王春芹,李文濤,劉訓峰,楊忠民,王在彬
(山鋼集團萊蕪分公司能源動力廠,山東萊蕪 271104)
型鋼化水車間循環(huán)水為敞開式冷卻循環(huán)系統(tǒng),主要擔負著3座AV80風機和1座25 MW發(fā)電機組的凝汽器及冷油器循環(huán)冷卻水的供應。目前循環(huán)水量在22000 m3/h左右運行,整個系統(tǒng)的保有水量在12000 m3,3#循環(huán)水站主要擔負著型鋼50 MW發(fā)電機組的循環(huán)冷卻水的供應,循環(huán)水量10500 m3/h左右運行,整個系統(tǒng)的保有水量在6000 m3。系統(tǒng)運行過程中鈣+M堿度一般控制在18 mmol/L左右,一般不超過22 mmol/L,若鈣+M堿度的數(shù)值大于22 mmol/L,會生成鈣、鎂重碳酸鹽導致凝汽器的銅管結(jié)垢,而若數(shù)值較小則會造成不必要的水資源的浪費,電導率一般控制在1800 μS/cm以下。整個系統(tǒng)運行過程中受到風吹、蒸發(fā)、泄露、排污等影響,為了維持系統(tǒng)平穩(wěn)運行,必須不斷向系統(tǒng)補充大量的工業(yè)新水。但隨著萊鋼工業(yè)新水越來越緊張,并補水的水質(zhì)越來越差,造成循環(huán)水水質(zhì)的含鹽量、電導率和有害離子的含量逐步增加,為了控制水質(zhì),必須加大循環(huán)水系統(tǒng)的排污水量,否則會造成凝汽器不銹鋼管結(jié)垢和腐蝕,嚴重時將造成機組的經(jīng)濟穩(wěn)定運行。圖1為循環(huán)水系統(tǒng)的工藝流程示意圖。
目前采取的措施主要是通過投加復合型阻垢劑和緩蝕劑來降低循環(huán)水系統(tǒng)對新水的消耗,在循環(huán)水中投加藥劑,主要是破壞CaCO3的結(jié)晶增長過程,以達到控制水垢形成的目的。
根據(jù)《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》(GB50050-2007)3.1.11規(guī)定間冷開式系統(tǒng)與直冷系統(tǒng)的鈣硬度與甲基橙堿度之和大于1100 mg/L,應加硫酸或進行軟化處理;循環(huán)水冷卻水的濃縮倍率是該系統(tǒng)冷卻水的含鹽量與其補充水含鹽量之比,提高濃縮倍率可以降低補水的用量,從而節(jié)約生產(chǎn)用水,還可以降低循環(huán)水系統(tǒng)的排污量,減少對環(huán)境的污染。因此車間采取了以下改進措施。
2.1 在循環(huán)水系統(tǒng)中添加濃硫酸
循環(huán)水加硫酸處理是為了將水中的溶解度較小、易生成水垢的鈣、鎂重碳酸鹽,轉(zhuǎn)化為溶解度較大的鈣鎂硫酸鹽,從而達到防止在凝汽器銅管上生成水垢的目的。生成的硫酸鹽易沉淀,可隨排污帶走,循環(huán)水中的鈣離子減少后,堿度也會降低,循環(huán)水在低堿條件下運行,不但能維持較高的濃縮倍率,且不易結(jié)垢。其反應方程式如下:
圖1 循環(huán)水系統(tǒng)的工藝流程示意圖
成功地利用硫酸和水中鈣、鎂離子反應這一化學原理,通過調(diào)節(jié)濃硫酸的閥門,保證循環(huán)水的水質(zhì),如果M堿度至4將加濃硫酸的閥開大,如果M堿度降至2,則調(diào)大加濃硫酸閥門。車間較好對循環(huán)水的pH和M堿度進行控制,即防止了pH值太低出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象,又避免了了堿度太高易于結(jié)垢現(xiàn)象,目前循環(huán)水pH控制在8.3左右,M堿度由原來的6.0左右,逐步降低到2~3之間。經(jīng)加濃硫酸處理后的循環(huán)水可以在較高的含鹽量(即提高循環(huán)水的濃縮倍率更高)狀態(tài)下穩(wěn)定運行,不結(jié)垢,不腐蝕。
2.2 適時添加軟化水和反滲透產(chǎn)水
循環(huán)水水質(zhì)極度惡化時,為了高效改善循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì),采取將除鹽水反滲透產(chǎn)水和軟化水作為部分補水補入循環(huán)水系統(tǒng)來調(diào)整改善循環(huán)水系統(tǒng)的水質(zhì),制定崗位補充反滲透產(chǎn)水和軟化水的規(guī)定,除鹽水及軟化水站配合進行反滲透產(chǎn)水及軟化水的添加,添加反滲透產(chǎn)水和軟化水的要求如表1。
表1 反滲透產(chǎn)水和軟化水的混合要求一覽表
2.3 根據(jù)循環(huán)水的鈣+M堿度的數(shù)值的范圍及時調(diào)節(jié)排污
若在20.5~22 mmol/L內(nèi)可以適當將排污開度調(diào)整為20 t左右的排污,若低于這個范圍則將排污關閉,若高于這個范圍則將排污開大,及時監(jiān)測水質(zhì)通過調(diào)整循環(huán)水的排污大小和時間來降低循環(huán)水系統(tǒng)的補水。
3.1 循環(huán)水加硫酸、軟化處理的補充水,主要是提高循環(huán)水的濃縮倍率,達到節(jié)水減排和環(huán)境保護的目的,從而為企業(yè)帶來較好的經(jīng)濟效益和社會效益。通過提高濃縮倍率運行,每月可以節(jié)約工業(yè)新水5.74萬t,除去異常時軟水的必要補充,月度節(jié)約4.1萬t。工業(yè)新水水綜合水費按5元/m3,每月可以節(jié)約成本4.1萬t×5元/t=20.5萬元,每月加硫酸約20t,每噸455元,每月消耗費用0.91萬元,月度節(jié)約費用20.5萬元-0.91萬元=19.59萬元
3.2 投加濃硫酸的循環(huán)水系統(tǒng)技術改進后有效控制循環(huán)水的水質(zhì),降低了循環(huán)水系統(tǒng)的排污,降低對環(huán)境污染。