于金山，趙春海

(1.天津市電力科學(xué)研究院，天津300384;2.皖江發(fā)電公司，安徽安慶246008)

煙塔合一技術(shù)即取消火電廠的排放煙囪，鍋爐產(chǎn)生的煙氣經(jīng)除塵、脫硝、脫硫后引至自然通風(fēng)冷卻塔排放到大氣中的煙氣排放技術(shù)［1－2］。該技術(shù)可以利用冷卻塔排放的大量熱濕空氣對(duì)脫硫后的凈煙氣形成良好的包裹和抬升，增加煙氣的抬升高度，從而促進(jìn)煙氣中污染物的擴(kuò)散、沉降［3－7］。但是隨著煙氣中大量SOx、NOx過(guò)飽和濕度沉降到循環(huán)水水中，對(duì)循環(huán)水產(chǎn)生了一定的影響［8－9］，本文主要研究煙塔合一技術(shù)對(duì)循環(huán)水的影響系數(shù)。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

某電廠循環(huán)冷卻水的補(bǔ)充水是以某河水作為補(bǔ)充水源，河水外狀淺黃、渾濁、有絮狀懸浮物，長(zhǎng)時(shí)間靜置后，容器底部有大量疏松沉積。其水質(zhì)情況見(jiàn)表1。

表1 某河水水質(zhì)主要指標(biāo)(2011年6月)

1.1 測(cè)試參數(shù)

在相同水質(zhì)和不同濃縮倍率情況下測(cè)量循環(huán)水動(dòng)態(tài)藥劑篩選試驗(yàn)、煙塔合一循環(huán)水系統(tǒng)、煙塔分離循環(huán)水系統(tǒng)中各濃縮倍率下全堿度、硬度、pH和電導(dǎo)率。

1.2 測(cè)試條件

測(cè)試期間保證兩臺(tái)機(jī)組都在300 MW以上，緩蝕阻垢劑和殺菌劑加入量相同，控制#1煙塔與#2塔濃縮倍率基本一致，且最大濃縮倍率控制在2.3倍。

2 試驗(yàn)材料和方法

2.1 電廠運(yùn)行工況

目前，該電廠350 MW機(jī)組使用的循環(huán)水水質(zhì)穩(wěn)定劑為阻垢緩蝕劑JD-917，其中阻垢緩蝕劑JD-917為復(fù)合型配方;殺菌劑為二氧化氯與異噻唑啉酮兩種殺菌劑，隔周沖擊式加入進(jìn)行集中殺菌。#1、#2機(jī)組煙氣通過(guò)#1機(jī)組煙塔排放，目前該廠藥劑加入量由循環(huán)水動(dòng)態(tài)藥劑篩選試驗(yàn)確定，極限濃縮倍率為2.61倍，實(shí)際運(yùn)行濃縮倍率控制在2.3左右。

2.2 試驗(yàn)參數(shù)的影響

2.2.1 全堿度

圖1是#1煙塔、#2塔和循環(huán)水動(dòng)態(tài)藥劑篩選試驗(yàn)全堿度隨濃縮倍率變化情況。

由圖1可知，#1煙塔、#2塔和動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)全堿度基本一致。其中，#2塔與循環(huán)水動(dòng)態(tài)藥劑篩選試驗(yàn)差別很小。在相同濃縮倍率下，#1塔與#2塔的總堿度最大相差0.9 mmol/L，平均相差0.6 mmol/L左右。

2.2.2 硬度

#1煙塔、#2塔和循環(huán)水動(dòng)態(tài)藥劑篩選試驗(yàn)硬度隨濃縮倍率變化情況見(jiàn)圖2。

圖1 總堿度與濃縮倍率變化趨勢(shì)圖

圖2 硬度與濃縮倍率變化趨勢(shì)圖

由圖2可知，在濃縮倍率1.6以下，#1煙塔、#2塔和動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)硬度相差很小。隨著濃縮倍率的增大，#2塔與循環(huán)水動(dòng)態(tài)藥劑篩選試驗(yàn)變化很小，但是#1煙塔與#2塔的硬度差值增大，最大相差2 mmol/L，平均相差0.13 mmol/L左右。

2.2.3 pH

圖3是#1煙塔、#2塔和循環(huán)水動(dòng)態(tài)藥劑篩選試驗(yàn)pH隨濃縮倍率變化情況。

由圖3可知，pH隨濃縮倍率的波動(dòng)比較大，在濃縮倍率1.5倍以下，#2塔pH較低，當(dāng)濃縮倍率增加到1.6倍以上時(shí)，#1煙塔與#2塔的pH基本在一個(gè)水平線上，增長(zhǎng)趨勢(shì)放緩。#1煙塔與#2塔的pH最大相差0.42，平均相差0.24左右。

2.2.4 電導(dǎo)率

圖4是#1煙塔、#2塔和循環(huán)水動(dòng)態(tài)藥劑篩選試驗(yàn)電導(dǎo)率隨濃縮倍率變化情況。

由圖4可知，隨著濃縮倍率的增大，在濃縮倍率達(dá)到1.5倍以后，#1煙塔的電導(dǎo)率和#2塔、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)相比，其增長(zhǎng)趨勢(shì)放緩，#1煙塔與#2塔最大相差0.31 ms/cm，平均相差0.26 ms/cm，#2塔與循環(huán)水動(dòng)態(tài)藥劑篩選試驗(yàn)電導(dǎo)率基本相同。

