火电厂循环冷却水全自动化处理方案.pdf

第3 8 卷 第2期 2 0 1 6年 2月 华电技术 Hu a d i a n T e c h n o l o g y Vo 1 ． 3 8 N o ． 2 F e b ． 2 0 1 6 火 电厂循环冷却水全 自动化处理方 案 张志国， 兰梦 中电投河南电力有限公司技术信息中心， 郑州4 5 0 0 0 1 摘要 针对火力发电厂常规循环冷却水处理工艺存在的加药精确度差、 水质分析及监测不及时、 浓缩倍率不稳定等问 题， 提出了循环冷却水全自动化处理方案 自动投加阻垢缓蚀剂和杀菌剂 ， 自动控制冷却水排污， 在线监测 p H值 、 金属 腐蚀速率 、 浊度、 污垢热阻、 污垢沉积速率、 补水量及加药量， 出现问题前、 后能及时做出预判和处理。实现循环冷却水全 自动化处理后， 可提高循环冷却水系统运行的安全性 ， 节约水资源， 降低运行成本， 提高运行管理效率。 关键词 循环冷却水； 自动化控制 ； 浓缩倍数； 污垢热阻 中图分类号 T M 6 2 1 ． 8 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 1 6 0 2 0 0 6 3 0 2 O 引言 火力发电厂是用水大户， 随着节水及环保要求 的不断提高 ， 减少工业外排水量 已是必然趋势 。循 环冷却水 占整个电厂用水 的比例达 8 0 ％ 以上 ， 循环 冷却水排污水在电厂外排水 中占有较高的 比例 ， 因 此， 做好循环冷却水处理将成为整个企业节水、 排水 的重点课题 。 在火电厂敞开式循环冷却水系统 中， 冷却水通 过冷却塔时不断被蒸发， 水中盐的质量浓度也不断 增加。为维持各种矿物质和离子的质量浓度稳定在 某一个范围 ， 必须对循环水系统补充一定量 的新鲜 水 ， 并排出一定量的浓缩水。为了减少外排水 ， 提高 浓缩倍率成为一种重要的节水手段。随着浓缩倍率 的提高 ， 水 中杂质的浓缩程度也越来越高 ， 一些溶解 度不高的盐类将会析出； 其他盐类如氯化物 、 硫酸盐 等的质量浓度也会增加， 加速系统中的金属腐蚀； 循 环冷却水中微生物的大量繁殖将在换热面产生生物 沉积物， 导致换热器管道堵塞和垢下腐蚀 ， 威胁电厂 的安全生产， 甚至造成经济损失 因此， 对循环冷却 水处理技术提出了更高的要求。 1 常规循环冷却水处理技术 循环冷却水处理的目的是最大限度地防止和减 缓冷却水系统的腐蚀、 结垢和微生物生长等。常规 的循环冷却水处理方式是循环水处理工艺与排污相 结合 ， 循环冷却水处理工艺为加硫酸 、 阻垢缓蚀剂和 杀菌剂。 循环冷却水加硫酸一般采用连续投加方式， 加 酸点无严格限制， 可加在循环冷却水补水中， 也可加 收稿日期 2 0 1 51 1 1 0 ； 修回日期 2 0 1 6一 O 1 1 0 在循环冷却水泵 的入 15管道 中 J ， 目的是将水 中的 碳酸盐硬度转变为非碳酸盐硬度 ， 防止生成碳酸钙 水垢 。 循环冷却水 中加入杀菌剂 ， 能够杀死微生物或 抑制微生物的生长和繁殖 ， 一般 采用连续投加氧化 性杀菌剂和冲击式投加非氧化性 杀菌剂两种方 式。 常用的氧化性杀菌剂有氯气 、 次氯酸钠 、 三氯异氰脲 酸和二氧化氯等； 常用的非氧化性杀菌剂有季铵盐、 酚类 、 戊二醛和异噻唑啉酮衍生物等。 循 环冷却水加 阻垢缓蚀剂 一般 为连续投 加方 式， 阻垢机理一般有螯合增溶、 晶格畸变、 分散、 溶限 效应 ， 缓蚀机理为形成钝化膜 、 沉积膜或吸附膜。缓 蚀阻垢剂有效成分多为磷 膦 酸盐 聚磷酸盐、 正 磷酸盐、 有机磷酸盐 和各种低分子聚合物。 排污是循环冷却水处理过程 中关键控制环节之 一 ，它能平衡循环冷却水质， 避免发生结垢或腐蚀。 