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1、目 录1我国火电厂循环冷却水处理技术的发展罗奖合等 12采用膜脱盐法的循环水处理工艺研究吴仕宏 43火力发电厂用水处理药剂的现状综述田 利等 84循环水弱酸处理系统改造后的运行分析杨敬佩 155阻垢技术在电厂中的应用郝润生 186弱酸树脂处理条件下的高浓缩倍率循环水处理许立国等 237火力发电厂循环水节水与防垢防腐的实践张丽华 28我国火电厂循环冷却水处理技术的发展罗奖合1 李营根1 郭怀保2（1国电热工研究院，陕西西安 710032；2苇湖梁发电有限责任公司，新疆乌鲁木齐830002）摘 要 介绍了电力体制改革后我国火电厂循环冷却水处理技术面临的主要问题和今后的研究和发展方向。关键词 循环水
2、 结垢 腐蚀 浓缩倍率 药剂 配方五大发电集团公司的成立，发电企业将实行“厂网分开、竟价上网”的方针，发电企业的生产将以节能降耗来降低发电成本，增强上网电价的竞争力。做好火电厂循环水处理工作，对于降低发电成本有着重要的作用，因为循环水处理的目的，就是防止冷却系统中的重要设备凝汽器、冷却塔中形成水垢、粘泥和发生腐蚀，垢和粘泥会降低凝汽器的导热系数，造成冷却塔水流短路，降低水的冷却效率，提高凝汽器进水温度，增加系统的水流阻力，降低冷却水的流量，也会导致凝汽器真空降低，汽耗增加，使得燃料消耗量增加；结垢严重时，真空过低，还会限制汽轮机出力。另外停机清洗和更换冷却塔填料，要耗费大量的人力、物力及财力。
3、凝汽器铜管的腐蚀，会造成大量的贵金属损耗；同时会导致管子的破裂和穿孔，使凝汽器出现泄漏，情况严重或处理不当时，将造成锅炉水冷壁管的大面积爆破，经济损失严重。此外，由于“水资源法”的实行，火电厂取水从不收费到收费，有些地区还加收排放费，因此水费以后将是火电厂经营中一笔很大的支出。由以上的叙述不难看出，火电厂的循环水处理与发电成本有着密切的关系，做好该项工作，对提高火电厂的经济效益十分重要。1. 当前火电厂循环冷却水处理技术面临的主要问题1.1水资源日益紧张我国水资源人均拥有量为2200m3，只有世界平均水平的1/4，属缺水国家。且有限的水资源分配很不均匀，81%分布在长江流域及其以南地区。目前我
4、国一方面水资源紧张，另一方面却又在大量浪费水资源。火电厂是工业用水大户，其耗水量约占工业用水量的20%左右。在缺水的北方地区，水资源严重不足，使火电厂的建设规划和运行受到限制，因此节约用水已成为当务之急。据有关资料统计，我国凝汽式火电厂（采用冷却塔和水力输灰）的耗水率为1.64m3/(sGW)，与国外水平0.7m3/(sGW)0.9m3/(sGW)差距较大，说明我国火电厂节水潜力很大。目前经原国家经贸委批准的单位发电量取水量标准已正式实施，其目的在于限制火力发电厂生产单位电量需要从各种水源提取的水量，具体如下：采用循环冷却供水系统时，单位发电量取水量定额，在单机容量300MW时为4.80 m3
5、/(MWh) ， 在单机容量300MW时为3.84m3/ (MWh)， 当前全国达到这一标准的火电厂还不到30%，因此节水空间巨大。火电厂全厂用水的比例约为：循环冷却水系统补给水50%80%，水力输灰用水20%40%，锅炉补给水2%4% 。因此，火电厂节水工作的重点应放在优化冷却水和冲灰水系统的设计和运行，尽可能减少循环冷却系统的排污，提高循环冷却的浓缩倍率，可取得良好的经济效益。但浓缩倍率的提高，会使结垢和腐蚀等问题更加突出，同时对循环水处理技术也提出了更高的要求。 1.2 环境保护的要求更为严格进入21世纪以来，以环保为主题的绿色能源声势日高，为了保护水资源水质，减少工业排放废水及污水对水
6、体造成的危害，环境保护对火力发电厂排放水量和水质提出了严格要求，就排放水量而言，将对火力发电厂这类排水大户超标排放施以巨额罚款，也就要求火电厂大幅度提高循环冷却的浓缩倍率，减少冷却系统的排污水和相应排污费用；这无疑增加了循环水处理的难度。就排放水质而言，对涉及循环水药剂处理的一些关键指标提出了新的要求，如排放水中P的含量应小于0.5mg/L，这必将限制某些循环水处理药剂的使用，如目前广泛使用的有机磷系药剂。迫使火电厂循环水处理寻求高效环保型药剂处理技术。1.3源水水质不断恶化由于干旱、开采过量、不断污染使得水资源水质不断恶化，已经给循环水处理带来了许多难题，也增加了处理费用。更有甚着，由于水体
