循环水排水及中水混合回用于冷却水系统试验研究

2012-09-21侯文龙桑俊珍

电力科技与环保 2012年6期

侯文龙，李皞，桑俊珍

(河北省电力研究院，河北石家庄 050021)

0 引言

河北省某电厂一、二期工程共建设4台机组。为减少污染物排放、有效节约水资源，二期工程2台机组的辅机循环冷却水系统的水源拟采用中水深度处理出水和一期工程的循环水排污水，辅机冷却水系统材质为317不锈钢。由于中水和循环水排污水中杂质含量比较高，且成分复杂，会加剧系统材质的腐蚀，危害设备的安全运行。因此，根据电厂实际处理工艺及要求，做了不同加药量和不同浓缩倍率情况下的混凝及电化学腐蚀试验研究并得出了详实的试验数据，为电厂安全经济运行提供了保障。

1 试验方案

电厂二期机组为超临界空冷机组，其辅机循环冷却水系统设计浓缩倍率为1.4，补水拟采用本厂一期循环水排水和经深度处理后厂外来中水，经过石灰混凝和过滤后作为辅机循环冷却水补水的工艺要求，我们分别对电厂一期循环水排水和循环水排水及深度处理后中水按22∶13的比例混合的水样进行了相关试验研究。试验分混凝澄清、动态模拟和电化学腐蚀三部分:

(1)混凝澄清试验。通过调整石灰、聚铁、助凝剂(聚丙烯酰胺)加药量得到最佳的混凝效果。

(2)动态模拟试验。调整按照上步得到的混凝澄清出水pH，然后加入不同药量的阻垢剂，通过动态试验得到不同阻垢剂加入时的极限浓缩倍率。

(3)电化学腐蚀试验。考察不同浓缩倍率条件下，浓水对317不锈钢的腐蚀情况。

2 混凝试验

2.1 试验用水简化分析

电厂二期混凝试验用水水质分析结果见表1。从表1可以看出，一期低循环水和一期循环水+中水硬度分别为 11.88、8.6mmol/L。

表1 混凝试验用水水质分析

2.2 试验过程

2.2.1 石灰石加药量试验

取一定量的试验用水，固定聚铁和助凝剂加药量分别为50mg/L和2mg/L。然后调整石灰加入量分别为 300、350、400、450、500mg/L 进行最佳加药量确定试验，试验结果见表2。

表2 石灰加药量试验结果

从表2的试验数据可以看出，对于一期循环水，石灰石加药量在400～500mg/L时，硬度和碱度较低且混凝效果较好，因此，试验确定石灰石最佳加药量为450mg/L;对于一期循环水和中水混合水质，试验结果表明，石灰石加药量在400～450mg/L时碱度和硬度较低且混凝效果好，因此确定所配置的水中石灰石最佳加药量为400mg/L。

2.2.2 聚铁加药量试验

凝聚剂加药量试验中，凝聚剂采用电厂生产用聚铁。试验中，按照石灰加药量试验的试验结果确定一期循环水、循环水+中水的石灰加药量分别为450、400 mg/L。固定助凝剂加药量为2mg/L，聚铁加药量分别为 20、30、40、50、60mg/L 进行加药量的选定试验，试验结果见表3。

表3 聚铁加药量试验结果

在最佳石灰加药量情况下，固定助凝剂的加入量，对于一期循环水，当聚合铁加入量30～50mg/L时混凝效果好，出水澄清，聚合铁加药量确定为40mg/L;对于一期循环水和中水混合后的水质，聚铁加入量在30mg/L以上时，混凝效果较好，出水澄清，确定混合后的水中聚铁加入量为30mg/L。

2.2.3 助凝剂加药量试验

根据以上试验确定的石灰和聚铁加入量，对于一期循环水分别固定聚铁加药量为40mg/L和石灰加药量为450mg/L;一期循环水和中水混合后的试验用水中固定聚铁加药量为30mg/L石灰加药量为400mg/L。在助凝剂的加药量分别为 0.5、1.0、1.5、2.0、25mg/L进行最佳加药量确定，试验结果见表4。表4试验结果表明，在确定石灰和聚铁加药量的条件下，两种水质助凝剂加入量均在1.0mg/L时即可使出水达到较佳效果，加大助凝剂量对混凝效果的影响不大。

