李忠秀

(中國華電集團(tuán)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(zhì)合格是關(guān)系到火力發(fā)電廠機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(jī)械除鹽工作的正常穩(wěn)定運(yùn)行,保證長周期、高質(zhì)量地生產(chǎn)出充足的機(jī)組補(bǔ)給水;反之,澄清池出水不合格,會(huì)直接影響機(jī)械除鹽設(shè)備的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,使運(yùn)行周期縮短,造成酸、堿耗的增加,使補(bǔ)給水水質(zhì)劣化,汽輪機(jī)、鍋爐內(nèi)部部件出現(xiàn)腐蝕、積鹽和結(jié)垢現(xiàn)象,從而降低機(jī)組發(fā)電量,影響機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。所以,要想保證熱力系統(tǒng)中的設(shè)備在良好狀態(tài)下運(yùn)行,就必須加強(qiáng)水處理工藝,提高機(jī)械攪拌澄清池的出水質(zhì)量。

1 機(jī)械攪拌澄清池的設(shè)計(jì)出力及技術(shù)指標(biāo)

(1)機(jī)械攪拌澄清池的設(shè)計(jì)出力為200t/h。

(2)機(jī)械攪拌澄清池處理后達(dá)到的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為:濁度﹤5FTU。

(3)通過對(duì)補(bǔ)給水的澄清處理,出水合格率達(dá)到最佳效果,完全達(dá)到機(jī)械除鹽用水的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

2 機(jī)械攪拌澄清池的結(jié)構(gòu)與原理

2.1 機(jī)械攪拌澄清池工作原理

原水通過進(jìn)水管進(jìn)入截面為三角形的環(huán)形進(jìn)水槽,通過槽下面的出水孔或縫隙均勻地進(jìn)入澄清池的第1反應(yīng)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(yīng)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(yīng)室,在這里進(jìn)行凝絮長大的過程。然后,水流經(jīng)設(shè)在第2反應(yīng)室上部四周的導(dǎo)流室(消除水流的紋動(dòng))進(jìn)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(jīng)過分離室上部的斜管(延長水流途徑,有利于細(xì)小凝絮物沉降,進(jìn)一步提高出水水質(zhì))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(yīng)加在澄清池原水進(jìn)水管上,機(jī)械攪拌澄清池結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 機(jī)械攪拌澄清池結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 機(jī)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(huì)自動(dòng)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(zhì)有關(guān),特別是與其顆粒大小有關(guān)。顆粒越小,沉降越慢,當(dāng)它們達(dá)到膠體的大小時(shí),已不會(huì)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(xué)藥品(以硫酸鋁為例),使水中的膠體與藥品發(fā)生物理化學(xué)作用,在較短的時(shí)間內(nèi)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(wǎng)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(dāng)氫氧化鋁形成膠體時(shí),會(huì)吸附水中原有的膠體雜質(zhì),這是混凝處理,能起到除去水中膠體雜質(zhì)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(jié)在一起并析出。

2.2.3 表面接觸作用

當(dāng)水中懸浮物較多時(shí),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(wǎng)捕作用

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

3 影響出水質(zhì)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(huì)稍有降低,它對(duì)混凝過程的影響很大。

3.1.1 pH值對(duì)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(huì)促其溶解,使水中殘留的鋁含量增加。通過試驗(yàn)得出,pH值在5.5～7.5時(shí),水中殘留的鋁含量都很少。

3.1.2 pH值對(duì)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(guān),特別是與氫離子有關(guān)。所以,pH值對(duì)Al(OH)3膠粒的帶電性能有很大影響。試驗(yàn)證明,當(dāng)pH值在8附近時(shí),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(duì)水中有機(jī)物的影響

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

3.1.4 pH值對(duì)膠體凝聚速度的影響

膠體的凝絮速度和其電位有關(guān),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(dāng)電位為零,即達(dá)到等電位點(diǎn)時(shí),其凝聚速度最大。

3.1.5 解決方法

通過試驗(yàn)論證,找出它的最佳pH值,以鋁鹽為例,通過多次試驗(yàn)測得出的結(jié)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(duì)混凝的效果影響很大,尤其是鋁鹽。當(dāng)水溫太低時(shí),產(chǎn)生的凝絮細(xì)而松,水分較大,沉降很慢,所以效果差;溫度過高時(shí),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(shí)凝絮物反而會(huì)上浮,導(dǎo)致水質(zhì)變差。通過反復(fù)試驗(yàn),證明水溫控制在25～30℃最好;同時(shí),還要注意溫度變化不要過大、過頻繁,溫度變化一般應(yīng)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(shí),應(yīng)由快到慢,使水中混凝劑由開始就充分混合,及時(shí)與水中的雜質(zhì)起作用,在攪拌機(jī)的攪拌下得到充分混合。攪拌機(jī)的速度應(yīng)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(zhì)和水充分混合,一般應(yīng)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(xué)反應(yīng)中形成正負(fù)電解質(zhì),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(dá)不到最佳效果;如果加入量大會(huì)使出水中鋁離子含量增加,呈酸性,對(duì)下一步的除鹽設(shè)備工作造成不良影響。因此,凝聚劑的加入量應(yīng)根據(jù)水質(zhì)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(zhì)、泥沙量及浮游生物較多,水的色度大,應(yīng)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(zhì)少,泥沙量少,色度也小,凝聚劑加藥量應(yīng)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(huì)使水中懸浮物、泥沙、雜質(zhì)和浮游生物沉積下來,由于時(shí)間的作用,池中泥渣層會(huì)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(zhì)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(yīng)及時(shí)排掉,保證泥渣活性和新鮮。通過沉降比試驗(yàn)得出,一般情況下,第1反應(yīng)室的泥渣位控制在20%～30%,第2反應(yīng)室的泥渣位控制在15%～20%。保證泥渣活性是因?yàn)樗涝?、腐渣中含有微生物和?xì)菌較多,在適當(dāng)溫度下易于繁殖,對(duì)下一步的除鹽設(shè)備中樹脂有污染,導(dǎo)致出水差,而且進(jìn)入汽輪機(jī)、鍋爐內(nèi)部部件后易產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象,影響機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。解決的辦法就是通過沉降比試驗(yàn),定期進(jìn)行排查。當(dāng)渣位低時(shí)可以人工制造泥渣,調(diào)整渣位的高低。泥渣同時(shí)具有接觸介質(zhì)的作用、吸附作用和催化作用,泥渣在凝絮過程中起到結(jié)晶核的作用,所以要控制好泥渣的渣位,特別是夏季更應(yīng)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(xì)小凝絮得到充分沉降。加裝斜管的澄清池應(yīng)定期對(duì)斜管進(jìn)行清洗,以防管壁長時(shí)間掛垢影響出水,一般應(yīng)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(shí)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(zhì)較多時(shí),為了達(dá)到更好的混凝效果需加助凝劑;另外,澄清池初啟動(dòng)時(shí),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(dāng)凝絮的骨架材料。

4 結(jié)論

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

(2)機(jī)械攪拌澄清池出水合格率完全達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。出水濁度最佳時(shí)可小于1.0FTU。

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

今后如能將這一方法應(yīng)用到大型機(jī)組的補(bǔ)給水的預(yù)處理過程中,相信也將達(dá)到同樣的效果。澄清池調(diào)整的方法和途徑很多,需要深入仔細(xì)地研究,運(yùn)用科學(xué)方法反復(fù)試驗(yàn)論證,找出更方便、更快捷、更經(jīng)濟(jì)的解決方法和途徑。

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