7、严重污染，个别电厂已出现了采用的地表水水质劣于一般二级城市污水水质的状况，无法以常规循环水处理技术解决系统出现的问题。循环水补水水质逐年恶化和缺水地区越来越多采用城市污水等其他再生水源，加之浓缩倍率的提高，凝汽器管的腐蚀问题会变得突出起来，也会面临在生产、运输、储存、安装、婴儿期及正常运行时采用何种科学合理的保护方式和技术措施。1.4 我国火电厂循环水处理，计量仪表不全，自动化水平落后，与发达国家相比差距很大。如美国NALCO、BETZ 和日本栗田公司都开发了在线监测的自动加药系统，能控制循环水系统中的药剂浓度在目标管理范围内，从而达到平稳操作，使药剂发挥最大作用和节约用药的目的。1.5 按照
8、目前采用循环水补水水质特点和趋势，石灰处理系统的有关问题还未完全解决，弱酸处理的初投资和运行成本还比较高。面对复杂多变的补水水质，先进和经济的外部处理技术储备还不足。2. 火电厂循环冷却水处理技术的研究方向今后随着采用的循环水补水水质的变化特点，依照循环水系统节水幅度和处理成本的关系，综合分析认为，将浓缩倍率提高到5（多数工业发达国家的火电厂，浓缩倍率约为46）左右是适宜的，但按照目前实际的需要和可能，近期内各火电厂应以大于3为控制目标。要达此目的，为了解决上述面临的问题，对火电厂循环冷却水处理技术的研究方向提出如下建议：1）完善外部处理方法。根据我国天然水碳酸盐硬度高的特点和国外的先进经验，
9、应开发技术先进、投资和运行成本较低的外部处理方式。重点在于逐步完善和解决国外（如德国）已使用成熟的石灰处理系统的有关问题，如高纯度石灰粉的供应和系统设备磨损。回收冲灰水作为循环水补充水，利用粉煤灰中游离CaO来处理补充水，这一设想也值得研究和探讨。进一步研究降低弱酸处理的初投资和废液排放量较大和铜管腐蚀较严重等问题。如采用部分弱酸处理；应用双流床；以移动床代替固定床；添加合适的缓蚀剂等。 采用旁流过滤（以大理石为滤料）稳定剂联合处理，可除去碳酸钙的过饱微晶粒，从而降低循环水的碱度、pH值和碳酸钙的过饱和度，是一个提高浓缩倍率的有希望的方法。2）开发新型水质稳定剂和高效复合配方。对于已投产的电厂
10、，为了达到浓缩倍率大于3这一目标，建设完善的外部处理系统，目前难以作到，鉴于加药处理的优点，开发新型水质稳定剂和高效复合配方、完善和深化药剂处理是今后努力的方向。近年来，国外开发的新型水质稳定剂以多元共聚物为主，如美国Calgon、Nalco、Betz和Rohm & Hass等公司在开发有机磺酸/不饱和羧酸二元共聚物的基础上，又向含磺酸、羧酸和瞵酸基等官能团的三元或多元共聚物发展，这些药剂都有极强的分散作用，其复合配方更加适合苛刻条件下的水质处理，钙硬可达2000mg/L，浓缩倍率在68间。此外具有特种结构和特种性能的阻垢分散剂开始出现，如二乙烯三胺五甲叉膦酸（PAPEMP），更适合超高硬度和
11、碱度的水质处理。这些新型药剂的开发应用，可在水质较差时不辅加硫酸，单加稳定剂就可达到防垢目的。此外，在药剂研究方面，还应开发和推广符合环保要求的无P、N高效水稳剂。研究由目前的控制腐蚀速率到对铜管几乎无侵蚀的复合配方。3）加强凝汽器管防腐技术的研究。铜管目前仍是普遍使用的管材，循环水补水水质的逐渐恶化和浓缩倍率的提高，使铜管防腐技术的研究更加迫切，除严格控制铜管的出厂质量外，尚需加强对运输、储存、安装、婴儿期过程的管理和监督，如安装前进行电化学检测评定等，采用的保护方式和技术措施应规范化、导则化；研究新的FeSO4成膜工艺和技术，保证运行和停机时成膜质量，特别是状态检修技术的应用，运行中成膜工
12、艺及质量将变得尤为重要；复合配方中添加的缓蚀剂，要既能在洁净的铜管上起到防腐作用又能在有赃物的铜管上达到保护和修补膜之目的；在运行中对铜管的腐蚀类型和状况进行准确的在线检测，如采用凝汽器铜管腐蚀在线检测仪，这对于及时掌握腐蚀变化，采取有效措施，保护铜管和延长平均寿命（我国为10年，某些发达国家可达40年）有实际意义。此外，机组停运期间，铜管内的湿气和积水易造成铜管斑蚀、点蚀，要研究和重视可靠的防腐措施。还应积极研究不锈钢管（包括价格低廉的低合金钢）的应用问题。4）三级处理后的城市污水作为循环水补水的研究。由于淡水资源日益紧张，将城市污水经处理后，回用于火电厂循环冷却系统的情况将会不断增加。但循
