摘要：本文闡述了萊鋼黃前熱電廠為降低循環(huán)水的水耗，通過分析研究，試驗將部分弱陽床系統(tǒng)產(chǎn)水補(bǔ)充到循環(huán)水系統(tǒng)，在確保循環(huán)水設(shè)備安全穩(wěn)定運行的前提下成功將循環(huán)水濃縮倍數(shù)由2.5提高至3~5，每年節(jié)水減排61.32萬m3，降低了循環(huán)水的補(bǔ)水率，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

關(guān)鍵詞：循環(huán)冷卻水　補(bǔ)充水　弱陽離子交換器（弱陽床）產(chǎn)水　濃縮倍率

一、 前言

水資源短缺和外排廢水的污染問題已成為世界性問題。隨著廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求日益嚴(yán)格及用水、排水收費制度的建立，熱電廠作為用水、排水大戶，從經(jīng)濟(jì)運行和保護(hù)環(huán)境出發(fā)，節(jié)約用水和減少外排廢水顯得尤為必要。山東萊鋼地處魯中山區(qū)，水資源供應(yīng)一直非常緊張，水質(zhì)狀況較差，隨著近幾年企業(yè)產(chǎn)能的不斷增加，水資源的供需矛盾日益突出，因此，如何解決循環(huán)水水耗過大的問題，實現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，是擺在熱電技術(shù)人員面前的首要任務(wù)。

二、黃前熱電廠循環(huán)冷卻水現(xiàn)狀

1、補(bǔ)充水水質(zhì)分析

補(bǔ)水來自清泥溝水源地，屬于地下水，該水水質(zhì)各項指標(biāo)較差。

2、該系統(tǒng)循環(huán)量、補(bǔ)水量

(1) 循環(huán)水系統(tǒng)有800S-32循環(huán)泵2臺，設(shè)計流量Q=5500m3/h，DFSS500-640循環(huán)泵6臺，設(shè)計流量Q=2810m3/h，循環(huán)水流量一般在15000～20000 m3/h，

(2) 由于循環(huán)水在循環(huán)過程中不斷蒸發(fā)、濃縮、泄漏等，為了防止結(jié)垢，需要進(jìn)行排污和大量補(bǔ)充新水，每年的補(bǔ)充水量很大，導(dǎo)致水耗居高不下：由φ=PBu/( PBu-P1) （循環(huán)水溫差以平均8℃計算）可得出夏秋補(bǔ)水272~320m3/h。冬春季補(bǔ)水量在237.6~280m3/h，全年補(bǔ)充循環(huán)水的新水量為220～250萬m3。

三、弱陽床產(chǎn)水補(bǔ)充到循環(huán)水的技術(shù)分析

1、措施提出

用除鹽水作為循環(huán)水的補(bǔ)水，雖然技術(shù)上是可行的，但成本太大，不可取。而除鹽水站弱陽床設(shè)計產(chǎn)水量525m3/h，除鹽水站設(shè)計產(chǎn)水量是360m3/h，現(xiàn)在尚有165m3/h的余量，完全可以把此部分水補(bǔ)充到循環(huán)水中來提高循環(huán)水的濃縮倍率。

2、由表3可以得出循環(huán)水濃縮倍數(shù)控制在3－5倍比較合理

從表3可以看出，在1－2倍時，隨著濃縮倍率增加，補(bǔ)水量迅速減少，當(dāng)達(dá)到4－5倍以上時，補(bǔ)水量變化平緩。隨濃縮倍率的增加，結(jié)垢和腐蝕傾向增加，濃縮倍數(shù)控制在4倍時，節(jié)水效果較佳，因此實際中控制在3~5倍是經(jīng)濟(jì)合理的。

3、弱陽床產(chǎn)水補(bǔ)充到循環(huán)水可提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)

循環(huán)水中最常見的水垢是碳酸鈣，碳酸鈣水垢的成垢離子是鈣及碳酸氫根離子，弱酸性陽離子交換器，運行中處理水中離子時，只能同弱酸鹽類（亦即堿度）起離子交換反應(yīng)，因此其出水已去除了大部分Ca2+和HCO3-離子，補(bǔ)充到循環(huán)水可大量減少Ca2+含量，循環(huán)水濃縮倍數(shù)可成倍提高。因此，弱陽床產(chǎn)水補(bǔ)充到循環(huán)水中降低濃縮倍率是可行有效的。

