燃煤电厂灰水闭路循环系统防垢技术—活性晶种与惰性晶种混合防垢法

1、燃煤电厂灰水闭路循环系统防垢技术活 性晶种与惰性晶种混合防垢法笈电厂 /中国电力 1994年第 9期7l1 前言燃煤电厂灰水闭路循环系统防垢技术 活性晶种与惰性晶种混合防垢法 西安热工研究所查查 :7 缸 f 燃煤电厂灰水系统结垢一直是困扰电厂安全经济 运行的难题 .随着电厂容量的增加 ,节水与环保要求提 高 ,越来越多的电厂采用灰水闭路循环系统 I 这样 , 除 原已存在的结垢问题外 ,又带来一些新的问题 :如返回 水 （厂区浓缩池溢流水 ,有时也可能是灰场返回水 ）泵 与管道结垢 ,冲灰水喷嘴堵塞 ,厂区稀浆输送系统结垢 更趋严重等问题 .由于需要定期酸洗或人工除垢 ,灰水 闭路循环系统的

2、应用受到阻碍 ,迫切需要一种经济可 行的防垢方法 .针对灰水闭路循环系统结垢问题 ,西安热工研究 所提出了采用活性晶种与惰性晶种混合防垢法的技术 方案 ,即利用灰水中已存在的物质 .采取不加药的方 式,消除灰水结垢趋势 .几年来 ,经过实验室机理研究 , 影响因紊和条件试验及模拟试验与现场中间试验 ,证 明该方案切实可行 ,是一种科学 ,合理 ,经济的防垢法 . 2灰水系统结垢原因分析 对于水力除灰系统 ,粉煤灰中碱性物 （主要是恬性 氧化钙)的溶出,使灰水 pH 值升高,ca浓度增大 .当 冲灰补充水及其它途径带入系统的碳馥盐达到一定浓 度,使 CCa?(c0;一乘积超过 CaCO 的艋界过

3、饱和 瑾时,CaCO;结晶(沉积)过程发生 ;沉积在粉煤灰颗粒 上的 CaCOa被带到灰场 ,沉积在输灰管道上的 CaCO 成为垢 .对于灰水坷路循环系统 ,由于多次循环 ,冲灰水属 于高 pH 值,高 ca蚪音量,高含盐量 .CaCO沉积趋势 取决于进入灰水系统的碳酸盐浓度由于高 pH 值条件 下灰水吸收 CO 不可忽视 .CO 也是导致结垢的原因 之一 .综上所述可知 :灰水系统结垢的根本原因一是粉 煤灰中碱性物溶出 ,一是带八系统的碳酸盐的存在 .5 解决灰水系统结垢问题的技术关键 要消除结垢 ,就要消除结垢的条件 ;从上分析可 知:要么消除系统中 ca什的来源 I 要么消睬碳酸盐的来

4、源 .由于活性氧化钙的溶解是一个持续的过程 ,存在于 整个灰水运行过程中 ,因此 ,在水力除灰条件下是不可 能经济合理地消除 ca的来源的 .这样,防垢的根本出 发点就是研究如何有效地消除系统中的碳酸盐 .灰水 系统中碳酸盐的来源一般有 :(1)冲灰补充水中的 HCO. 冲灰补充水通常为循环冷却水 ,也可能为工业 用水由于补充水量大 (闭路循环中补充水率 2O 以 上),因此 .补充水中的 HCO成为冲灰系统碳酸盐的 主要来源 .(2)杂排水中的碳酸盐 .轴封冷却水 ,地面清 洗水 ,一些工业废水与厂房排水一般排入冲灰系统 ,水 中碳酸盐随之进入灰水系统 .通过合理管理 ,改造 ,可 使这部分

5、杂排水归入冲灰补充水中 .(3)空气中 CO 的 溶入.灰水系统中凡与大气相通的地方都成为碳酸盐 的来源 .pH 值较高的灰水 ,CO 吸收问题不能忽视 .灰 水闭路循环系统中 ,主要吸收区为浓缩池表面 . 从上分析可知 :解决灰水系统结垢问题的技术 关键为 :(1)消除冲灰补充水 (含杂排水 )中的碳酸盐 (2)消除回用灰水中的碳酸盐 (包括由于 CO:吸收带入 的碳馥盐 ).4活性晶种与惰性晶种混合防垢法4.1 防垢原理 在过饱和溶液中 .通常认为 CaCOs的结晶过程由3 步组成 :(1) 临界离子群形成 ,(2)晶榱形成 ,(3) 晶体 长大过饱和度的存在 ,是其结晶过程的驱动力 晶核