13、环水中含有氨氮和硝酸盐及细菌、微生物等，加之受其他因素的影响，会带来的以下问题：循环水铜离子含量明显上升，使得腐蚀速率严重超标；细菌总数大大增加，粘泥生成量增加；硝化反应的良好进行，造成循环水的pH值异常降低；降低了氯的杀菌效果。要解决这些问题应该研究是否要在电厂中增加某些处理设施，如曝气吹脱装置、氧化沟、旁流过滤设备等和选择何种材质的凝汽器管。5）探索其它杀菌剂的应用。我国火电厂主要采用氯作为杀菌剂，随着城市污水回用的增加，源水呈有机物强烈污染的情况增加，循环水采用稳定处理时，水的pH较高，这些都要求我们探索其它杀菌剂的应用。如臭氧，它具有以下优点：杀菌效果良好；不受pH值的影响；又是一个好
14、的粘泥剥离剂；不与氨反应，因而在有机物污染严重，含氨高的水中也可很好地发挥杀菌作用；杀菌时形成的副产物危害小，有利于环境保护。6）加强自动控制技术的应用。在研究开发、数据处理、现场监测、在线分析和配方选择等方面，应广泛应用自动控制技术，加药处理具有投资少、操作简便的优点，目前大都采用人工配制、投加的方式，实现与循环水相关水质指标和腐蚀状况建立内在关系的闭环控制自动加药，消除人工加药的误差，提高药剂处理的控制水平，将会对冷却系统防垢防腐起到积极作用。 7）运行中除垢技术的研究。目前由于单机容量较大，停机除垢会影响整个地区的供电，并给电厂带来很大的经济损失，因此应研究运行中除垢和粘泥等附着物技术。
15、8）目前我国电力系统所用的循环水处理药剂，80%以上是小型乡镇企业和个体企业生产，这些企业由于技术力量薄弱，管理水平低，产品质量不稳定，目前产品的合格率（9种常用的182个样品，合格率为67%）和实际使用情况表明，对循环水处理药剂实施定点和集中生产的必要性。参考文献1 高秀山，杨东方，火电厂循环冷却水处理中国电力出版社，20012 周国定，吴一平，凝汽器铜管表面状态的电化学评定.中国电力，2001采用膜脱盐法的循环水处理工艺研究吴仕宏 北京大唐发电股份有限公司（北京）摘 要 通过分析电厂水务管理工作的衡量尺度及现有循环水处理工艺技术存在的一些问题，提出采用膜脱盐法处理循环水排污水的必要性，并就
16、此介绍了近年来在膜处理循环水排污水技术方面所做的工作，介绍了膜处理循环水排污水的主要处理系统及研究关键点。关键词 膜处理 循环水 排污水 研究1. 问题的提出火电厂的节水工作是一个综合的水务管理过程，涉及到火电厂锅炉、汽机、化学、水工、环保等各个专业，而节水工作实施的关键是水务管理工作到位。电厂水务管理工作一般有三方面内容：水源取水量；全厂水的重复利用率；各项节水技术研究应用。全厂水耗如能达到0.6-0.7/1000MW的全国先进水平，水的重复利用率至少在95%以上，最好达到98%，并通过研究，采取了各种先进的节水措施，这就是水务管理工作搞好的尺度。这三方面工作做不好，谈不上节水工作，更谈不上
17、实现“零排放”。火电厂实施节水措施，开展节水工作，这是水处理行业和发电业的发展方向。但是否实施零排放，不在于水处理技术，在技术上实施零排放是可以办到的，而在于节水的潜力和经济合理性。如投巨资只取得较小的节水效果，经济上是不合理的，在目前形势下，没有必要，对企业对国家不利。实施零排放的必要性要和全厂的水务管理工作、本地的水源水质水量水价、水处理设备成本的降低及环境因素综合考虑。由于地区水资源的日益匮乏，加上广泛深入的节水宣传和大量细致的节水技术研究，目前，一些节水工作在各个电厂中实施是没有问题的，许多节水措施在电厂中已实施多年，如降低灰水比，减少冲灰水用量，甚至采用干除灰，冲灰不耗水；布设水处理
18、系统，回收再利用生产、生活废水；采用加酸加复合水稳剂，或其他软化方法，将循环水浓缩倍率提高到2.5-3倍，有些水源水质较好的电厂循环水的浓缩倍率可以再高些，以降低循环水用水量，等等。然而，仅完成这些方面的基本节水工作是远远不够的，与上述水务管理工作的尺度距离较大。循环水耗水是电厂用水大户，水源取水的80%左右水量是用作为循环水的补充水，因此，火电厂的节水研究重点应放在进一步提高循环水浓缩倍率，降低循环水用水量。2. 现有循环水处理工艺分析除靠近江河湖海的电厂，由于这些电厂的水资源比较丰富，循环水一般都采用贯流冷却方式外，全国绝大多数电厂基本都是采用敞开式密闭冷却系统。现在运行着的敞开式密闭冷却