4、弱酸離子交換樹脂脫堿原理

弱酸離子交換樹脂脫堿軟化處理：

弱酸離子交換樹脂只能與水中碳酸氫鈣、碳酸氫鎂起交換反應(yīng)，使之轉(zhuǎn)化為碳酸。碳酸可在脫碳塔中鼓風(fēng)脫除或真空脫除。其反應(yīng)為:
Ca(HCO3)2+2RCOOH　
Ca（RCOO）2+2H2CO3
Mg（HCO3）2+2RCOOHMg（RCOO）2+2H2CO3
H2CO3 CO2 + H2O

失效的弱酸型離子交換樹脂可用酸再生，由于其酸耗低，可達(dá)到用酸量接近理論量的程度。

在離子交換過程中，除去了原水中80%以上的碳酸鹽硬度，殘余的碳酸鹽硬度可低于0.2mmol/L，但是為了防止產(chǎn)品水的pH值過低，常使其殘余碳酸鹽硬度為0.25～0.3mmol/L。

四、方案實施及效果檢驗

1、從弱陽床產(chǎn)水管接DN108的管道直接引入循環(huán)水冷卻池作為部分補(bǔ)水

2、控制措施

(1) 經(jīng)過弱酸樹脂脫堿軟化的水pH值為5.5～6。如果能保持在此pH值范圍內(nèi)，產(chǎn)品水中含有一定量的碳酸氫鈉與殘留的碳酸(CO2)，當(dāng)補(bǔ)入循環(huán)水中使游離二氧化碳進(jìn)一步散失后，循環(huán)水的pH值可為8.0±0.3，是較為理想的。如果原水強(qiáng)酸陰離子含量高、永久硬度高，或者再生及失效終點控制不當(dāng)，出水pH值可低于5，此時存在游離酸，循環(huán)水濃縮后其pH值將低于7。

(2) 弱陽床產(chǎn)水補(bǔ)充到循環(huán)水中，濃縮倍率雖然可達(dá)8～10倍，但是，在濃縮倍率超過5倍后，提高濃縮倍率的實際節(jié)水量增加不多，循環(huán)水的腐蝕性增強(qiáng)。通常是根據(jù)節(jié)水而不加重腐蝕等多方面因素考慮確定濃縮倍率，考慮到實際節(jié)水效益與防止設(shè)備腐蝕，規(guī)定為3~5倍。

(3) 運行過程中密切監(jiān)督PH的變化，使PH始終維持在8～9.5之間，根據(jù)PH的變化調(diào)節(jié)弱陽床產(chǎn)水的補(bǔ)水量，保持濃縮倍率在最3～5之間，防止由于PH變小而造成的腐蝕。

3、循環(huán)水腐蝕結(jié)垢情況

措施實施期后，通過“旁路腐蝕污垢測試儀”對系統(tǒng)實際運行情況進(jìn)行檢驗，見表4、表5。

腐蝕掛片和污垢監(jiān)測的數(shù)據(jù)說明，在濃縮倍數(shù)提高至4～4.5時，循環(huán)水水質(zhì)的腐蝕結(jié)垢速率仍然符合GB50050-95《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》要求，弱陽床產(chǎn)水補(bǔ)充到循環(huán)水中可行，能安全穩(wěn)定運行。

五、經(jīng)濟(jì)效益計算

1、經(jīng)過運行檢驗，濃縮倍率提高到4左右時，平均減少補(bǔ)水70 m3/h；

年節(jié)水=365天*24h*70 m3/h=61.32萬m3；

全年降低成本：全年節(jié)約用水（61.32萬m3）×（5.00元/m3）=306.6萬元。

2、增加成本：弱酸離子交換器運行時消耗鹽酸，離子交換器出力（萬m3）×原水堿度(mmol /l)×酸耗（g/mol）÷鹽酸濃度(%)×10-2×鹽酸價格(元/t)=90×4.5×40.15÷30%×10-2×490=26.5(萬元)。

3、循環(huán)水的全年凈效益=306.6-26.5=280.1萬元。
 

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