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    華聚能源東灘電廠循環水系統水玻璃污染 在線清洗預膜實踐

    點擊: 上傳時間:2014/4/2 13:27:48 作者:管理員

    王國棟1 李愛兵2 楊慶軍2

    (1.華聚能源股份有限公司東灘電廠,山東濟寧 272000;2.濟寧新格瑞水處理有限公司,山東濟寧 272000;)

    摘要:華聚能源東灘電廠循環水系統受到水玻璃(俗稱泡花堿)Na2SiO3的嚴重污染,造成機組生產頻臨停車。經過對現場狀況調研、評估以及小型試驗,選擇了針對水玻璃污染的清洗配方和清洗工藝,并實施了在線清洗預膜工作,清洗預膜達到了預期目的,使機組生產恢復到理想狀態。

    關鍵詞:水玻璃;真空;負荷;排氣溫度;在線清洗預膜

    Sodium silicate pollution of the reclaimed water system of Huaju Nengyuan Dongtan  power generation factoryThe practice of prefilming online cleaning

    Guodong Wang1 Aibing Li 2 Qingjun Wang 2

    (1.    Huaju Nengyuan Dongtan  power generation factory, Jining, Shandong 272000; Jining Scientific Green Water Treatment Co., Ltd, Jining, Shandong 272000;)

    Abstract: The reclaimed water system of Huaju Nengyuan Dongtan  power generation factory was heavily polluted by the sodium silicate- Na2SiO3 (the popular name is Paohuajian), which caused the production units on the edge of stop operation. After research, assessment, and small scale tests on site conditions, cleaning formulation and cleaning processes for the sodium silicate contaminated was selected, and implemented the pre-film cleaning, cleaning pre-film achieved the anticipated results, and the production units back to the ideal state.

    Key words: Sodium silicate; vacuum; loading; Air discharge temperature; pre-film online cleaning

    兗州礦業(集團)有限責任公司東灘煤礦2012年513發生礦井消防用水玻璃(俗稱泡花堿)Na2SiO3泄漏事故,盡管事故發生后短時間內完成了堵漏工作,但還是造成最少50m3水玻璃進入了礦井水水源,因為華聚能源東灘電廠循環水系統采用礦井水水源作為系統補水,因此泄露的水玻璃進入了循環水系統,從而造成循環冷卻水受到污染,水玻璃在較短時間內與循環水中的鈣鎂離子反應生成了硅酸鈣、硅酸鎂等污垢,污垢附著在循環水系統管道、換熱設備、涼水塔、儲水池壁上,導致機組真空度、負荷迅速下降,排氣溫度迅速上升,負荷由40MW左右(1#機組12MW、2#機組14MW、3#機組13MW)降至26MW左右(1#機組9.6MW、2#機組9.0MW、3#機組7.5MW),真空由-0.086MPa左右降至-0.080MPa左右(1#機組-0.080MPa、2#機組-0.079KMa、3#機組-0.081MPa),排氣溫度由52℃左右上升至58℃左右(1#機組59℃、2#機組58℃、3#機組58℃),嚴重影響了生產的穩定運行,機組頻臨停產,因此必須馬上對循環水系統進行清洗除垢。

    事故發生后,東灘電廠與濟寧新格瑞水處理有限公司對現場狀況進行詳細調研、評估并進行了研究、協商,一是考慮到全廠3月份大修剛剛完畢,機組運行時間較短,停機、起機費用較高;二是目前處于用電高峰季節,生產任務繁重,停機清洗時間較長,影響2012年生產目標的完成;三是在線清洗既可以保證機組正常發電運行,又能達到停車清洗的效果,性價比高。因此綜合考慮生產、性價比等因素,華聚能源東灘電廠確定采用在線清洗預膜的方案。

    濟寧新格瑞水處理有限公司承接了華聚能源東灘電廠在線清洗預膜工程,在方案制定過程中,濟寧新格瑞水處理有限公司不但考慮到系統泄露進的水玻璃造成的污染,還充分考慮到華聚能源東灘電廠循環水系統已經運行多年而未進行過在線清洗預膜工作,循環水系統常年處于高硬高堿高氯高硫酸根的強結垢強腐蝕的環境中運行,涼水塔填料、水泥墻、水泥柱上有大量菌藻、灰色污垢附著沉積,影響了循環水系統的換熱效果,因此,清洗預膜工藝還必須包含針對上述問題的解決措施。