圖3 pH與濃縮倍率變化趨勢(shì)圖

圖4 電導(dǎo)率與濃縮倍率變化趨勢(shì)圖

從#1煙塔、#2塔和循環(huán)水動(dòng)態(tài)藥劑篩選試驗(yàn)的全堿度、硬度、pH和電導(dǎo)率隨濃縮倍率變化情況可以看出，煙塔合一技術(shù)不足以直接引起循環(huán)水水質(zhì)的變化。當(dāng)機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷增加的情況下，塔內(nèi)空氣流速提高，這種影響還會(huì)更小。

2.2.5 其他因素

影響循環(huán)水的另一個(gè)原因是煙氣的結(jié)露液體，這種結(jié)露液體有一部分會(huì)落入循環(huán)水中，引起循環(huán)水水質(zhì)的變化。結(jié)露液體的分析見(jiàn)表2。在#1機(jī)組運(yùn)行時(shí)，對(duì)循環(huán)水的補(bǔ)水和循環(huán)水進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試項(xiàng)目為:SO2－4、Cl－和SS。其中，對(duì)#1機(jī)組啟動(dòng)后循環(huán)水水質(zhì)進(jìn)行了為期一周的連續(xù)監(jiān)測(cè)，每天測(cè)試兩次。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2和表3。

表2 #1機(jī)組循環(huán)水補(bǔ)充水水質(zhì)分析 單位mg/L

表3 #1機(jī)組循環(huán)水水質(zhì)分析 單位mg/L

從表2和表3可以看出，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行的濃縮倍率在2.5以下時(shí)，硫酸根的濃縮倍率大于氯根的濃縮倍率，這說(shuō)明煙氣對(duì)循環(huán)水構(gòu)成了干擾。具體來(lái)說(shuō)，煙氣中攜帶的硫酸根在塔內(nèi)落入到了循環(huán)水池中，引起了循環(huán)水中硫酸根的增加。這是因?yàn)闊煔庵袔в械牧蛩徕}顆粒落入了循環(huán)水中，由于循環(huán)水是在pH=8.6～9.2之間，這就使硫酸鈣顆粒中的硫酸根成為可溶性物質(zhì)。已有研究證明，在循環(huán)冷卻水中陰離子對(duì)金屬腐蝕的影響順序?yàn)?。從上述試?yàn)分析中可知，一般運(yùn)行狀態(tài)下，硫酸根的值都不低于600 mg/L，而硫酸根又是比較強(qiáng)的腐蝕離子，它會(huì)破壞碳鋼和不銹鋼的表面，增加陽(yáng)極腐蝕反應(yīng)速度，引起金屬的局部腐蝕。硫酸根的濃縮倍率與氯根的濃縮倍率差值在0.1左右，這個(gè)值就是煙塔內(nèi)的煙氣對(duì)循環(huán)水的影響系數(shù)。

3 結(jié) 論

(1)現(xiàn)有的煙塔合一技術(shù)運(yùn)行方式對(duì)循環(huán)水的全堿度、硬度、電導(dǎo)率、pH值有微弱影響。

(2)現(xiàn)有的煙塔合一技術(shù)運(yùn)行方式對(duì)循環(huán)冷卻水水質(zhì)有微弱的影響，其主要使循環(huán)水中硫酸根和懸浮物濃度增加。

(3)現(xiàn)有的煙塔合一技術(shù)運(yùn)行方式下硫酸根的濃縮倍率大于氯根的濃縮倍率，硫酸根的濃縮倍率與氯根的濃縮倍率差值在0.1左右，這個(gè)值就是煙塔內(nèi)的煙氣對(duì)循環(huán)水的影響系數(shù)，這說(shuō)明煙氣對(duì)循環(huán)水水體構(gòu)成了干擾。

［1］湯蘊(yùn)琳.火電廠“煙塔合一”技術(shù)的應(yīng)用［J］.電力建設(shè)，2005，26(2):11－12.

［2］HARTE R，KR.TZIG W B.Large-scale colling towers as parts of all efficient and ecologic energy generating technology［J］.Thenwalled Structure，2002，40(7/8):651－664.

［3］SCHATYMANN M.Entwieklung and anwendung eines kuhhurmschwadenmodlls［M］.berlin:E schmidt Veflag，1984.

［4］林勇.煙塔合一技術(shù)特點(diǎn)和工程數(shù)據(jù)［J］.環(huán)境科學(xué)研究，2005，18(1):35－39.

［5］崔克強(qiáng)，李浩.燃煤發(fā)電廠煙塔合一環(huán)境影響之一:煙氣抬升高度的對(duì)比計(jì)算［J］.環(huán)境科學(xué)研究，2005，18(1):27－30.

［6］張占梅，何世德，李銳，等.煙塔合一技術(shù)用于循環(huán)水冷卻處理［J］.工業(yè)水處理，2009，29(8):89－92.

［7］陳義珍，趙丹，柴發(fā)合，等.煙塔合一排放參數(shù)試驗(yàn)及特征［J］.環(huán)境科學(xué)研究，2010，23(5):543－547.

［8］曾德勇，何育東.國(guó)內(nèi)煙塔合一技術(shù)工程初步設(shè)計(jì)思路［J］.熱力發(fā)電，2005，34(9):1－4.

［9］SCHATZMANN M，POLICASTRO A J.An advanced integral model for cooling tower plume dispersion［J］.Atmos pheric Environ went，1984，(18)4:663－674.

［10］曾德勇，羅獎(jiǎng)合.由冷卻塔排放煙氣脫硫凈煙氣對(duì)循環(huán)冷卻水水質(zhì)影響及其對(duì)策研究［J］.熱力發(fā)電，2005，34(3):61－64.