曹銳杰，韓 煒

（山西臨汾熱電有限責(zé)任公司，山西臨汾041000）

0 引言

“中水”是城市污水經(jīng)處理設(shè)施深度凈化處理[1]后的水（包括污水處理廠經(jīng)二級(jí)處理再進(jìn)行深化處理后的水和大型建筑物、生活社區(qū)的洗浴水、洗菜水等經(jīng)集中處理后的水），其水質(zhì)介于自來水（上水）與排入管道內(nèi)污水（下水）之間，故稱為“中水”。因其自身硬度高、成分復(fù)雜多變的特點(diǎn)，回收應(yīng)用以城市景觀用水和農(nóng)田灌溉為主[2]。本文將城市中水（一級(jí)A）作為開式循環(huán)冷卻系統(tǒng)的補(bǔ)充水，通過采用新型循環(huán)水節(jié)水除垢劑，對(duì)循環(huán)水水質(zhì)指標(biāo)的控制進(jìn)行研究，以拓寬城市“中水”的回用方向。

1 基本情況

1.1 系統(tǒng)情況

山西臨汾熱電有限公司（以下簡(jiǎn)稱“臨汾熱電”）2×300 MW直接空冷供熱機(jī)組，配2×1 065 t/h煤粉鍋爐，尖峰冷卻循環(huán)水系統(tǒng)共有一排4座機(jī)力通風(fēng)冷卻塔，單塔設(shè)計(jì)循環(huán)水量為4 700 m3/h，設(shè)計(jì)進(jìn)塔水溫48℃、出塔水溫33℃，補(bǔ)水為城市中水（一級(jí)A），采用傳統(tǒng)阻垢緩蝕藥劑和殺菌劑處理，排污量大且凝汽器極易出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，導(dǎo)致?lián)Q熱不足，夏季高溫天氣下機(jī)組運(yùn)行背壓高，煤耗增大[3]。

1.2 水質(zhì)情況

補(bǔ)水以城市中水（RO+中水一級(jí)A）1∶1為主，偶爾補(bǔ)充備用水。城市中水（一級(jí)A）水質(zhì)參數(shù)與國(guó)標(biāo)要求（GB/T 50050—2017）對(duì)比如表1所示。

表1 城市中水（一級(jí)A）水質(zhì)參數(shù)與國(guó)標(biāo)要求（GB/T 50050—2017）對(duì)比表

1.3 系統(tǒng)問題及解決辦法

1.3.1 系統(tǒng)問題

城市中水中含有大量的鹽分，總硬度超高，在冷卻過程中不斷地蒸發(fā)、濃縮，凝汽器內(nèi)部容易出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，大大降低了傳熱效率；城市中水中含有大量的有機(jī)物、微生物菌落、分泌物等，在運(yùn)行過程中與灰塵、泥沙形成質(zhì)地松軟的污垢，不僅降低傳熱效率還引起垢下腐蝕，縮短設(shè)備使用壽命；城市中水對(duì)換熱設(shè)備的腐蝕，主要是電化學(xué)腐蝕，產(chǎn)生的原因有設(shè)備制造缺陷、水中充足的氧氣、水中腐蝕性離子（SO42-、Cl-、Fe2+、Cu2+）以及微生物分泌的黏液所生成的污垢等因素[4]，腐蝕會(huì)減少設(shè)備使用壽命[5]，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞設(shè)備[6]。

1.3.2 解決辦法

通過直接投加新型循環(huán)水節(jié)水除垢劑[7]（專利號(hào)：201710887653.X），利用節(jié)水除垢劑中高分子聚合物絡(luò)合水中的鈣、鎂離子，并牢牢鎖住，達(dá)到阻垢的目的；利用節(jié)水除垢劑中活性物質(zhì)的作用，使高分子聚合物逐步絡(luò)合已結(jié)在管壁的垢份，使其慢慢溶解、脫落，達(dá)到除垢的目的；通過節(jié)水除垢劑對(duì)鈣、鎂離子的絡(luò)合和去除性能，使循環(huán)水邊運(yùn)行邊軟化，提高濃縮倍數(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)水的目的；在除垢結(jié)束后，高分子聚合物在系統(tǒng)內(nèi)壁絡(luò)合形成保護(hù)膜，大大延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命；通過切斷菌落的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，達(dá)到抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的目的。