6、 的数量与效率确定了晶体成长速度具体来说 :如果溶 液是单纯由 Ca 抖,c0;一离子组成 ,则在临界过饱和浓 度条件下 ,经过一个适当诱导期后 ,临界大小的离子群 在溶液中形成并组成晶核 (均相晶核生成 ),从而使 ca COa晶体长大 .但如果在同样过饱和溶液中外加入晶 种,且该晶种晶格间距与溶液中 Ca 抖,c0;离子结晶 时晶格间距相似 ,则舍使 Ca,c0;一结晶 _过程能垒降 * 参加研究工作的连有剜明 ,蒜云蒲等同志 妊求 葶新72 中国电力 1994年第 9 期低 ,导致异相晶核与均相晶核同时生成 ,增加晶核数 量 ,提高 CaCOs的结晶速度 .因此,本防垢法的原理可概括为

7、;通过引 晶种的 方法 ,增加溶液中晶桉的数撼 ,降低 Ca!,c0;一结晶过 程能垒 ,提高结晶速度从而使溶液过饱和度降低到台 理水平4.2 防垢处理流程根据前面的论述 ,解决灰水乐统结垢问题的关键 在于消除冲灰补充水与溢流水中的碳酸盐 ,该防垢法 灰水处理流程示于圈【 ;田 1 灰水处理泣穆 通过选定合理的蕊水处理反应器参数 ,使冲灰补 充水中碳酸盐被消除的同时 ,也能消除回用藏水中的 碳酸盐 .另外 ,在特殊条件下 ,也可专门掰米牡理回 灰水,以消除高 pH 值条件下 Co:吸收带的碳酸盐 .4.5 中间试验 在一总装机容量】 200MW 的大型燃煤电厂 ,进行 了本防垢法的中间试验 .

8、该厂灰渣处理采用水力冲藏 , 浓浆输送 ,溢流水回用的闭路循环系统 ,由于粉煤灰中 活性氧化钙含量较高 （一般为 0,7 O.8）,灰水系 统结垢严重 （年结垢速度为 3060mm）.因为灰水闭路 循环,灰水 pH值高（12.0左右）,Ca高（2Ommol/I 左 右）,古盐量高 （导电度 2000s/lm 左右）,结垢趋势也 高（:Ca?（COlj910）.在该厂进行中间试 验 ,可以考察苛刻条件下本防垢法的实用性与经济性 , 同时,也是为该厂灰水系统防垢改造工程提供设计依 据 .l 申问试验规模为每小时处理灰水量 51,中间试验系 统见图 2.中间试验结果如下 :（1）处理后灰水同处理前相

9、 比:冲灰朴充水碳酸盐降低 15 倍以上,回用灰水碳酸 盐降低 5 倍左右.从而使处理后灰水结垢趋势大大减 弱,（2）灰水处理前后挂片结果表明处理后灰水结垢 速度降低 15 倍以上 .（3）割管检查表明 :处理后灰水结 垢速度为 0.6mm/Y,处理效果良好 .4.4 防垢技术特点4.4.1 在整个灰水处理过程中不需加药 ,除灰水处理 苎不i.1 符号 囝 2 中同试驻统 反应器在启动时需投入少量晶种外 ,运行中需定期排 出沉淀物 .4.4.2 从解央灰水系统结垢的本质原因出发 , 大大降 低丁世理后坎承结垢趋势 ,使整十灰水系统结垢速度 大大降低 .与加阻垢剂等加药法有质的区别 .4.4,5 解决了冲灰补充水朴人点的问题 .可有效地防 止发生在补水点局部过饱和度大 ,结垢严重的难题 ; 4.4,4可以解决高 pH 值,高 ca抖条件下,空气中 COz 的吸收带来的结垢问题 .4.4.5 运行堆护简便 ,运行费用低廉 .4.4,6 运行实践表明 ;水量与水质在一定范围波动 时,对本防垢法的处理效果影响轻微4.5 影响防垢的主要因素 影响防垢的主要因素有 :(1)品种种类与单位重量 表面积;不同灰水水质 ,所用品种种类不同 l(2)搅拌强 度(3)反应时间;(4)晶种浓度 ;(5)灰水水质.4.6 本防