏附速度及年污垢热阻均能.第4期包钢热电厂循环水系统优化运行措施研究87达到GB 5005- -200711 标准要求。说明热电循环水110 m'/h作为锅炉冲灰冲渣水。系统可以在较高依缩倍数(3.5左右)运行。(2)冷却系统的排水用于煤处理系统。汽机车间新、老系列转机冷却水、锅炉车间新系列转机冷却3循环水节水减排优化运行措施措施水等直接冷水除部分用于锅炉冲灰冲渣外,仍有约3.1优化循环冷 却水系统运行参数90 m'/h水量外排。这部分水可部分回用到热电贮热电厂各循环冷却水系统运行浓缩倍数平均值煤场,作为洒水抑尘使用。洒水抑尘对水质的要求在2.0 ~2.2之间,不符合《工业循环冷却水处理设不高,-般pH值6.5~8.5、SS 150 mg/L以下,根据计规范》( GB 50050- -2007 )川规定“间冷开式系统循环冷却水排污水水质结果分析,用于抑尘洒水是的设计浓缩倍数不宜小于5,且不应小于3"要求。可行的。国家制订《中国节水技术政策大纲》,也提出:“在敞(3)冷却系统的排水用于冲地坪等。由于热电开式循环冷却水系统,推广浓缩倍数大于4的水处厂车间分散, 各车间距离较远,将各车间的循环冷却理技术;逐步淘汰浓缩倍数小于3的水处理技术”。水的排污水集中回收处理和利用有- -定的困难。因通过试验研究确定热电厂循环水系统浓缩倍数此建议:①热电厂内排水集中回收处理,处理后回可以提高到3.5运行。但就热电厂目前的实际情用作循环冷却水的补充水;②鼓风车间、热力车间、况,热电厂循环水系统浓缩倍数要达到3.0以上长CCPP车间的循环冷却水的排污水各车间自行收时间稳定运行,必须增加必要的水处理设施和监测集,用到车间冲洗地坪、绿化或其它杂用。管理手段,需做到:循环冷却水系统浓缩优化运行后,可节约工业(1)汽机、鼓风热力车间循环冷却水系统增加新水约350 m'/h,水循环率可提高0.5% ,节水效果旁滤设施,降低循环水浊度，改善水质。明显。(2)增加水稳药剂自动加药装置,根据补水水4结束语质及系统结垢腐蚀程度及时调整水稳药剂配方,减少结垢和腐蚀的发生,提高水质稳定性。热电厂是包钢集团公司用水大户,可通过提高(3)增加循环水系统监测设施和循环水水质分’循环水系统浓缩倍数从源头减少用水量,排污水可析检测设备等,增加必要的循环冷却水系统等管理采取多种途径加以利用。优化运行措施切合实际，人员,强化管理手段,提高管理水平,控制好循环水利于逐步实施。措施实施后,可节约工业新水用量系统的排污量,稳定浓缩倍数。300 m'/h,利用部分排污水,可使工业用水重复利用研究认为热电厂循环冷却水系统具备上述条件率提高0.5%,具有良好的经济效益及社会环境效后,浓缩倍数在3.0以上稳定运行是可行的。益。热电厂工业新水用量及废水排放量的减少对包3.2利用循环水排污水钢用排水指标逐步实现<钢铁行业生产经营规范条(1)冷却系统的排水用于锅炉冲灰渣。热电厂件》(工原[2010]第105号)的要求起到积极作用。直接冷却的排污水和循环冷却水的排污水可考虑用参考文献于对水质要求不高的锅炉冲灰冲渣系统。热电厂锅炉冲灰冲渣用水量约290 m'/h,其中[1]GB50050--2007,工业循环冷却水设计规范部分采用汽机车间冷却塔排水。汽机锅炉车间的循[S].环冷却水系统的排污水为121 m'/h, 全部排入厂内[2] 周本省.循环冷却水系统中微生物引起的腐的回水泵坑用于锅炉冲灰冲渣。排污水水质能够满蚀和粘泥的控制[J].腐蚀与防护,2002,23足冲灰渣用水的要求。目前汽机车间新、老系列转(7) :301 -304.机冷却水、锅炉车间新系列转机冷却水等直接冷水[3] HG/T 2160- 2008 ,冷却水动态模拟试验方法用完直排下水,建议将用这部分水回收作为锅炉冲灰冲渣水使用。根据水量平衡计算可利用约中国煤化工MYHCNMHG