2 運(yùn)行方案

循環(huán)水中氯離子的質(zhì)量濃度控制在700 mg/L以下[8]，滿足國(guó)標(biāo)GBT 50050—2017的要求，依據(jù)氯離子的指標(biāo)控制濃縮倍率在5～6倍運(yùn)行；每臺(tái)循環(huán)水泵出力必須≥80%，以保證凝汽器的水通量；依據(jù)尖峰系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，控制凝汽器出水溫度≤50℃，允許短期內(nèi)超過50℃但不超55℃，時(shí)間不超過1h；每日對(duì)來水和循環(huán)水指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)排污，安排專人負(fù)責(zé)加藥。依據(jù)藥劑廠家提供的節(jié)水除垢劑藥劑性能，第一次投加量為60 g/t（水量以保有水量計(jì)）；前期按30 g/t投加（水量以補(bǔ)充水量計(jì)），后期依據(jù)運(yùn)行參數(shù)逐步調(diào)整，達(dá)到最優(yōu)投加量。新型藥劑投加期間停止原緩蝕阻垢劑的加入，為保證殺菌效果，每周加殺菌劑一次[9]。

計(jì)劃每天運(yùn)行15 h以上，循環(huán)水濃縮倍率＞5倍，實(shí)際運(yùn)行時(shí)控制濃縮倍率在5.5倍左右。

3 運(yùn)行參數(shù)與分析

3.1 循環(huán)水水質(zhì)指標(biāo)走勢(shì)與分析

圖1為濃縮倍率變化圖，圖2為總硬度變化圖，圖3為電導(dǎo)率變化圖，圖4為氯離子變化圖。

圖1 濃縮倍率變化圖

圖2 總硬度變化圖

圖3 電導(dǎo)率變化圖

圖4 氯離子變化圖

本次試驗(yàn)以氯離子比值作為濃縮倍率，最終濃縮倍率穩(wěn)定在5.5倍，節(jié)水、減排效果非常顯著；循環(huán)水總硬度隨濃縮倍率增加而增加，達(dá)到一定濃度后，于6月18日開始逐步下降，7月6日降至40 mmol/L以下，9月2日降至30 mmol/L以下，穩(wěn)定后總硬度在25 mmol/L左右，電導(dǎo)率穩(wěn)定在5 500μS/cm左右，說明藥劑的自軟化性能已經(jīng)體現(xiàn)，大量的Ca2+、Mg2+離子被絡(luò)合后予以去除。

3.2 凝汽器進(jìn)出口溫差走勢(shì)及分析

圖5為1號(hào)凝汽器溫差變化圖，圖6為2號(hào)凝汽器溫差變化圖，圖7為1號(hào)機(jī)端溫差變化圖，圖8為2號(hào)機(jī)端溫差變化圖。

圖5 1號(hào)凝汽器溫差變化圖

圖6 2號(hào)凝汽器溫差變化圖

圖7 1號(hào)機(jī)端溫差變化圖

圖8 2號(hào)機(jī)端溫差變化圖

凝汽器端差會(huì)隨著負(fù)荷、水量、進(jìn)口水溫、環(huán)境溫度等因素變化而變化，9月份系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，1號(hào)機(jī)端差平均值為6.6℃，2號(hào)機(jī)端差平均值為7.9℃，說明藥劑阻垢效果明顯，運(yùn)行穩(wěn)定；2臺(tái)凝汽器換熱溫差基本穩(wěn)定，1號(hào)機(jī)平均溫差為12.69℃，2號(hào)機(jī)平均溫差為18.44℃；1號(hào)凝汽器的運(yùn)行效果明顯好于2號(hào)凝汽器，待2號(hào)凝汽器清洗管束干凈后，隨著換熱效率的提高會(huì)有所改善；1號(hào)機(jī)組9月份平均負(fù)荷為257 MW，背壓12.26 kPa，環(huán)境溫度平均25.87℃，與尖峰系統(tǒng)性能試驗(yàn)報(bào)告十分接近，降背壓效果優(yōu)良；2號(hào)機(jī)組平均負(fù)荷為252 MW，背壓16.95 kPa，環(huán)境溫度平均25.87℃，與性能試驗(yàn)報(bào)告也很接近，降背壓效果良好。