19、系统总是采取一定的处理措施，来提高循环水浓缩倍率，以降低补水量，节约用水。概括起来，目前的处理方法有以下两种：一种是降碱度方法。加酸是一个传统的老方法，一般是通过向循环水或其补冲水加入硫酸。在给定的循环水浓缩倍率下，将循环水的碱度降到极限碳酸盐值以下。这一方法工艺简单，控制容易，目前相当一部分电厂都采用这一方法。采用石灰沉降或弱酸离子交换树脂处理循环水补充水，其原理同加酸处理，目的也是降低循环水补充水碱度，以保证达到给定浓缩倍率下，控制循环水的实际碱度低于极限碳酸盐碱度。另一种是加阻垢剂、缓蚀剂等药剂进行稳定处理。药剂处理方法发展很快，从最早加六偏、磷酸三钠开始，到加有机磷，至现在发展为加复合
20、水稳剂。由于复合水稳剂当中某些药剂成分对金属离子有螯合作用，同时为避免循环水的侵蚀性，在加复合水稳剂的同时，还要加入缓蚀剂。九十年代及近三年，循环水处理方法主要有以上这些。发展到今天，药剂处理是循环水处理的主流处理方法，我相信，今后也会是。一般是根据被处理水质，通过试验筛选出较佳的复合水稳剂，并配加缓蚀剂。药剂处理可以将循环水浓缩倍率提高到2.0-2.5，如不配有其他处理方法，如加酸处理，单药剂处理不可能将循环水浓缩倍率提得太高。弱酸处理和石灰处理都是处理循环水补充水，处理后可以将浓缩倍率进一步提高。但弱酸处理和石灰处理都存在一定弊端。弱酸处理适于处理负硬水，或碱度较大的水，如被处理水硬度大，
21、则周期制水pH值较低，易于引发金属腐蚀。另外，采用弱酸处理，设备投资大，再生废液不易处理排放；石灰也适于处理碱度大些的循环水，石灰处理维护工作量大，增加了环境污染和检修工作量，设备投资也较大。还有，目前，我国多数机组采用的是铜材凝汽器管，且多为HSn70-1管。按照选材导则，这种铜管适宜水质为：总含盐量小于1000mg/L，氯根小于150mg/L。按照这样的水质控制，循环水的浓缩倍率受到了限制。如我们地区的地表水或地下水总含盐量在500mg/L以上，氯根在40mg/L以上，那么即是说循环水的浓缩倍率只能控制在2-3倍，而对于这样的浓缩倍率值加水稳剂进行稳定处理即可达到，无需再采取弱酸或石灰处理
22、。3. 膜脱盐法处理循环水排污水的必要性水资源的匮乏是我国很多城市的大问题，尤其我国北方地区，缺水相当严重，因此节水是我们国家的基本国策，也是我们企业的工作重点。循环水用水是火电厂的用水大户，电厂的节水工作首先应该最大限度地提高循环水的浓缩倍率。前面已说到，提高循环水浓缩倍率受到了管材对水质要求的限制，因此，要提高循环水浓缩倍率，就必须用脱盐的方法处理循环水排污水，这样，按照盐平衡计算，循环水的浓缩倍率提高了，而含盐量与各种离子含量不会超过选材导则规定值。为什么要处理循环水排污水？循环水经过加水稳剂处理后，浓缩倍率控制在2.5-3.0倍以上，与补充水的水量相比，排污水的水量相对较小。对这水量相
23、对较小的循环水排污水再采用脱盐法处理，这样既提高了脱盐设备的利用率，又可以节约大量投资。以一台300MW机组为例：循环水量按30000t/h计，蒸发损失率（p1）取1.4%，风吹损失率（p2）取0.1%（带收水器的自然通风冷却塔），设浓缩倍率为k，排污率为p3。则： 补充水率p = p1 + p2 + p3浓缩倍率取3倍，且 k = p /（p2 + p3） = （p1 + p2 + p3）/（p2 + p3）则： p3 = 0.6% p = 2.1%即一台300MW机组在循环水浓缩3倍时，补充水量为300002.1% = 630t/h，而排污水量为300000.6% = 180t/h。显然，