在循环冷却水处理过程中， 通常讲“ 三分药剂， 七分管理”， 化学药剂虽然起到 了非常关键 的作用 ， 但在 日常的监督和运行控制中， 不可能完全依赖药 剂的效果。能否取得好的循环冷却水处理效果， 还 是靠现场的过程管理和监督管理 ， 如果管理跟不上 ， 使用再好 的水 处理药剂也不会取得好 的水处理效 果。管理到位主要体现在 药剂按照要求 数量、 频 率 进行投加； 水质分析及监测及时， 调整到位； 出 现问题前 、 后能够及时做出预判和处理等 。 目前 国内循 环冷却 水处理主要存在如下几个 问题。 1 药剂大都采用人工配制、 投加的方式， 存在 滞后及加药误差。 2 循环冷却水项 目监测大都采用人工化验方 式， 存在分析数据延后的情况。 3 循环冷却水处理效果评 价依靠停机检查 ； 6 4 华 电技 术 第 3 8卷 凝汽器腐蚀评定通过定期挂片监测 ， 无法实时监测 腐蚀程度。 4 循环冷却水排污依靠 人工控 制 ， 不 易精 细 管理 ， 导致浓缩倍率不稳定 。 随着水资源的 日益匮乏 ， 越来越多的电厂将中 水作为循环冷却水补充水。中水水质差且不稳定， 富营养化严重， 导致循环冷却水处理在腐蚀监测、 药 剂质量浓度监测及浓缩倍率计算等方面产生 了新 的 问题 。 面对以上问题 ， 有必要在数据处理 、 现场监测 、 在线分析 、 排污控制等方面进行 自动控制 ， 尤其是循 环冷却水水质指标与腐蚀 、 结垢状况建立内在关 系 的闭环控制 自动加药 系统 J ， 可 以实现精 确、 快速 的管理与控制 ， 弥补人工管理的不足 ， 提高运行管理 效率 。实现循环冷却水处理过程的全 自动化与精细 化管理 ， 将会对系统 防垢 、 防腐起到积极作用 ， 保障 循环水系统的安全运行。 2 循环冷却水自动化处理方案 循环冷却水 自动化处理原理为 根据在线监测 的循环冷却水电导率、 补充水电导率 自动计算浓缩 倍率 ， 根据浓缩倍率控制排污电动阀 自动排污 ， 使浓 缩倍率稳定在控制 范围内； 通过 流量计在线监测补 充水量 ， 控制磷系阻垢缓蚀剂计量泵 ； 通过荧光示踪 技术在线监测循环冷却水中药剂 的质量浓度 ， 从而 控制无磷阻垢缓蚀剂计量泵； 通过在线监测循环冷 却水中的氧化还原 电位 O R P 来控制 氧化 性杀菌 剂 如二氧化氯 输送泵 ， 保持循环冷却水 中游 离余 氯的质量浓度 ； 通过在线监测污垢热阻、 污垢沉积速 率、 碳钢腐蚀速率、 不锈钢腐蚀速率、 循环冷却水浊 度 、 循环冷却水温度等参数 ， 达到全面了解系统运行 状况的目的。循环冷却水 自动化处理方案为 选择 合适 的控制器 ， 通过可编程 的系统操作 软件来设置 工艺流程画面， 显示各种采集参数， 实现循环冷却水 处理的 自动控制 。 2 ． 1 自动投加阻垢缓蚀剂 设置两种 自动投加阻垢缓蚀剂模式 一种模 式 是 以循环水补水量来控制磷系阻垢 缓蚀剂 的投加 ； 另一种模式为使用荧光示踪技术实现无磷阻垢缓蚀 剂的投加 。 1 在各循环冷却水系统的补水管道上加装流 量计 ， 设定好小时补水量 经验值 及对应的加药 量， 以1 h 为 1 个加药计算周期， 当实际补水量累积 到该值时启动计量泵 ， 达到对应 的加药量后计量泵 停止。 2 考虑今后将中水作为循环冷却水补充水， 为消除中水中含磷量 的影响 ， 使用荧光示踪技术测 量无磷阻垢缓蚀剂 的质量浓度 ， 以实现 自动投加。 2 ． 2自动投加杀菌剂 1 为保证循环水处 理的杀菌效果 ， 在线监测 O R P值 。特别是针对 中水 回用水质 ， 通过设定 O R P 上 、 下限值 ， 自动控制氧化杀 菌剂泵连续投加 ， 对循 环冷却水进行微生物控制 。 