李忠秀

(中國華電集團富拉爾基發(fā)電總廠,黑龍江齊齊哈爾 161041)

0 引言

保證澄清池出水的水質合格是關系到火力發(fā)電廠機組安全經濟運行的重要環(huán)節(jié)之一。澄清池出水合格,才能更好地保證下一步機械除鹽工作的正常穩(wěn)定運行,保證長周期、高質量地生產出充足的機組補給水;反之,澄清池出水不合格,會直接影響機械除鹽設備的穩(wěn)定、經濟運行,使運行周期縮短,造成酸、堿耗的增加,使補給水水質劣化,汽輪機、鍋爐內部部件出現(xiàn)腐蝕、積鹽和結垢現(xiàn)象,從而降低機組發(fā)電量,影響機組安全經濟穩(wěn)定運行。所以,要想保證熱力系統(tǒng)中的設備在良好狀態(tài)下運行,就必須加強水處理工藝,提高機械攪拌澄清池的出水質量。

1 機械攪拌澄清池的設計出力及技術指標

(1)機械攪拌澄清池的設計出力為200t/h。

(2)機械攪拌澄清池處理后達到的水質標準為:濁度﹤5FTU。

(3)通過對補給水的澄清處理,出水合格率達到最佳效果,完全達到機械除鹽用水的設計標準。

2 機械攪拌澄清池的結構與原理

2.1 機械攪拌澄清池工作原理

原水通過進水管進入截面為三角形的環(huán)形進水槽,通過槽下面的出水孔或縫隙均勻地進入澄清池的第1反應室(又稱混合室)。在這里,水、凝聚劑、助凝聚劑及回流泥渣充分均勻混合。在第1反應室中,夾帶著泥渣的混合水被攪拌器上的渦輪提升到第2反應室,在這里進行凝絮長大的過程。然后,水流經設在第2反應室上部四周的導流室(消除水流的紋動)進入分離室中。由于其截面積增大,故水流的速度很慢,可使泥渣和水分離,分離出的水再經過分離室上部的斜管(延長水流途徑,有利于細小凝絮物沉降,進一步提高出水水質)流入環(huán)形集水槽。集水槽位于澄清池上部出水處,以便均勻收集清水。凝聚劑、助凝聚劑應加在澄清池原水進水管上,機械攪拌澄清池結構示意圖如圖1所示。

圖1 機械攪拌澄清池結構示意圖

2.2 機械攪拌澄清池混凝原理

水中有些懸浮物,在水的流速很慢或靜置的情況下會自動沉降下來,但各種懸浮物的沉降速度不一,這和懸浮物的性質有關,特別是與其顆粒大小有關。顆粒越小,沉降越慢,當它們達到膠體的大小時,已不會自行沉降。球形懸浮物沉降速度見表1。

要解決這種現(xiàn)狀,通常最有效的是采用混凝方法,在水中加入化學藥品(以硫酸鋁為例),使水中的膠體與藥品發(fā)生物理化學作用,在較短的時間內形成膠體群。凝絮物通過吸附作用、中和作用、表面接觸作用和網捕作用,漸漸凝聚成大的絮狀物,然后在重力的作用下沉降。

2.2.1 吸附作用

當氫氧化鋁形成膠體時,會吸附水中原有的膠體雜質,這是混凝處理,能起到除去水中膠體雜質的作用。

表1 球形懸浮物沉降速度

2.2.2 中和作用

在上述吸附過程中,如這2種膠體帶電荷相反,則由于異性電荷相吸與中和的作用,更促使它們黏結在一起并析出。

2.2.3 表面接觸作用

當水中懸浮物較多時,凝絮的核心可以是某些懸浮物,即凝絮物在懸浮物表面形成。

2.2.4 網捕作用

凝絮在水中下沉的過程,好像一個過濾網在下沉,可以在下沉過程中把懸浮物帶走,形成了很大的網捕作用。

3 影響出水質量的原因與解決方法

3.1 水中pH值的影響與解決方法

天然水中加入Al2(SO4)3后,其pH值會稍有降低,它對混凝過程的影響很大。

3.1.1 pH值對Al(OH)3溶解度的影響

Al(OH)3是典型的兩性氧化物,水的pH值太高或太低都會促其溶解,使水中殘留的鋁含量增加。通過試驗得出,pH值在5.5～7.5時,水中殘留的鋁含量都很少。

3.1.2 pH值對氫氧化鋁膠粒電荷的影響

膠粒在水溶液中所帶的電荷和水中離子的組成有關,特別是與氫離子有關。所以,pH值對Al(OH)3膠粒的帶電性能有很大影響。試驗證明,當pH值在8附近時,它就以中性氫氧化物的形態(tài)存在,因而易沉淀下來。

