李小婷 江門市新會仁科環(huán)保有限公司

凌保輝 魏瑞軍 梁榮德 新會雙水發(fā)電（B廠）有限公司

在高效過濾器前添加絮凝劑對爐水硅的影響

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化學(xué)監(jiān)督是保證電廠安全生產(chǎn)的重要措施，也是科學(xué)管理設(shè)備的一項基礎(chǔ)性工作。爐水硅含量是化學(xué)監(jiān)督中的重要指標(biāo)，爐水硅超標(biāo)會影響蒸汽品質(zhì)，嚴(yán)重時可能產(chǎn)生結(jié)垢從而導(dǎo)致鍋爐受熱面局部過熱發(fā)生爆管事故。另外，爐水硅超標(biāo)使鍋爐排污率增加，排污熱損失增大，不利于節(jié)能降耗。

原水中膠體硅的存在容易導(dǎo)致電廠鍋爐爐水硅超標(biāo)等問題，一般可采用絮凝、超濾等措施加以解決。某熱電廠2×150MW供熱機組配套480t/h循環(huán)流化床鍋爐曾出現(xiàn)過爐水硅超標(biāo)的問題，主要原因是：化學(xué)制水車間采用的原水中含有離子交換系統(tǒng)無法完全去除的膠體硅，膠體硅進入鍋爐后，在高溫和堿性條件下轉(zhuǎn)化為溶解態(tài)的硅化合物，再加上供熱機組鍋爐爐水濃縮效應(yīng)更強，導(dǎo)致爐水硅超標(biāo)嚴(yán)重，進而導(dǎo)致排污量加大，既不節(jié)能又不安全。該廠通過改良高效過濾器，在高效過濾器前添加絮凝劑的辦法解決了爐水硅超標(biāo)的問題。本文在此工作的基礎(chǔ)上，通過工程試驗證實了添加絮凝劑的重要作用，并確定了添加絮凝劑的最佳比例。

1 試驗方法和步驟

本工程試驗在該熱電廠2×150MW供熱機組的制水和鍋爐系統(tǒng)正常生產(chǎn)過程中進行，試驗期間鍋爐負(fù)荷、壓力、補水和排污保持基本穩(wěn)定。電廠水系統(tǒng)圖如圖1所示。使用堿式氯化鋁作為絮凝劑，添加的位置如圖1所示，通過控制加藥泵的行程來控制加藥量。利用分光光度法檢測鍋爐系統(tǒng)取出的爐水中硅的含量，此方法檢測到的硅為可溶性硅。

圖1 電廠水系統(tǒng)圖

試驗開始前，加藥量是正常劑量。試驗分ABCD四個工況進行，A工況是停止加藥，B工況加藥泵行程為20%，C工況加藥泵行程為30%，D工況加藥泵行程為40%。每個工況維持的時間不低于48h，間隔3h左右，取爐水樣品測試硅的含量。

表1 試驗工況的加藥濃度

爐水硅的標(biāo)準(zhǔn)是≦450ug/l，在試驗期間允許短時間超過此標(biāo)準(zhǔn)，但為了確保安全，當(dāng)檢測到爐水硅含量超過2000ug/l時，則采取特別措施（如增大加藥泵行程）使?fàn)t水硅回歸到2000ug/l以內(nèi)，特別措施對應(yīng)的工況標(biāo)記為X工況。

四個試驗工況對應(yīng)的加藥濃度如表1所示。

2 試驗結(jié)果及分析

試驗結(jié)果如圖2所示，試驗開始前，加藥量是正常劑量，并且爐水硅在合格的范圍內(nèi)（≦450 ug/l）。

圖2 試驗工況的加藥濃度

2.1 絮凝劑的作用

開始試驗首先是進行A工況，即停止加藥的工況，目的是驗證加堿式氯化鋁絮凝劑的作用?？梢姡谕Ｖ辜铀?2h之后，爐水硅開始快速增加，試驗進行到40h時，爐水硅含量達到2000ug/l，為了安全起見，從46.5h開始啟動X工況即恢復(fù)添加絮凝劑以抑制爐水硅的繼續(xù)升高，在試驗進行到第78h時，兩臺爐的爐水硅含量最大值分別達到3892 ug/l和3299 ug/l，之后在絮凝劑的作用下，爐水硅含量開始下降。直到第112.5h時，兩臺爐的爐水硅回到1100 ug/l和1300 ug/l的水平。

對比試驗前的工況、A工況和X工況，說明在高效過濾器前添加堿式氯化鋁，可以有效控制鍋爐爐水硅在合格的范圍內(nèi)。停止添加該藥品，爐水硅含量將增加到超標(biāo)甚至危及安全生產(chǎn)的很高的水平。因此可以得到結(jié)論：在高效過濾器前添加堿式氯化鋁絮凝劑是該系統(tǒng)控制爐水硅的必要的手段。

2.2 原理分析

為了證實絮凝劑的作用及分析原理，在制水系統(tǒng)正常添加堿式氯化鋁絮凝劑的工況，在系統(tǒng)的三個位置取水樣送至廣州市特種承壓設(shè)備檢測研究院檢測可溶性硅、膠體硅和全硅三個指標(biāo)，三個位置分別是：①原水箱；②高效過濾器出口；③除鹽水箱。檢測結(jié)果如表2所示。