2 为 了达到更好的微生物控制效果 ， 循环冷 却水系统也需要定期投加非氧化型杀菌剂 ， 可通过 程序实现定时 自动冲击式投加非氧化型杀菌剂。 2 ． 3 自动控制循环冷却水排污 通过在线测量循环冷却水和补充水的电导率， 自动计算循环冷却水浓缩倍率 ， 根据浓缩倍率 自动 控制循环冷却水排污， 实现连续排污 ， 解决浓缩倍率 不稳定 的问题 ， 同时达到节水的 目的。 2 ． 4 在线监测 p H值 自动加酸 在线监测 p H值 ， 控制加酸泵 的启停 ， 实现 自动 加酸。运行一段时间后 ， p H设定值可参照碳钢腐蚀 速率 、 污垢热阻、 浓缩倍率等参数进行调整 。 2 ． 5 在线监测金属腐蚀速率 通过监测碳钢 、 不锈钢腐蚀速率 ， 实时查看 系统 金属材质的腐蚀情况 ， 根据腐蚀情况调整处理措施 ， 避免系统腐蚀超标 ， 同时可为及时调整加药方案及 浓缩倍率提供参考依据。 2 ． 6在线监测浊度 浊度是循环水水质控制的重要指标之一 ， 当水 的浊度高达一定程度 时， 悬 浮物会 因为流速降低而 在换热器的表面沉积 ， 引起结垢 。通过浊度仪实时 在线监测冷却水系统浊度 ， 以便及时采取对策。 2 ． 7 在线监测污垢热阻、 污垢沉积速率 污垢热阻与污垢沉积速率在线监测非常重要 ， 是及早发现结垢和污垢沉积的有效手段 ， 是保证凝 汽器换热效率的前提条件。通过模拟换热器监测的 进口温度、 出口温度和蒸汽温度来计算污垢热阻和 污垢沉积速率 ， 可以及早发现问题并解决 。 2 ． 8 在线监测实际补水量、 加药量 将原有 的补水流量计测量值通过仪表远传 ， 在 加药泵出口设计加药流量计， 将加药实际测量值远 传， 能够精确掌握系统补水量和加药量。 3 循环冷却水 自动化处理效果分析 实现循环冷却水 的全 自动化处理后 ， 可提高循 环冷却水系统运行的安全性， 避免结垢、 腐蚀、 微生 物超标 ， 保持换热效率 ； 可 以节约水资源 ， 减少循环 水排污量 ， 节省化学 品消耗量 ， 降低运行成本 ； 可以 提 高运行管理效率 ， 降低人员劳动 下转 第7 1页 第2 期 周强， 等 6 0 0 M W 高硫煤机组脱硫单塔增容改造技术的应用 7 1 经核算 ， 拆除 G G H减少的烟气系统阻力可以弥 补因吸收塔喷淋层及烟道改造而增加的阻力 ， 因此 ， 原增压风机出力可满足改造后 的系统运行要求 ， 检 修利 旧。 5 ． 8 吸收剂制备和贮存 系统 原制浆 系统 为 2台 6 0 0 MW 机组脱 硫 系统公 用， 配备 2台套出力4 0 t ／ h的湿式球磨机系统。脱 硫增容改造后石灰石浆液需求量加大， 并综合考虑 另一套脱硫系统将要进行的增容改造 ， 因此 ， 在此次 改造 中新增 1套出力 4 0t ／ h的制浆系统 ， 仍供 2套 脱硫系统公用。 5 ． 9 石膏抛弃系统 原脱硫系统抛弃泵设置有 3组 2运 1备 ， 经 核算 ， 原有抛弃系统可满足增容后 的石膏浆液排 出 需求 ， 因此抛弃系统只检修利旧。 5 ． 1 O 工艺水 系统 此次改造 中取消了 G G H， 增设了 1 套制浆系统， 且燃煤含硫量提高， 因此， 吸收塔蒸发水量 、 制浆耗水 量、 石膏结晶水和排出石膏浆液的含水量均有所增 加。经核算 ， 工艺水使用量总计增加约 1 2 0 t ／ h 。为 此 ， 此次改造中新增 2台 1运 l备 1 2 0m 3 ／ h流量的 工艺水泵， 用以补充改造后脱硫系统的用水 。 另外 ， 因吸收塔顶升而使除雾器升高 8 ． 5 m， 原除 雾器冲洗水泵的扬程不能满足改造后系统运行要求 ， 因此， 原有 3台原除雾器水泵更换为更高扬程的水泵。 