极化水处理装置在电厂循环冷却水系统中的应用

给水排水Vol134No16200861极化水处理装置在电厂循环冷却水系统中的应用张永梅1孙洁2魏海亮2(1淄博市环境保护科学研究设计院,淄博255040;2淄博大成热电股份有限公司,淄博255000)摘要对循环水极化处理装置的工作原理进行了论述,并对该装置在电厂中实际应用的相关数据进行了技术和经济分析,指出循环水极化水处理装置完全可以满足火电厂循环水处理的要求,可以保证循环水系统在高浓缩倍数下安全、稳定、经济运行,具有良好的推广前景。关键词循环冷却水极化处理浓缩倍数电厂在石油化工、电力、钢铁、冶金等行业,循环冷却水的用量占企业用水总量的50%～90%。据《2007—2008年中国火电行业投资及竞争分析研究报告》的数据,截至2006年底,全国火力发电装机容量4亿kW,循环水量9681万m3。因此全国电厂循环水的排污量约在每年34.55亿m3。近十年来,循环水的防腐防垢工作是在稳定循环水处理技术的同时,努力提高其浓缩倍数,通过采用新型有效的稳定剂,使碳酸盐垢和微生物粘泥得到有效的控制。但难以从根本上解决盐浓缩引起的各种问题,且投加各种水处理剂的操作系统复杂、药剂费用高,使循环水的总体浓缩倍数不高、运行管理成本很高。近年来,国内外出现了膜处理,高频、射频,臭氧氧化,电子水处理等方法,各有其优缺点,本文重点介绍极化水处理装置在电厂循环水系统中的应用。1循环水极化水处理系统概述1.1工作原理(1)防垢除垢原理。用水设备内壁的水垢形成主要是由于水中含有硫酸盐和碳酸盐所致。这类盐溶于水中,电离形成Ca2+、Mg2+等阳离子和CO2-3、SO2-4等阴离子,输水管道或用水设备外壳接地,形成阴极,将吸引阳离子趋向器壁。在受热条件下,聚集在器壁的阴、阳离子化合,形成结晶沉淀附于器壁,形成水垢。试验表明,经过极化处理后,水中将释放少量活性氧。对于无垢的新系统来说,释放的活性氧将在器壁生成一层氧化膜,防止腐蚀。对于已经结垢的系统,释放的活性氧将破坏垢分子之间的电子结合力,改变其晶子结构,使坚硬的垢变为疏散软垢,加之通过极化处理,水分子的偶极矩增大,它与盐类的正、负离子的水合作用和水合能力随之加大,从而加大了水垢的溶解度,加快了水垢的溶解速度,使积垢逐渐剥离,从而具有了阻垢、溶垢的作用。(2)杀菌、灭藻原理。补充水进入循环水系统,在冷却塔内的喷淋曝气过程中,空气中的氧大量进入,形成水中的溶解氧,水中的溶解氧在极化电场的作用下释放出活性氧自由基,如O-2、H2O2、OH-、O3等,它们与蛋白质相结合,破坏细胞呼吸不可缺少的还原酶的活性,从而达到杀菌、灭藻的目的。(3)缓蚀原理。在循环水系统中,造成设备腐蚀的主要因素有氧化腐蚀、生物腐蚀、氯根腐蚀和电化学腐蚀。极化水处理器具有显著的杀菌、灭藻作用,由于水中菌藻被杀灭,生物腐蚀得到有效抑制;经过极化处理后,水中将释放少量活性氧。在器壁生成一层氧化膜,有缓解氧化腐蚀的作用。但对氯根腐蚀和电化学腐蚀无明显作用。1.2系统构成(1)极化器。安装于循环水管道上,用于建立极化电场。是由阴极和阳极的组成体,结构见图1。主体部分材质为碳钢,和循环水管道直径相同,两端法兰直接连接在循环水管道上的圆筒作为阴极,阳极为直径72mm的不锈钢柱,外部用聚四氟乙烯覆盖绝缘,用引线连接控制部分。图1极化器结构示意62给水排水Vol134No162008(2)数字控制电源。给主体提供极化能量和模式。具有电压、电流保护功能、清洗控制功能、参数设置功能、密码保护功能、微电脑人机交互功能等,高压端最大安全输出直流电压为16kV。(3)过滤装置(选装)。为避免悬浮物浓度的提高,防止在换热系统造成悬浮物板结,设置全自动在线过滤装置,在极化器内部安装两个过滤网进行旁滤,由外围配套液压站进行控制。1.3主要技术指标防垢、除垢率≥95%,杀菌、灭藻率≥97%,适用于水温<95℃。处理效果:pH<9,总硬度<60mmol/L。工作电源为交流220V,功率为30W。2循环水极化水处理系统在大成电厂的应用2.1设备的前期调研从资料看,前期的极化水处理器外加静电压通常为314～6kV,适用于总硬度(以CaCO3计)<700mg/L的小流量循环水系统。因此,对使用前期极化水处理系统的两家电厂进行了实地考察。即墨电厂2003年10月开始试用,陆续多台机组进行了投用。其选用的循环水为地下水,凉水塔周围环境较为恶劣,周围杂草多,凉水塔水质较为混浊,微绿色,有明显的黑色杂质,从汽机运行状况来看,汽机端差随着抽汽量的变化在9～15℃大幅波动,汽轮机真空相对较低。据了解,在大小修时对凝汽器的检查中发现凝汽器管道内有少量粘泥和软垢,用机械清洗方法完全可以去除。沂水热电厂2007年5月投用,其选用的循环水为地下水,凉水塔水质较为混浊、发黄,有明显的泥砂,类似黄河水。从汽机运行状