火电厂中的循环制冷工程案例

在循环水水质较差的大容量火电厂中,循环冷却水排污量大;当除灰系统为干式除灰时,大量的循环冷却水排污水就无法重复利用。为了减少循环冷却水系统的排污量,节约用水,就需适当提高循环水的浓缩倍率。但如果补充水水质较差,又要求循环水高浓缩倍数运行,就必须对循环水的补充水进行处理。目前,处理方法多种多样,各有利弊。根据详细的技术经济比较结论看,在循环水水质较差,即HCO32-、Ca2+、SO42-都较高的大容量火电厂中,循环水补充水宜选用“部分弱酸树脂和稳定剂联合处理系统”。

1 循环水设计水量及其给水水质

1.1 循环水设计水量

1.2 循环水补给水设计水质

2 设计方案的选择

该系统除灰采用干式除灰,循环水排污水的重复利用率很低,为了节水节能,要求循环水在高浓缩倍率下运行。

当浓缩倍率为5倍时,计算的循环水的郎格利尔饱和指数为3.74、雷兹纳稳定指数为1.58。可以判断出循环水处于严重的结垢状态。因此,必须对循环水补充水进行适当的处理,才能使凝汽器处于良好的运行状态。

2.1 常用防垢方法

①单纯加硫酸处理:在循环水补充水中加入H2SO4,利用H2SO4中和水中碱度的方法来保证循环水的稳定运行。

②加硫酸和稳定剂处理:先在循环水补充水中加入一定量的H2SO4,使补充水的碱度降到一定程度,再利用加水质稳定剂来保证循环水稳定运行。

③石灰处理:向澄清池中投加石灰乳,使水中的碱度和碳酸盐硬度降低,不产生CaCO3结垢。

④全部弱酸树脂处理:利用弱酸阳离子交换树脂除去水中碳酸盐硬度和部分碱度。使循环水中的硬度和碱度降低。再用缓蚀剂来防止循环水系统的腐蚀。

⑤部分弱酸树脂处理:将一部分补充水采用弱酸树脂处理,加入稳定剂进行稳定处理,以保证循环水中的碳酸盐不结垢。该方法也叫“部分弱酸树脂和稳定剂联合处理系统”。

2.2 常用防垢方法的比较

对于方法①②,由于大多数工程的冷却塔环境类别属于Ⅰ类,允许循环水中的SO42-含量到500mg/L[1],超过时就会对其混凝土产生中等腐蚀。该系统一般宜控制循环水中SO42-含量小于1500mg/L。补给水中SO42-含量为108.0mg/L,经计算,如果采用方法①和②,循环水中SO42-含量将大于1500mg/L,补给水SO42-含量高的系统不适合采用“加酸处理”方案。

对于方案③,由于系统复杂,运行环境差,管道容易堵塞,计量系统自动化较难实现。因此,明显不适合运行人员少、自动化水平高的大容量机组采用。

因此,经济可行的处理方案只有④全部弱酸树脂处理系统,⑤部分弱酸树脂处理系统。

3 弱酸树脂处理方案的确定

3.1 全部弱酸树脂处理系统

3.1.1 对水质的适用性

根据有关资料[2]详细计算后知,控制弱酸树脂交换器平均出水钙离子含量为0.670mmo欤疞时,平均碱度为0.17mmol/L。如以这样的出水水质做循环水补充水,当循环水浓缩倍率为5时,循环水朗格利尔指数为0,雷兹纳指数为7.7。这说明循环水的碳酸盐是处于稳定状态。

当弱酸离子交换器平均出水碱度为0.17mmol/L,据有关资料计算后知,双流弱酸床如上层树脂装填高度为1000,下层树脂装填高度为1300,上层树脂工作交换容量就为2000mol/m3(D113树脂)。

关键的问题是,在实际运行中,要想使循环水处于既不结垢、又不腐蚀的状态是比较困难的。这可以从郎格利尔指数和雷兹纳饱和指数的控制上看出这一点。理论上郎格利尔指数为0,雷兹纳指数为6.0时,循环水处于既不结垢也不腐蚀的状态,但是两指数很难同时达到上述条件。另外,全部弱酸处理水中[HCO3-]/{[Cl-]+[SO42-]}(以mg/L计)的比值变得远远小于1,这很不利于点蚀的控制。因此,如果采用全部弱酸处理水作为循环水补给水,就应辅以加缓蚀剂处理,以控制腐蚀。特别是在机组启动初期,循环水浓缩倍率较低时,加缓蚀剂至关重要。

综上所述,循环水补充水采用全部弱酸树脂处理水,技术上是可行的,只要控制系统在合适的出水水质范围内,再辅以普遍采用的缓蚀剂处理来消除腐蚀问题,就能保证循环水处于稳定的运行状态。