1、中国电力（http:/）浓缩池溢流水循环再利用的技术研究 日期：2005-11-05 来自：河北省电力试验研究所 摘 要：文章对电厂灰水再利用的现状、浓缩池溢流水的冲灰特点与再利用途径做了简要介绍。重点对浓缩池溢流水循环再利用的阻垢技术进行了研究，从试验设计、阻垢剂的性能、现场阻垢试验应用等方面做了论述。关键词：浓缩池；灰水利用；研究；溢流水 1 电厂灰水再利用现状目前，火电厂冲灰系统多数采用水力冲灰，其最大缺点是用水量大并含有多种污染物。随着水资源的日益紧缺，环保力度的加大，以及电力改革促使发电成本的降低，电厂的冲灰系统成为了节水节能、降低成本的主要对象。对冲灰系统的节水改造，目前主要是进行
2、冲灰水的循环利用。在运电厂中，最普遍的灰水循环利用方式有 2 种：一种是灰场水经灰坝、回水泵、回水池返回到厂内进行循环冲灰；另一种是稀浆冲灰到浓缩池，其溢流水进行再次冲灰，浓浆输送到灰场。不论哪种循环运行方式，由于灰与冲灰水都有复杂的理化性质，因此，在循环冲灰过程中，经过不断接触，容易造成循环系统的严重结垢。多年来，针对灰场回水循环系统研究较多，但对浓缩池溢流水冲灰系统的研究较少。2 浓缩池溢流水的冲灰特点浓缩溢流冲灰系统一般流程为：灰浆池灰浆泵 浓缩池（溢流水） 澄清水池冲灰泵灰浆池。经此流程后，灰水比可从稀浆输送的 115120 降至 13 15 ，灰水经浓缩池二级制浆后，浓浆送入灰场，而
3、 6070的灰水经浓缩池澄清后循环冲灰。由于机组运行参数、除尘器型式、除灰工艺流程、燃烧方式、燃煤种类、冲灰原水水质及粉煤灰的理化特性等参数的不同，致使水力冲灰系统的基本状况差异较大，循环利用系统出现的问题也不同，解决方法也不同。如在不同的除尘方式下，浓缩池溢流水的 pH 值可以从 3 到 12，甚至超过 12，波动范围很大，悬浮物（SS）也可从几十到 4 000 mgL ，在处理上差别也很大。3 浓缩池溢流水再利用途径根据浓缩池溢流水的特点，为了解决其 pH 值波动大、SS 范围广、回水利用系统易腐蚀、结垢及堵塞等问题，国内外常用方法有以下几种。a溢流水箱进行隔绝大气处理，即无碳水处理。首先
4、，将回水与冲灰补充水在机械搅拌澄清池中进行混合、反应，然后进入无碳水池，通过无碳水泵进行冲灰。此法投资大，对运行的要求比较严格，且占地面积大，运行维护费用高。b在灰浆泵前加入絮凝剂，即絮凝法。需要庞大的设施，系统的控制和操作复杂，而且絮凝剂的成本也比较高。c对回水管进行磁化防垢，即磁化防垢法。只需在回水管上相隔一定距离安装一组磁化器，即可使原有的垢层松动，同时可防止新垢的生成。但有资料显示，由于其影响因素较多，对该法的评价也众说不一。d在回水池前或回水管中加入阻垢剂，即阻垢剂法。该法具有投资少、易操作且效果明显的优势，但在浓缩池溢流水中的应用研究却比较少。这是因为一般的阻垢剂对水质中 pH 值
5、和 SS 的要求比较苛刻，而浓缩池溢流水的 pH 值和 SS 容易波动。为解决这一问题，通常的做法是先絮凝再阻垢，但这样处理的成本就比单纯阻垢高出几倍，而且已建电厂的场地也是一个制约因素。因此，寻求一种既能适合溢流水特点又具有投资少、成本低的阻垢处理方法就成为浓缩池溢流水阻垢处理的研究方向。中国电力（http:/）4 阻垢技术研究目前用于灰水的阻垢剂有很多种，包括聚羧酸类、有机膦类、丙烯酸类及酰胺类等，但由于每台机组、每个系统都不尽相同，其工况更是变化不定，加之冲灰水和粉煤灰复杂的成分及性质，这些常规的药剂在浓缩池澄清水的处理上效果都不理想。因此，通过实验室的大量摸索和试验，得到一系列含有有机
6、聚合物负离子团的试剂。而据资料显示，某些有机聚合物负离子团常常成为良好的阻垢官能团，在水中能够通过物理或化学作用，吸附碳酸钙的微小晶体，使其无法继续长大，而且这些高分子化合物具有吸附和架桥作用，能将水中的污染物聚集成大的絮体，从而起到絮凝作用，这样，用一种阻垢剂可以同时达到絮凝和阻垢的双重作用。本试验主要根据此类药剂的特点，结合浓缩池溢流水的性质进行试验和技术经济参数的筛选和确定。41 试验设计从冲灰水与干灰接触，经过浓缩池的澄清，到溢流水的循环再冲灰的全过程中，冲灰水与粉煤灰已有了复杂的变化。既有物理性质之间的交互影响，也有化学性质的变化。随着运行条件等方面的改变，冲灰水与粉煤灰的理化性质又