表2 各水樣中硅含量的檢測結(jié)果

根據(jù)工程試驗及水樣檢測結(jié)果分析：因為原水中含有難于檢測和去除的膠體硅，如果不添加絮凝劑，膠體硅進入到鍋爐水系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)化成可溶性硅，造成爐水硅超標(biāo)。

在高效過濾器前添加堿式氯化鋁絮凝劑后，由表2的數(shù)據(jù)可見，高效過濾器去除了20.4%的可溶性硅和43.5%的膠體硅。

表2中，高效過濾器出水中仍然含有一定量的膠體硅，而經(jīng)過離子交換系統(tǒng)后，除鹽水中膠體硅含量僅有0.1%剩余，膠體硅幾乎全部被離子交換系統(tǒng)去除掉。這主要是因為一些顆粒度較小的絮凝沉淀物沒有被高效過濾器去除掉，但這些膠體硅在絮凝劑的作用下，荷電性能發(fā)生了變化，由于原來的不體現(xiàn)荷電性的膠體，變成了帶有電荷的絮凝沉淀微小顆粒，由于帶有了電荷，在后續(xù)的離子交換系統(tǒng)中就能夠被吸附脫除下來。當(dāng)然可溶性硅由于本來就可以被離子交換系統(tǒng)去除掉，因此最終的除鹽水中全硅含量非常低。

由此分析可知，絮凝劑在脫除膠體硅的過程中發(fā)揮了重要的作用，其作用原理體現(xiàn)在兩個方面：①絮凝劑將膠體硅絮凝成大顆粒沉淀，使其能夠在高效過濾器中被分離出來；②絮凝劑使膠體硅絮凝沉淀物帶有電荷，使其能夠在離子交換系統(tǒng)被分離出來。從表2的數(shù)據(jù)可見，前者的貢獻率是44%，后者的貢獻率是56%，兩方面都發(fā)揮了不可或缺的重要作用。

2.3 絮凝劑的最佳劑量

在X工況將爐水硅降低到2000 ug/l以下后，開始進行不同加藥量的效果對比試驗，依次進行了B、C、D工況，結(jié)果如圖2所示。

B工況開始后，爐水硅的含量繼續(xù)降低，在試驗的144～162h時間段，爐水硅含量達到了較穩(wěn)定的水平，其中，＃5號爐爐水硅穩(wěn)定在550ug/l左右，而＃6號爐爐水硅穩(wěn)定在450ug/l左右，也就是說＃6號爐爐水硅剛好達標(biāo)，而＃5號爐爐水硅仍然超標(biāo)，說明B工況的加藥量不能滿足達標(biāo)的要求，需進一步增加加藥量。

C工況開始后，兩臺爐的爐水硅開始繼續(xù)緩慢下降，在試驗的192～210h時間段，兩臺爐的爐水硅都達到了365 ug/l左右，都已經(jīng)達標(biāo)，說明C工況的加藥量能夠滿足達標(biāo)的要求。為了驗證C工況是否是最佳工況，繼續(xù)加大加藥量進行了D工況的試驗。

在D工況，兩臺爐的爐水硅沒有明顯下降的趨勢，兩臺爐的爐水硅穩(wěn)定在330～350ug/l的范圍，加藥量比C工況增加了33%，而爐水硅下降了不到5%，說明在C工況的基礎(chǔ)上繼續(xù)增大加藥量沒有太大必要。

經(jīng)過B、C、D三個工況的對比試驗，說明以該廠水質(zhì)為基礎(chǔ)，能夠使?fàn)t水硅達標(biāo)的絮凝劑添加量為740ug/l。這一最佳加藥比例可能與原水中膠體硅的含量有關(guān)系。該廠在實際運行中就是選用C工況運行，當(dāng)水質(zhì)發(fā)生波動時，也適當(dāng)采取增減加藥量的辦法來確保爐水硅不超標(biāo)。

2.4 膠體硅的隱蔽性

在試驗的各個工況中，檢測到的除鹽水的硅含量都趨近于0，與加藥量沒有對應(yīng)關(guān)系，檢測的到的最大值是3.654ug/l，是合格的。也就是說，在整個實驗過程中，用日常常用的分光光度法檢測除鹽水中的硅含量，并未見有何異常，這主要是因為此方法檢測到的硅為可溶性硅，不能檢測到膠體硅，如果單純從除鹽水中日?？蓹z測到的硅含量分析爐水硅超標(biāo)的原因，很難給出準(zhǔn)確的答案。根據(jù)本工程試驗結(jié)果推斷：在沒有添加絮凝劑的時候，除鹽水中應(yīng)該含有較多的檢測不到的膠體硅，補充到鍋爐后轉(zhuǎn)化成為可檢測的硅。

膠體硅的檢測方法比較復(fù)雜，沒有在線檢測手段，業(yè)界對水中硅的分析方法也在不斷研究和改進，檢測手段受限是導(dǎo)致膠體硅的影響不容易被發(fā)現(xiàn)的主要原因。

3 結(jié)語

在采用高效過濾器加離子交換的電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)中，如果原水中含有膠體硅，那么在高效過濾器前添加絮凝劑是控制爐水硅達標(biāo)的必要手段。另外,絮凝劑的最佳添加比例，可以通過試驗加以確定。

該熱電廠在進行了測試分析后，確定了添加絮凝劑的最佳工況，徹底解決了爐水硅超標(biāo)的問題，鍋爐的補水率由原來的3%降低到1%，發(fā)電煤耗降低1.068g/kWh，達到了節(jié)能降耗的目的。