3 动态模拟试验

3.1 试验用水

分别取200L一期循环水排污水和一期循环水排污水与中水按照22∶13的比例配置水进行试验，按照混凝试验所确定的条件试验，即最佳加药量依次分别加入石灰90g和80g，混合均匀。待反应完全且pH值稳定后再量取聚铁8g和6g分别加入试验用水中，搅拌均匀后再分别加入助凝剂0.2g。经过充分搅拌后静置一段时间，待矾花完全沉淀后取上清液调整pH值至8.0左右后进行过滤，过滤后水为试验用水其水质见表5。

表4 助凝剂加药量确定试验

表5 混凝澄清产水水质

3.2 试验方法和结果

试验用水质稳定剂采用电厂实际生产用水质稳定剂。按照试验加药量分别为 3.0、5.0、8.0mg/L，对两种试验用水(A为一期循环水，B为一期循环水+中水)分别进行3组动态模拟试验。动态模拟试验结果如表6所示。表中，K为由氯根表示的浓缩倍率，△A为极限浓缩倍率时氯根和钙硬浓缩倍率差值。

表6 动态模拟试验结果

在冷却水箱中注入15L试验用水，加入相应量的水质稳定剂，搅拌均匀。再在补水槽中加入10L试验用水和相应比例的水质稳定剂。试验浓缩过程中不排污，边浓缩边补水，浓缩直至达到极限浓缩倍率为止，试验结束。试验运行中，定期测定系统中的Cl－、Ca2+等。补水加药量 3.0、5.0 、8.0mg/L，保持换热器循环水入口水温为40℃，循环水流量稳定，进出口温差约6～8℃，通过连续不断地补入新水保证系统蓄水容积一定。

4 电化学腐蚀试验

4.1 电化学腐蚀试验用的水质

电化学腐蚀试验用水采用动态试验过程中加药量为3.0、5.0、8.0mg/L，浓缩倍率分别为 1.5、3.0时的浓水。

4.2 试验材质

试验材料为电厂循环冷却水系统用的317不锈钢，将试验材料加工成其中一面面积为1cm2的方形试片，工作面背面焊上导线，用环氧树脂封装非工作面，试验前将工作面用砂纸磨光至无划痕，最后用酒精或丙酮擦洗放入干燥器中干燥待用。

4.3 试验方法和仪器

电化学腐蚀试验测定的极化曲线主要在EgδG的M273A恒电位仪上进行，采用M352软件系统测试。测试时以双电桥饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为辅助电极，制成的试验材质为工作电极。

将双电桥甘汞电极、铂电极、待测的工作电极连接正确后浸泡于不同加药和浓缩倍率的水样中，接通电源，设定参数进行测试，扫描速度为2.0mv/s，试验水温为20℃左右，测试317试片在不同情况下的极化曲线，腐蚀电化学参数即:自然腐蚀电流密度Ic、腐蚀电位Ec、维钝电流、击破电位。

4.4 试验结果

相同加药量不同浓缩倍率时电化学腐蚀结果见表7，浓缩倍率为分别1.5、3.0时不同加药量下的极化曲线见图1、2。

表7 相同加药量不同浓缩倍率时电化学腐蚀结果

由表7可以看出，浓缩倍率为1.5时，水样中加入3.0、5.0、8.0mg/L 阻垢剂时维钝电流和击破电位变化不大。从图1极化曲线可以看出，在浓缩倍率为1.5 左右时，水质稳定剂加入 3.0、5.0mg/L 时曲线比较接近，处于钝化状态。加入8.0mg/L时，极化曲线出现活性溶解电流峰，金属处于活化溶解的状态，此时金属的钝化膜是不稳定的。从这三条曲线和运行费用比较来说，循环冷却水在浓缩倍率为1.5左右运行时，水质稳定剂加入量3.0mg/L时运行比较好。

图1 浓缩倍率为1.5时不同加药量下的极化曲线

浓缩倍率为3.0时，由表7可以看出，浓缩倍率在3.04、加药量在8.0mg/L时维钝电流最小，说明在此种浓缩倍率情况下运行时，8.0mg/L的加药量要比另两种加药量的腐蚀性小。从图2中也可以看出，在浓缩倍率为3.0左右时，水质稳定剂加入量8.0mg/L的曲线，带有一定的钝化区间，而且在阳极极化过程中，维钝电流比另外两种浓度情况下小的多，说明在此种浓度情况下，金属在钝化区内的溶解速率较低，再钝化的能力较强。