24、处理排污水的设备容量仅为处理补充水的3.5分之一，这不但包括节省了同样比例的初投资，也包括节省了同样比例的场地。如补充水含盐量为1000mg/L，浓缩3倍后，排污水的含盐量就是3000mg/L，处理浓缩后的高含盐量水如果在技术上可行的话，那么与处理补充水比较，应该提高了水处理设备的利用率。对循环水排污水进行脱盐处理，主要指反渗透膜脱盐，其他的脱盐方法不适合。反渗透膜脱盐法经过这么多年的应用与发展，技术比较成熟，设备配套比较齐全，自动化程度比较高，价格在逐年下降，又不会给环境造成污染，因此，就目前的现状，循环水排污水的脱盐处理系统主要是以反渗透膜脱盐为中心的处理系统。4. 我公司在循环水排污水处
25、理上采用和将要采用的系统情况说明我公司认真落实国家的节水政策，不管在已运行机组上，还是在新、扩建机组上，因地制宜，积极采取各种节水措施，尤其是在循环水排污水处理上，已确定了几个以反渗透膜为主体的膜脱盐处理系统。这些处理系统有的已安装，即将投运；有的已招标、设计；有的确定了意向。目前我们采用的反渗透膜脱盐处理系统介绍如下：以微滤作反渗透预处理循环水排污水 管道絮凝 微滤 保安过滤器 反渗透 预脱盐水（补进水塔或作其他用）以超滤作反渗透预处理循环水排污水 （澄清池+砂滤器+50m保安过滤器）或（100m到200m叠片过滤器） 超滤 5m保安过滤器 反渗透 预脱盐水（补进水塔或作其他用）水塔循环水排
26、污水弱酸处理除气处理软化处理反渗透膜预脱盐 弱酸水 预脱盐水 混合水箱 -高效反渗透处理这些处理系统都采用了膜过滤作为反渗透的预处理，在技术上比较先进，脱离了传统的预处理方式。过去，对于地表水作为水源，反渗透预处理大多采用凝聚、澄清、过滤、砂滤、活性炭过滤这样的传统系统。虽然传统处理系统的初投资要低些，但存在着出水水质不稳、设备占地面积大、自动控制难于实施等弊端。尤其是SDI值这一出水水质指标，在传统处理系统上，很难控制在稳定值以下，而这一指标控制得好与坏又直接影响着反渗透的安全运行。随着膜处理技术的飞快发展和膜处理设备的成本降低，我们现在完全有可能脱离传统处理工艺，而采用比较先进的膜处理技术
27、。当然，采用膜处理技术不是没有技术问题，而是仍有相当复杂、相当难度的技术问题需要去研究、去应用、去实践。5. 膜处理循环水排污水技术研究为研究膜处理技术的应用，结合具体应用电厂的实际水质，我公司投入了一定的科研费用，依靠膜设备制造公司和某些工程公司，分别在三个电厂进行了2-3个月的动态工业试验。通过试验考察，基本选定了设备运行中所需加入的药品种类（絮凝剂、阻垢剂）与计量，初步确定了运行控制参数。这三个电厂的循环水补充水均为地表水。其中一个电厂的补充水为黄河水，溶解固形物最大近1000mg/L，氯根最大近200mg/L；其他两个电厂的补充水为北京上游河水，溶解固形物在500mg/L左右，氯根最大
28、近70mg/L。试验时，三个电厂的循环水均加水稳剂，控制浓缩倍率在3倍的情况下，对排污水进行处理中型试验。先在实验室利用烧杯进行药品种类和计量初选，再在实际超微滤设备前进行加药筛选试验，在这样的基础上，再接上反渗透小型装置连续运行20-30天。通过实验室小型试验、现场中型实际考察试验及全系统中型连续运行考核试验，基本摸清了膜处理运行工况。膜处理循环水排污水技术研究关键点：首先是絮凝剂或混凝剂药品种类的筛选及计量的确定。循环水排污水的絮(混)凝处理与通常地表水的絮（混）凝处理有较大的差别，因为循环水中加入了水质稳定剂。水稳剂就是阻垢剂，水稳剂是通过防止生成晶核或临界晶核、阻止或干扰晶体生长、分散
29、晶体微粒等方式达到阻垢目的，一句话，水稳剂的作用就是分散。而加入絮（混）凝剂的目的正相反，是要将水中的各种杂质及胶体凝聚在一起，成为大颗粒，便于沉降除掉。所以，循环水排污水的絮（混）凝剂要选择絮（混）凝效果较优的，尤其对微滤，必须择优。当然，不言而语，其絮（混）凝剂用量要比处理原水的计量大很多。其次是反渗透膜运行参数的确认。因为，循环水已浓缩了三倍，总含盐量及各种离子（尤其是影响运行的特种离子）浓度都扩大了三倍。假如补充水的含盐量是1000mg/L，浓缩三倍，循环水的含盐量就是3000mg/L。这个含盐量达3000mg/L的循环水是经过浓缩达到的，它和含盐量为3000mg/L的普通地表水在性质
