矿井疏干水在火力发电厂的处理工艺和应用技术

2021-06-03陈自卫

科技创新与应用 2021年15期

陈自卫

（华电新乡发电有限公司，河南新乡 453635）

火力发电厂的循环冷却水系统耗水量大，本公司生产用水全部采用矿井疏干水，矿井疏干水，水质差，煤泥杂质多，水质发黑，有机物多，处理比较困难，矿井疏干水的处理工艺和循环冷却水水质的控制是工作人员面临的重要课题。

1 概况

华电新乡发电有限公司两台660MW 的发电机组，水源全部是矿井疏干水，矿井疏干水中碳酸盐硬度和悬浮物含量高，属中等含盐量，水中悬浮物含量较高，煤渣较多，而且有机物较多，以煤屑为主的悬浮物，具有加药后形成的矾花结构松散、沉降速度慢等特点，处理困难。

矿井疏干水水质不稳定，水质受煤矿企业的生产状况影响不大，特别是出现采煤作业面涌水等紧急处理情况使水质更差。处理概况：矿井疏干水进入机械加速澄清池，经加药混凝沉淀澄清后，溢流至集水槽，水经石灰混凝处理后再经过双室过滤器，除去悬浮物等杂质，过滤、加酸调整pH，出水分两路：一路进入软水池，用于循环冷却水补充水、过滤器反洗用水和系统的自用水；另一路分别补入#1、#2 机组循环冷却水池。机械加速澄清池排泥收集至泥浆池，由泥浆输送泵送入浓缩池。正常情况下，污泥沉降后经输泥泵输送至脱硫浆液箱，作为脱硫剂使用；浓缩池的上层清水溢流到回收水池，由废水泵打入机械加速澄清池进口母管，系统处理过程中的废水全部回收到机械加速澄清池，无废水外排。矿井疏干水石灰混凝处理系统主要包括：混凝澄清系统、过滤系统、石灰系统、泥浆收集输送浓缩及脱水系统、石灰处理加药系统、压缩空气系统、废水回收及输送等子系统[1]。

2 矿井疏干水的处理技术

2.1 设计水质

循环水石灰处理系统设计按各次水样中悬浮物含量最高的水质分析结果进行设计，以保证系统的处理容量，设计水质见表1。

表1 矿井疏干水设计水质

2.2 矿井疏干水的混凝处理主要过程

这个过程是在机械加速澄清池内进行的，机械加速澄清池的运行要求进水、加药和出水、排泥呈动态平衡，运行操作就是控制好这种动态平衡，使它经常保持在最优越的条件下工作，控制的主要环节是加药、排泥量和泥渣循环量。但是运行中怎样控制这些指标才能保证出水的正常是我们研究的问题。另外，还会遇到的情况有：水质的异常变化、间歇运行、负荷变动、空气混入和水温的波动、水量的急剧波动等问题，这些会影响机械加速澄清池的正常运行，影响出水水质。

2.3 运行工况的监督项目

清水层的高度，反应室、泥渣浓缩室和池底等部位的悬浮泥渣量。此外，还应记录好进水流量、加药量、5 分钟沉降比、排泥量、出水浊度等。鉴定水中悬浮泥渣量，通常采用的是一种被称为沉降比的方法。机械加速澄清池出水水质的监督项目要根据处理方式的不同而有所不同，但最终要控制出水浊度，同时还应监督出水的pH、碱度等。

2.4 出现的异常问题

送到电厂的矿井疏干水水质远远超过设计水质，含有大量悬浮物、煤渣，煤中的油性物质和有机物较多，以煤屑为主的悬浮物，具有加药后形成的矾花结构松散、沉降速度慢等特点，处理比较困难，出水质量达不到要求。

2.5 工艺的改善

矿井疏干水水质超过设计水质，出水质量差，影响锅炉补给水处理设备的正常运行，特别是超滤和反渗透对进水要求标准高，否则会造成膜的污染和堵塞；同时补入循环冷却水系统后循环冷却水必须大量排污才能保证浓缩倍率合格，造成大量水源的浪费[2]。针对此难题进行了研究，对矿井疏干水的石灰混凝处理工艺进行了优化，经过多次的实验和跟踪分析，分别实验了各种药剂不同配比的出水水质；验证了第一反应时底部5 分钟沉降比和出水浊度、悬浮物之间的关系；在出水水质基本不变化的情况下，调整加药量和排泥量，经过反复实验和验证，确定了最佳加药量：

（1）石灰粉加入量280-330 克/吨；聚合硫酸铁加入量42-55 克/吨；第一反应时底部5 分钟沉降比15%-21%。

（2）第一反应时底部5 分钟沉降比超过21%时，5 分钟沉降比每增加相应石灰粉加入量增加7 克/吨；聚合硫酸铁加入量3 克/吨，排污量增加1%。

矿井疏干水经过处理工艺的调整后出水质量得到保证，水的浊度、硬度和悬浮物得到大幅地降低，石灰粉价格低，处理成本低，保证了生产的正常稳定。

3 矿井疏干水处理后在火力发电厂作为循环冷却水的应用

（1）矿井疏干水经处理作为火力发电厂的循环冷却水，循环冷却水在冷却过程中吸收了空气中大量的灰尘、泥沙、微生物使系统的污泥增加，冷却塔内的光照、适宜的温度、充足的氧都有利于细菌和藻类的生长，从而使系统粘泥增加，在换热器内沉积下来，造成了粘泥的危害，需要进行杀菌处理，加杀菌剂是为了防止冷却水系统中的微生物滋长而形成污泥，必须对冷却水进行抑制微生物的处理，此类处理常简称为杀菌处理。实际上，只要能抑制菌类的繁殖，不让它们附着在器壁上，就无需完全杀死。杀菌的方法很多，我们采用的是非氧化性的1227 杀菌剂，间断采用次氯酸钠进行杀菌，这样交替进行有很好的杀菌和抑菌的作用。为了达到杀死微生物的目的，不需要连续不断地进行，因为连续处理往往使微生物迅速适应，产生抗药性，采用上述杀菌方式，就能更有效地把循环冷却水中菌类、藻类等有机物杀死。

（2）水在冷却塔中蒸发使循环冷却水中含盐量逐渐增加，加上水中二氧化碳在塔中解析逸散，水中的溶解氧得到补充，使水中碳酸盐在传热面上结垢或腐蚀发生倾向。投加缓蚀阻垢剂，这是目前国内火力发电厂普遍使用的一种防止循环冷却水结垢、延缓腐蚀的水处理方法，阻垢剂和水中金属离子产生的可溶性分散体物质，使金属离子的结垢作用受到限制，从而提高了水允许的极限碳酸盐硬度；阻垢剂螯合钙镁离子，从而成为稳定的分散的盐类物质，大大降低了结垢的可能性，在循环冷却水中投加该类药物后，循环冷却水中会出现新的平衡关系。控制阻垢剂加药浓度为3.0-5.0mg/L。这样添加循环冷却水阻垢剂，控制浓缩倍率，既避免了系统的腐蚀，又解决了结垢的问题[3]。