    1、             循環水系統工藝概況

    東灘電廠循環水系統裝機容量為42MW(12 MW機組1臺、15MW機組2臺),保有水量為5000  m3,整個系統循環水量5760m3/h,冷卻塔為3臺混凝土自然通風冷卻塔,換熱設備主要材質為碳鋼、不銹鋼等。

    濟寧新格瑞水處理有限公司5月15號在東灘電廠現場取礦井水源補水、系統循環水進行了化驗,礦井補水硅酸鹽含量高達106.95mg/L,循環水硅酸鹽含量高達824.16mg/L,也充分證明了循環水系統頻臨停產是由于水玻璃污染造成的。

    2、             清洗預膜目標

    2.1清洗指標

    (1)基本清除循環水系統尤其關鍵換熱設備表面附著沉積的硅酸鹽垢,機組生產恢復到水玻璃污染前的理想運行狀態;

    (2)金屬清洗平均腐蝕率(新格瑞標準):碳鋼≤2.0克/(米2.時)、銅、不銹鋼≤0.5克/(米2.時)。

    2.2預膜指標

    監測試片表面可見一層均勻致密成膜色暈,并且監測試片微量增重。

    3、             清洗預膜設計路線

    根據循環水系統工藝參數和清洗預膜目標,清洗預膜技術路線設計如下:

    殺菌剝離——水置換——滲透浸潤——水置換——清除水玻璃——水置換——除垢除銹——水置換一預膜處理一轉入日常運行。

    4、             在線清洗預膜工程實施

    4.1清洗前的準備工作

    (1)5月15號~18號進行循環水系統大量的補水置換工作,將循環水中污染源水玻璃(俗稱泡花堿)Na2SiO3置換出系統,置換到硅酸鹽含量<100mg/L為止;

    (2)將循環水系統儲水池液位降至安全生產線,關閉排污閥,以便提高清洗藥劑的濃度,達到高性價比清洗效果,轉入在線清洗工作;

    (3)根據系統材質,掛入標準監測試片,監測清洗過程中系統的腐蝕速率。

    4.2殺菌剝離

    1)以循環水系統保有水量5000m3計,5月18號9:00按照投加濃度100 mg/L一次性投加非氧化型殺菌劑(SS312SGR)0.5噸 ,運行6h;

    2)以循環水系統保有水量5000m3計,5月18號15:00按照投加濃度300 mg/L一次性投加粘泥剝離劑(QX313SGR)1.5噸 ,運行24h;

    (3)同時進行PH值、濁度含量的監測,此階段運行約36h,至循環水濁度不再增加,分析數據趨于平穩,停止殺菌滅藻、粘泥剝離,進行循環水系統的補水排污工作,待循環水濁度降至20NTU,轉入滲透浸潤清洗階段。

    4.3滲透浸潤

    1)以循環水系統保有水量5000m3計,5月20號8:00按照投加濃度500 mg/L一次性投加滲透浸潤劑(QX111SGR)2.5噸 ,運行24h;

    (2)同時進行PH值、濁度含量的監測,此階段運行約24h,至循環水濁度不再增加,分析數據趨于平穩,停止滲透浸潤,待循環水濁度降至20NTU,轉入水玻璃清洗階段。

    4.4水玻璃清洗

    (1)以循環水系統保有水量5000m3計,5月21號9:00按照投加濃度200 mg/L一次性投加清洗緩蝕劑QX221SGR1.0噸,運行2.0h;

    (2)以循環水系統保有水量5000m3計,5月21號11:00按照投加濃度1000 mg/L一次性投加水玻璃清洗劑QX611SGR5.0噸,運行4.0h;

    (3)以循環水系統保有水量5000m3計,5月21號15:00按照投加濃度500 mg/L一次性投加有機清洗劑QX611SGR2.5噸,運行12.0h;

    (4)同時進行PH值、濁度、總硬、總鐵含量的監測,此階段運行約24h,至循環水濁度、硬度不再增加,分析數據趨于平穩,停止水玻璃清洗,待循環水濁度降至20NTU,轉入硬垢、銹蝕產物清洗階段。