30、上不一样。反渗透膜处理循环水排污水要通过试验选择合适的阻垢剂，并按照影响反渗透运行稳定性的主要离子确定水的回收率。6. 结束语今明年期间，我地区将有好几个循环水排污水处理工程要投运，这些项目将是方向性工程、历史性工程，投运后具有非常大的社会意义。前期试验研究工作是工程实施的基础，工厂顺利投产与稳定运行还与设计、安装、运行管理诸阶段工作有关，我们将协同各方力量、协调上下关系共同做工作，确保工程正常投产运行。采用膜处理技术处理循环水排污水还没有先例，肯定会有许多技术问题，需要我们不断研究、不断应用、不断解决、不断总结，随着不断研究应用，膜处理循环水排污水的系统、方案也会不断合理、不断完善、不断可靠
31、。吴仕宏： 北京大唐发电股份有限公司生产部高级主管，教授级高级工程师， 电话：010-83581545； 电传：010-83581917 地址：北京市宣武区广内大街482号；邮编：100053 Email：wsh81545火力发电厂用水处理药剂的现状综述田利 1 杨明丰2（1国电热工研究院，陕西西安710032；2上海国电物资有限公司，上海 200063）摘 要 介绍了火电厂不同水处理阶段常用的一些水处理药剂，并对其使用中应注意的问题及相关标准作了简要介绍。关键词 混凝剂 除氧剂 阻垢缓蚀剂 杀菌灭藻剂火力发电厂是工业用水的最大用户之一，随着我国电力工业的迅猛发展，对水的需求量也越来越大。但我
32、国是个水资源相当紧缺的国家，水资源的人均占有量不到世界人均占有量的四分之一；我国电厂每百万千瓦平均水耗约为1.6m3/s,与国外发达国家的平均耗水水平0.9 m3/s还有相当大的差距。因此提高火电厂水处理技术，加强对火电厂水处理药剂的管理是非常必要的1。 目前火电厂水处理中使用的药剂种类很多，本文着重介绍在火电厂不同水处理阶段中经常使用的一些水处理药剂。1. 火电厂预处理中使用的药剂混凝是预处理也是工业水处理中最基本的处理技术，混凝处理效果的好坏直接影响后续流程的运行工况、出水水质及运行费用，因此意义重大。混凝剂是混凝技术应用之关键，选择适合处理水质的优质高效的混凝剂是提高混凝效果的重要途径之
33、一。目前火电厂常用的无机混凝剂主要是聚合硫酸铁和聚合氯化铝2。1.1聚合硫酸铁（Poly ferric sulfate简称PFS）我国从20世纪80年代开始研制无机高分子混凝剂聚合硫酸铁。20多年来，我国聚合硫酸铁生产技术得到了长足发展。目前生产聚合硫酸铁的方法有空气（氧气）催化氧化法、硝酸氧化法、过氧化氢氧化法、四氧化三铁矿石酸溶氧化法，无论以何种原料生产，均采用控制SO42-/Fe(摩尔比)小于3/2的方法，制得不同盐基度的聚合硫酸铁。聚合硫酸铁分子式为Fe2(OH)n(SO4)3-n/2m,可看作是Fe2(OH)n(SO4)3-n/2为单体的一类聚合物。聚合物中OH与1/3Fe的相对比值
34、称为为盐基度（碱化度），它在一定程度上反映了聚合硫酸铁的成分。我国标准规定盐基度大于8%的聚铁为合格产品，大于12%的聚铁为一级品。使用聚合硫酸铁的优点是其加药量少，生成絮凝物密度大，沉降速度快，对COD、BOD以及色度、微生物等有较好的去除效果，对所处理水的pH值和温度的适应范围广；但若运行不正常时，出水中会因有铁离子而带色。虽然聚铁有上述优点，但它并不是适用于所有水质。为了确定水的絮凝过程的工艺参数，如使用药剂的种类，药剂用量，水的pH值，温度以及各种药剂的投加顺序等，一般要做模拟试验。具体可参照美国实验材料学会标准ASTM D2035 或 GB/T168813，通过测定水样在试验后的浊度
35、、色度、有机物的去处率来判断混凝效果,选用适合原水水质的混凝药剂及各项参数。1.2聚合氯化铝(Poly aluminum chloride简称PAC)从1971年采用“酸溶铝灰一步法”生产聚合氯化铝获得成功后，我国就开始使用无机高分子混凝剂聚合氯化铝，目前生产聚合氯化铝的原料多种多样，但主要是以廉价的铝渣、铝灰、铝矿石为主，他们的主要成分为Al和Al2O3。聚合铝的生产过程包括溶出、水解、聚合三个过程。由于反应是放热反应，如果控制盐酸浓度、投料顺序和速度，就能合理利用反应热，不利用热源而进行自热反应，也不必耗碱进行盐基度的调整，从而制备合格的聚合铝。聚合氯化铝结构式为Al 2(OH)nCl6-