6 增容改造技术方案的创新点 6 ． 1 改造原则 必须核算并确认原吸收塔土建基础及塔体结构 可满足改造后要求 ， 才能确定在原有 吸收塔基础上 进行局部增容改造的技术方案 。 6 ． 2 技术选择 为保证原有技术的延续性 ， 减少改造工程量和 改造周期， 最大限度地利用原有系统设备， 改造中尽 量在原脱硫系统设计思路及工艺方式基础上进行增 容设计 ， 特别是氧化空气 系统 ， 吸收塔搅拌系统 ， 喷 淋系统等。 6 ． 3 吸收塔抬高点的选择 原脱硫吸收塔中最上层喷淋层为单向喷嘴， 其 余各层均为双向喷嘴。为使原有最上层喷淋层可以 直接利旧使用， 在设计中将喷淋层塔体的抬高点选 择在了最上层和次上层的喷淋层之间 ， 这样也不影 响脱硫系统工艺的要求。 在经核算满足浆液池氧化效果的前提下， 将浆 池抬高位置选择在原塔 内氧化风曝气管层 的下部 ， 使改造后曝气管距离吸收塔浆液池液面的相对高差 不变化， 原有氧化风机就可以直接利旧使用。 7 结论 1 按照工程整体安排 ， 6 l机组 6 O 0 MW 烟气 脱硫增容改造工程按期完成 ， 并顺利通过 1 6 8 h试运 行和性能试验。目前 ， 增容改造后脱硫系统各项参数 指标均符合设计要求， 各项仪表投入齐全有效， 各项 设备系统运转正常， 达到了预期的改造目的和要求。 2 脱硫增容改造是一项整体系统工程， 改造 设计不能只针对需增容的系统设备部分。原有系统 设备的实际运行情况需提前摸底 ， 确认原有其他系 统中设计不合理或者运行异常的地方 ， 结合原 系统 的磨损、 腐蚀、 设备出力等情况一并考虑， 在改造中 进行相应的改造和利用 ， 以保证改造后整个脱硫系 统的性能 。 3 增容改造工程是在原有设备 系统的基础上 进行的， 受原设备 系统设计、 布置以及计划改造费用 和工期的影响很大， 设计和施工难度比新建系统更 大。改造方案的选择需紧密结合原有设备系统的性 能及增容改造的要求， 在保障改造后系统整体性能的 同时， 也要考虑改造过程 中的施工方案 、 工期及费用 等， 以最有效、 最经济及最便于施工的设计和方案， 来 保证改造工程的顺利进行并取得最佳效果 。 本文责编 白银雷 作者简介 周强 1 9 7 2 一 ， 男 ， 重庆铜梁人 ， 助理工程师， 从事脱 硫 、 脱硝改造及运行维护方面的工作 E m a i l g a z q 3 3 3 1 6 3 ． e o m 。 肖贵林 1 9 7 3 一 ， 男 ， 四川成都人， 工程师， 从事环保改 造及运行维护管理方面的工作 E - ma i l 1 3 5 5 0 9 9 9 4 1 9 1 6 3 ． e o m o 0●o●o●0●0●o● ●o●o●● ● ●0●o● 0●o● ●o● 0●0● o●0● ●◇●0●0● 0●0●0●● ●0● 0●o● 0●● ●0● ●●0●0●0● ● ‘ ‘ 上接第6 4页 强度， 节省人工成本， 实现循环冷却 水处理过程 的精细化管理。实现循环冷却水 自动化 处理后， 将会使循环冷却水的化学处理提高到新的 水平， 满足不断提高的节能、 环保和安全运行要求。 参考文献 [ 1 ] 李培元． 火力发电厂水处理及水质控制 [ M] ． 2版． 北京 中国电力出版社， 2 0 0 8 ． [ 2 ] 罗奖合， 李营根 ， 郭怀保．我国火电厂循环冷却水处理 技术的发展[ J ] ．热力发电， 2 0 0 3 ， 3 2 8 9一l 1 ． 本文责编 刘芳 作者简介 张志国 1 9 8 2 一 ， 男， 山东郓城人 ， 工程师， 从事电厂化 学技术管理工作 E m a i l z z g 6 5 6 5 6 8 6 s i n a ． c o rn 。