凝汽器分別于5月11日、6月15日、7月31日、10月9日4次打開檢查，均未發(fā)現(xiàn)結(jié)垢、腐蝕現(xiàn)象，人孔內(nèi)無微生物附著、無腥氣味，藥劑的阻垢、抑菌性能顯著。

3.3 腐蝕速率監(jiān)測(cè)

通過在循環(huán)水池內(nèi)掛片檢測(cè)腐蝕速率，結(jié)果如表2所示。由表2可知，新型節(jié)水阻垢劑的加入對(duì)鋼材的腐蝕符合國(guó)標(biāo)要求。

表2 腐蝕速率監(jiān)測(cè)結(jié)果

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

按照9月份的負(fù)荷和1號(hào)機(jī)、2號(hào)機(jī)尖峰實(shí)驗(yàn)報(bào)告綜合能耗影響數(shù)據(jù)，按平均運(yùn)行12 h、總運(yùn)行天數(shù)150 d、煤價(jià)平均350元/t、濃縮倍率5.5倍計(jì)算，采用節(jié)水除垢劑技術(shù)后，節(jié)煤費(fèi)用354.55萬元，用水費(fèi)用125萬元（水價(jià)按2.16元/t計(jì)算），藥劑費(fèi)用134萬元，總節(jié)煤費(fèi)用95.55萬元。同等出力條件下，常規(guī)技術(shù)全年水費(fèi)764.69萬元、藥劑費(fèi)用190萬元，合計(jì)954.69萬元，采用節(jié)水除垢劑技術(shù)后，全年水費(fèi)550.17萬元、藥劑費(fèi)用200萬元，合計(jì)750.17萬元，共節(jié)約費(fèi)用204.52萬元。

5 結(jié)論

通過4月29日至9月30日的運(yùn)行，以城市中水（一級(jí)A）為水源，尖峰系統(tǒng)水質(zhì)指標(biāo)逐步穩(wěn)定，pH值在8.5～9.5之間，濃縮倍率為5.5倍，氯離子控制在700 mg/L以下，通過試驗(yàn)達(dá)到了以下目的。

a）城市中水（RO+中水一級(jí)A）1∶1作為補(bǔ)水水源，使用新型節(jié)水除垢劑能夠穩(wěn)定水質(zhì)，確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。

b）系統(tǒng)端差、溫差基本穩(wěn)定，說明系統(tǒng)無結(jié)垢現(xiàn)象，新型節(jié)水除垢劑的阻垢效果顯著。

c）1號(hào)、2號(hào)凝汽器管板及水室支架所附著的水垢與泥沙混和物基本被沖洗干凈，藥劑除垢效果初顯。

d）通過對(duì)循環(huán)水池掛片的監(jiān)測(cè)，腐蝕速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)標(biāo)要求，藥劑的緩蝕效果顯著。

e）打開人孔后無腥氣味，內(nèi)部無微生物附著物，抑菌效果顯著。

f）濃縮倍率由原來常規(guī)加藥控制時(shí)的2.5倍提高到5～6倍，減少排污，降低用水量，節(jié)水效果顯著。

g）系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間由6 h/d延長(zhǎng)到12 h/d，增加了1倍，有效降低了煤耗，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

h）4臺(tái)4700m3/h通風(fēng)冷卻塔全年所節(jié)約耗水費(fèi)用204.52萬元（水單價(jià)越高，節(jié)約費(fèi)用越高）。

i）節(jié)水28.05%，減排70.06%，城市中水的大量工業(yè)應(yīng)用在節(jié)約水資源及水的綜合梯級(jí)利用上大有潛力，環(huán)保效益十分可觀[10]。