36、n m或Al n(OH)m Cl3n-m。聚合物中OH与1/3 Al的相对比值称为为盐基度（碱化度），它在一定程度上反映了聚合氯化铝的成分。盐基度越高，越有利于吸附架桥凝聚，但盐基度越高越容易沉淀，目前生产的聚合氯化铝盐基度一般控制在45%-85%。市售的聚合氯化铝有固体和液体两种，固体外观呈无色、或淡黄色、棕褐色晶粒或粉末，液体外观呈无色、或淡黄色、或淡灰色、或棕褐色透明或半透明液体，无沉淀。聚合氯化铝与硫酸铝相比有以下的优点：加药量少，生成絮凝物密度大，沉降速度快，对低浊水、高浊水、低温水及高色度水均有较好的去除效果，适宜的pH值范围较宽，药液对设备的侵蚀作用小。聚合氯化铝的盐基度、用量、
37、混凝温度、混凝pH值等对水处理效果都有影响，必须参照GB/T16881进行试验，再综合矾花沉降速度、处理后的效果及经济各方面因素确定各项参数。1.3新型混凝药剂1.3.1无机高分子复合混凝剂复合混凝剂是在混凝剂中合理复合进助剂，从而大大提高其混凝效果。应用这类混凝剂，加药量低、絮体沉降迅速、混凝效果好，在处理低温低浊水和脱色，除COD方面有明显的优势。复合混凝剂含有多种成分，其主要原料是铝盐、铁盐和硅酸盐。他们可以预先分别经羟基化聚合后再加以混合，也可以先混合再加以羟基化聚合，但最终要形成羟基化的更高聚合度的无机高分子形态才会达到优异的絮凝效果。常见的复合混凝剂见表1。表1：常见无机高分子复合
38、混凝剂类型名称简称Al+Fe+Cl聚合氯化铝铁PAFCSi+Al+SO4聚硅硫酸铝4PSiASAl+Si+Cl聚合硅酸铝4PASiCAl+Fe+Si+Cl聚合氯化铝铁PAFSiFe+Cl+SO4聚合氯化硫酸铁5PFCSAl+PAM聚合铝-聚丙烯酰胺PACMFe+PAM聚合铁-聚丙烯酰胺PFCM1.3.2 PAC（PFS）+有机高分子絮凝剂有机高分子絮凝剂具有高聚合度和长分子链，其吸附架桥作用均优于无机絮凝剂。PAC（PFS）与有机高分子絮凝剂复配可优势互补，使絮凝效果更佳，处理成本更低。常见的有机高分子絮凝剂有聚丙烯酰胺类和聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）。2. 火电厂锅炉给水及炉水处
39、理中使用的药剂火电厂给水处理即对给水进行除氧或将给水中溶解氧含量控制在所需范围之内，同时进行给水pH值的调节。目前火电厂常用的除氧剂有联氨和丙酮肟等。2.1 联氨（N2H4）联氨又名肼，主要用于高压及以上凝汽式机组的除氧，还可做停炉保护剂使用。联氨和氧的反应产物及过剩联氨在热力系统中的分解产物对系统基本无害，不增加给水及炉水的固形物。目前联氨生产主要采用次氯酸钠或双氧水为氧化剂的氨催化氧化法。市售联氨一般是40%的水合联氨（相当于22.5%N2H4）,常温下为无色液体，有毒。2.2 丙酮肟（DMKO）丙酮肟又名二甲基酮肟，是一种新型除氧剂，其毒性比联氨低得多，只为联氨的1/20。丙酮肟的分解产
40、物有甲酸、乙酸及氮的氧化物。在确保除氧效果的前提下，当控制丙酮肟在给水中残余量为5g/L-40g/L时，对水汽系统无任何不良影响。3. 循环水冷却与处理使用的药剂火电厂冷却水在循环利用过程中，不仅温度升高，而且有结垢，腐蚀和微生物生长等问题，如不对循环水进行处理，将难以保证发电机组的安全经济运行。在火电厂循环冷却水处理中，最常用的方法是投加水处理药剂，包括阻垢缓蚀剂和杀菌剂。循环冷却水处理中使用的阻垢缓蚀剂和杀菌剂必须有良好的相容性，能同时用于循环水处理。3.1 阻垢缓蚀剂3.3.1 阻垢剂能防止水垢和污垢产生或抑制其沉积生长的化学药剂统称阻垢剂。阻垢剂又分阻垢缓蚀剂和阻垢分散剂两种，阻垢缓蚀
41、剂主要包括无机聚合磷酸盐、有机膦酸盐类、有机膦酸酯类等；阻垢分散剂是用来阻碍晶体生长和聚集的另一类处理剂，如聚丙烯酸盐和聚丙烯酸胺等，它们吸附在微粒的上面，将微粒包围，阻碍微粒互相接触和碰撞，使微粒能较长时间分散在水中，随水流动，随排污水排出系统6。常用的阻垢剂如下表所示表2：几种常用的阻垢剂类型化学名称简称药剂使用优缺点聚磷酸盐类六偏磷酸钠具有优良的抑制碳酸钙垢的性能易水解，产生正磷污染环境三聚磷酸钠有机瞵酸盐类羟基乙叉二膦酸(液体)HEDP具有良好的化学稳定性，不易被水解、降解；在高温下不失活性；药剂用量少，有缓蚀和阻垢的效果；与聚羧酸盐类复合使用时，表现出理想的协同效应；基本无毒，无污染