7、会随时发生变化。因此，将溢流水再利用试验分为 2 部分完成，即阻垢剂性能试验和现场动态试验。前者主要进行最佳药剂的筛选及阻垢效果的试验，后者完成现场条件下的阻垢效果试验以及最佳加药参数和腐蚀试验等。411 阻垢剂性能试验粉煤灰取自电厂除尘器下的干灰，冲灰水为电厂的冲灰原水。将干灰和冲灰原水按照一定的比例进行混合振荡和静置，振荡操作模拟实际冲灰过程中的灰水剧烈接触过程，静置过程模拟灰水在浓缩池中的灰水状态，静置后的澄清水水质模拟浓缩池溢流水的水质。4111 阻垢剂分散和沉降速度试验由于浓缩池的工作原理是按照粉煤灰和冲灰水的基本参数，在一定的设计条件下，在 152 h 内灰水分离，上部的澄清水进行
8、二次冲灰，下部成为浓浆输送到灰场。如果对溢流水进行处理，不能影响二次冲灰后的灰水分离。这样既提高了溢流水的循环比例，又加速了浓缩池的灰水分离速度，从而提高溢流水的质量。选择某电厂除尘器下的干灰，与冲灰原水按照 110 的比例混合，分别加入 5 mgL 的不同药剂，经过 1 h 的振荡后，从目测现象结合 SS 的测试结果（见表 1）可以看出，有 4 种灰水分离较快。其中，YJ1 和 YJ6 阻垢剂加入以后，灰水能较快分离，但上部溶液中有悬浮状的灰粒存在（上层漂浮的漂珠除外），这种现象不利于浓缩池的工作，系统容易发生堵塞；YJ4 阻垢剂在一定时间后上部溶液基本呈透明状；YJ2 阻垢剂加入以后，经
9、10 min 静置即明显分层，30 min 时上部除漂珠漂浮外，溶液呈无色透明状。中国电力（http:/）4.1.2 阻垢性能评定本试验采用阻垢率指标，（C 阻C 未）（C0C 未）100 式中 C 阻 某阻垢剂在一定剂量下水中 Ca2浓度；C 未未添加阻垢剂时，水中 CaCO3 充分沉淀后残留的 Ca2浓度；C0试验用水中 Ca2的初始浓度。按照与 4111 中相同的操作，以 110 的灰水比配制溶液，选择 YJ2 和 YJ4 2 种阻垢剂，分别加入不同剂量，振荡和静置一定的时间，测定不同剂量下的阻垢率，结果见表 2。当阻垢剂剂量为 05 mgL 时，YJ2 的阻垢率为 92，而 YJ4 的
10、阻垢率明显偏低；其它剂量下，2 种阻垢剂的阻垢率相差不大。从技术经济方面考虑， YJ2 在 05 mgL 时能达到满意的阻垢效果，并且在 0550 mgL 范围内阻垢率变化不大，有利于现场的运行操作和条件控制，不会因药剂量要求的苛刻而影响处理效果。 考虑到每个电厂机组的灰水水质及粉煤灰的差别，在进行以上试验的同时，还进行了试验水质的 pH 值变化、各种碱度的变化规律等测试项目。412 现场动态试验根据电厂的浓缩池溢流水循环再利用的流程及基本运行条件，设计制作了一套进行现场动态模拟试验的装置，由灰水箱、溢流水箱、补水箱、电动搅拌器、流量计、监视管等组成。所有箱体均涂有防腐层，监视管和流量计由有机
11、玻璃构成，可以挂装腐蚀试片和观察试验状况，各部件之间用法兰连接。装置流程见图 1。中国电力（http:/）试验用灰水直接从现场灰沟中抽取，并且按照 60的回收比例，用冲灰原水和干灰不断补充和调整，以保持灰水箱中的灰水比为 110。在装置连续运行前，将腐蚀试片放入监视管中，并预先干燥和称重。将灰水流速控制在 2 ms 循环运行，每隔一定时间测试循环水中 Ca2等项目。分别进行不加阻垢剂和加入不同剂量阻垢剂的动态试验，结果见表 3。从表 3 可看出，YJ2 的剂量从 0520 mgL 都有很好的阻垢效果；且加入 YJ2 的水中，SS 明显降低，说明 YJ2 具有一定的絮凝作用，这一点对溢流水的回用
12、非常有利。对阻垢剂的试验不但要测试不同加药量下的阻垢效果，同时所选药剂是否会对管道造成腐蚀及腐蚀速率的大小也要经过试验确定。选择与现场溢流水回用系统的管道及阀门等部件相同的材质，进行标准试片的加工并试验。在溢流水箱中加入0.5 mg/L 的 YJ2，按照动态试验的相同操作和控制参数，循环运行 72 h 后，取出试片进行处理，在与试验前相同的环境下干燥称重，计算腐蚀速率, 见表 4。结果显示两种材质的腐蚀速率小于标准（碳钢的腐蚀速率要求小于0.125 mm/a）的要求。 中国电力（http:/）42 试验结论通过试验，确定 YJ2 阻垢剂在 05 mgL 时可达到 95的阻垢效果，在阻垢的同时还具有絮凝作用，且对系统没有腐蚀的威胁。低剂量的运行使系统的加药成本较低，经济效益高，有利于现场的推广应用。5 结束语浓缩池溢流水在回水循环利用过程中极易结垢，尤其是对采用静电除尘的电厂，灰水 pH值很高。用阻垢剂处理成本低，处理每 t 水的加药成本约 0015 元，远低于其它途径的处理成本，而且操作简单，处理效果显著，是一种节约水资源、降低发电成本的有效途径。