3.1.3 pH值對水中有機物的影響

當pH值高時,有機物呈溶解性的腐植酸鹽,除去效果較差;當pH值低時,有機物呈帶負電的腐植膠體,易于除去。有機物最適宜的pH值為6.0～6.5。

3.1.4 pH值對膠體凝聚速度的影響

膠體的凝絮速度和其電位有關,電位的數(shù)值愈小,膠體間的斥力愈弱,因此,其凝絮速度愈大。當電位為零,即達到等電位點時,其凝聚速度最大。

3.1.5 解決方法

通過試驗論證,找出它的最佳pH值,以鋁鹽為例,通過多次試驗測得出的結論是pH最佳值為6.5～7.5。

3.2 水溫的影響與解決方法

水溫對混凝的效果影響很大,尤其是鋁鹽。當水溫太低時,產生的凝絮細而松,水分較大,沉降很慢,所以效果差;溫度過高時,水中含有氣體不斷釋放,遇凝絮物黏附,使沉降速度減慢,氣泡多時凝絮物反而會上浮,導致水質變差。通過反復試驗,證明水溫控制在25～30℃最好;同時,還要注意溫度變化不要過大、過頻繁,溫度變化一般應不超過2℃。

3.3 水和混凝劑的混合速度的影響與解決方法

在水與混凝劑混合時,應由快到慢,使水中混凝劑由開始就充分混合,及時與水中的雜質起作用,在攪拌機的攪拌下得到充分混合。攪拌機的速度應控制好,不易太快和太慢,太快易打破凝絮物,太慢不利于混凝劑與水中雜質和水充分混合,一般應控制在6～8r/min?；炷俣茸詈脼?m/s。

3.4 凝聚劑加藥量的影響和解決方法

澄清池加入凝聚劑的目的是使水中的膠體、懸浮物在單純化學反應中形成正負電解質,與水中懸浮物和膠體形成附著,增加其密度利于沉降。如果凝聚劑量小,達不到最佳效果;如果加入量大會使出水中鋁離子含量增加,呈酸性,對下一步的除鹽設備工作造成不良影響。因此,凝聚劑的加入量應根據水質及水源情況而確定,在不同情況下找出最佳值。如夏季或雨季汛期,天然水雜質、泥沙量及浮游生物較多,水的色度大,應增加凝聚劑加藥量,夏季凝聚劑加藥量一般控制在0.05～0.08mmol/L。冬季天然水中雜質少,泥沙量少,色度也小,凝聚劑加藥量應保持在0.03～0.05mmol/L。

3.5 澄清池泥渣層的影響和解決方法

澄清池在澄清過程中,會使水中懸浮物、泥沙、雜質和浮游生物沉積下來,由于時間的作用,池中泥渣層會不斷提高,使池中的分離區(qū)逐漸變小,出水得不到有效沉降,出水水質變差,不易形成凝絮物沉淀。所以,必須控制好泥渣位,腐渣、死渣應及時排掉,保證泥渣活性和新鮮。通過沉降比試驗得出,一般情況下,第1反應室的泥渣位控制在20%～30%,第2反應室的泥渣位控制在15%～20%。保證泥渣活性是因為死渣、腐渣中含有微生物和細菌較多,在適當溫度下易于繁殖,對下一步的除鹽設備中樹脂有污染,導致出水差,而且進入汽輪機、鍋爐內部部件后易產生結垢現(xiàn)象,影響機組安全經濟穩(wěn)定運行。解決的辦法就是通過沉降比試驗,定期進行排查。當渣位低時可以人工制造泥渣,調整渣位的高低。泥渣同時具有接觸介質的作用、吸附作用和催化作用,泥渣在凝絮過程中起到結晶核的作用,所以要控制好泥渣的渣位,特別是夏季更應注意保持泥渣的鮮活性。

3.6 澄清池加裝斜管的作用

澄清池上部清水分離區(qū)加裝高1.5m、傾斜角度為60°的塑料斜管,可以延長水的上升路徑,使水中的細小凝絮得到充分沉降。加裝斜管的澄清池應定期對斜管進行清洗,以防管壁長時間掛垢影響出水,一般應每半月清洗1次。

3.7 助凝聚劑的作用

在混凝過程中,為了提高混凝效果,有時可以添加輔助劑。如江水汛期或江水枯期,水中色度大、懸浮物、雜質較多時,為了達到更好的混凝效果需加助凝劑;另外,澄清池初啟動時,也可加助凝劑,使澄清池盡快形成泥渣,起到加速凝絮作用,增加凝絮的牢固性,充當凝絮的骨架材料。

4 結論

(1)根據上述處理方法,中國華電集團富拉爾基發(fā)電總廠機械攪拌澄清池穩(wěn)定出水量可達到170 m3/h。

(2)機械攪拌澄清池出水合格率完全達到技術標準的規(guī)定。出水濁度最佳時可小于1.0FTU。

(3)目前,機械攪拌澄清池的出水水質完全可以滿足200MW機組對水質的要求,為機械除鹽過程中對水質的要求提供了必要的保證。

今后如能將這一方法應用到大型機組的補給水的預處理過程中,相信也將達到同樣的效果。澄清池調整的方法和途徑很多,需要深入仔細地研究,運用科學方法反復試驗論證,找出更方便、更快捷、更經濟的解決方法和途徑。

[1]武漢水利電力學院電廠化學教研室.熱力發(fā)電廠水處理[M].北京:水利電力出版社,1985.