42、。某些药剂对黄铜有侵蚀作用。羟基乙叉二膦酸钠(固)HEDPS氨基三甲叉膦酸(液)ATMP乙二胺四甲叉膦酸钠EDTMPS2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸（液体40%）PBTCA有机膦酸酯类多元醇膦酸脂是金属铁的阳极缓蚀剂，也是一种阻垢剂，对硫酸钙垢有较好的阻垢性能。但易水解，对碳酸钙垢的阻垢性能不如有机膦。聚羧酸盐类丙烯酸-丙烯酸脂共聚物T-225能抑制碳酸钙、硫酸钙等水垢的形成，具有使水垢、粘泥分散的作用在常规使用浓度下基本无毒聚丙烯酸PAA（S）聚丙烯酸钠PAAS磺酸共聚物表中各种药剂中，ATMP、HEDP在电厂使用最多，对其性能做简要介绍：l ATMP：ATMP可以与Ca2+及其他金属阳离
43、形成络合物，它能使CaCO3和CaSO4保持在稳定的过饱和状态。ATMP是含氮膦酸盐，抗氧化性能差，氯对其有一定影响，因此它要和非氧化型杀菌剂联用。对含铜材质，单独使用ATMP具有腐蚀性，若与锌盐等配合形成络合物可克服这一倾向。l HEDP：HEDP是不含氮的膦酸盐，化学稳定性好，不易被酸酐所破坏，也不易水解，能耐较高的温度，抗氧化性能较好。HEDP具有良好的鳌和性能，它与金属离子形成的六元环鳌合物具有稳定的结构，所以其阻垢性能好。HEDP单独使用常需高剂量才有效，实际使用中常与锌盐等共用，HEDP与锌盐的混合物缓蚀性能比ATMP-Zn更好。不同厂家、不同生产批号的有机类阻垢剂产品，其稳定效果
44、有较大的差别，甚至放置时间的长短都会影响稳定效果，这主要是生产工艺存在小的差别或工艺过程控制的好坏存在差异。以ATMP为例，不同厂家生产的ATMP产品中三甲叉的含量不同，二甲叉的量也不一样，因而影响到处理效果，使用时要多加注意。3.3.2 缓蚀剂在进行有机膦酸盐处理时，应采取措施防止它对管材的侵蚀。缓蚀剂是指在腐蚀介质中添加的某种能抑制金属腐蚀速率的化学药品。 用于冷却水系统中的缓蚀剂，其本身溶于水，但在金属表面上形成不溶于水或难溶于水的保护膜，从而阻碍金属离子的水合反应或溶解氧的还原反应，抑制腐蚀。缓蚀剂在金属表面上形成的膜称保护膜，缓蚀保护膜的功能与缓蚀剂的效果之间存在密切联系。下表是按保
45、护膜的性质分类的几种常见缓蚀剂表3：几种常用缓蚀剂缓蚀剂的分类缓蚀剂名称保护膜的特点氧化膜型（钝化膜型）铬酸盐、钼酸盐致密，膜薄（3-10nm），与基础金属的结合紧密，缓蚀性能好钨酸盐、硼酸盐沉淀膜型水中离子型（与水中钙离子等生成不溶盐）聚磷酸盐、锌盐多孔，膜厚，与基础金属结合不太紧密，缓蚀效果不佳有机膦酸盐（酯）类硅酸盐、苯甲酸盐金属离子型(与缓蚀对象的金属离子生成不溶盐)巯基苯骈噻唑较致密，膜较薄，缓蚀性能较好苯骈三氮唑甲基苯骈三氮唑有机系吸附膜型胺类、硫醇类表面活性剂金属表面清洁的状态下，在酸性、非水溶液中形成较好的吸附层；在非清洁表面吸附性差火力发电厂凝汽器材质多为铜合金，所以在进行冷
46、却水处理时必须加入铜缓蚀剂，还可考虑加入一定量的锌盐，使膦酸盐首先与锌离子鳌合来保护铜设备。下面简要介绍几种火电厂使用较多的缓蚀剂： 锌盐：锌盐是常用的阴极缓蚀剂，因效果不好，很少单独使用，但它可使许多缓蚀剂增效。在磷系配方中加入锌盐可大大增加缓蚀性能；使用有机膦酸盐时，锌离子首先与有机膦鳌合，从而保护铜合金设备。在使用有锌盐的配方时，水系统的pH值不易超过8.0，若在配方中加入锌盐稳定剂（如有机膦酸酯、聚合物等），则pH值可提高到8.37。 MBT：巯基苯骈噻唑（MBT）对铜合金设备具有良好的缓蚀效果。MBT在水中溶解度很小，但可溶于丙醇、乙醇、氨水、氢氧化钠等碱性溶液，所以MBT在pH8-11时使用比较有效。MBT缺点是水溶性差，易被氧化，如水系统用氯气等氧化剂会破坏溶液中的MBT，但已生成的保护膜不易被破坏。 BTA：苯骈三氮唑（BTA）是一种很有效的铜合金缓蚀剂。BTA易溶于丙醇、乙醇、氨水、氢氧化钠等碱性溶液，在水中溶解度较小，但比MBT大，且随着温度的升高其溶解度会上升，如20时溶解度为1%，60时为7%，100时达20%。在pH6-10之间，其缓蚀率最高，在低pH值介质中缓蚀作用降低。BTA耐氧化能力比MBT好，虽然冷却水中有游离氯存在时，它的缓蚀能力被破坏，但余氯消耗完后，它的缓蚀作用