    4.5除垢除銹

    (1)以循環水系統保有水量5000m3計,5月22號9:00按照投加濃度200 mg/L一次性投加清洗緩蝕劑QX221SGR1.0噸,運行2.0h;

    (2)以循環水系統保有水量5000m3計,5月22號11:00按照投加濃度1000 mg/L一次性投加有機清洗劑QX511SGR5.0噸,運行24.0h;

    (3)同時進行PH值、濁度、總硬、總鐵含量的監測,此階段運行約24h,至循環水濁度、硬度、總鐵不再增加,分析數據趨于平穩,停止除垢除銹清洗,待循環水濁度降至20NTU,轉入有機預膜階段;

    (4)取出清洗監測試片,掛入新的預膜監測試片,進行循環水系統預膜效果的監測。

    4.6有機預膜階段

    (1)以循環水系統保有水量5000m3計,5月24號9:00按照投加濃度400 mg/L一次性投加有機預膜劑QY511SGR2.0噸,運行24.0~36.0h;

    (2)同時進行PH值、總磷含量的監測,此階段運行約24~36h,循環水系統有機預膜結束后,直接轉入循環水系統正常運行;

    (3)取出預膜試片,觀察試片預膜效果。

    5、             在線清洗預膜效果

    5.1在線清洗效果

    5.1.1除垢效果

    循環水在清洗過程中,濁度濃度由2.0NTU最高上升到16.7NTU,總鐵質量濃度由0.15mg/L最高上升到8.47mg/L,總硬度質量濃度由2050mg/L最高上升到2850mg/L,根據系統容積5000 m3計算,共清洗下來污垢與菌藻類物質203.5㎏、碳酸鹽垢10950.0㎏、銹蝕產物 135.95㎏,清洗效果明顯。清洗預膜過程中濁度、總鐵、總硬度質量濃度變化趨勢如下圖:

    2.jpg

    圖一、清洗預膜過程中總鐵、濁度變化趨勢

    2.jpg

    圖二、清洗預膜過程中總硬度變化趨勢

    5.1.2清洗前后補充水及循環水水質分析結果

    表一、東灘電廠循環水系統清洗前后水質分析對比

    項目

    5月15號補水

    5月15號循環水

    5月26號補水

    5月26號循環水

    PH

    8.62

    8.56

    8.30

    7.88

    電導/(μs·cm-1)

    3520

    10730

    3660

    6310

    濁度/(mg·L-1)

    7.7

    6.7

    8.3

    6.4

    總硬度/(mmol·L-1)

    6.2

    54.9

    6.2

    31.0

    堿度/(mmol·L-1)

    10.0

    7.8

    10

    2.7

    鈣/(mg·L-1)

    78.16

    805.6

    86.17

    424.8

    鎂/(mg·L-1)

    27.9

    178.6

    23.1

    119.1

    氯/(mg·L-1)

    110.2

    645.4

    112.8

    784.4

    總磷/(mg·L-1)

    /

    14.51

    /

    16.87

    總鐵/(mg·L-1)

    0.467

    0.267

    0.32

    1.72

    硅酸鹽/(mg·L-1)

    106.95

    824.16

    30.12

    94.65

    據清洗前后水質分析數據可以看出:

    清洗后循環水中大量水玻璃被清洗劑清除并置換出系統,循環水系統恢復到正常運行狀態。

    5.1.3機組運行數據

        經過循環水系統在線清洗預膜工作,1#、2#、3#汽機在線清洗后負荷、排氣溫度、真空基本達到污染前的理想狀態,生產恢復正常,參數變化圖如下:

    3.jpg

    圖三、1#、2#、3#汽機清洗前后負荷變化圖

    4.jpg

    圖四、1#、2#、3#汽機清洗前后排氣溫度變化圖

    5.jpg

    圖五、1#、2#、3#汽機清洗前后真空變化圖

    5.1.4清洗腐蝕速率

    碳鋼腐蝕率平均值為0.8694  g/m2h、銅腐蝕率平均值為0.0161 g/m2h、不銹鋼腐蝕率平均值為0.0009 g/m2h。碳鋼、銅、不銹鋼清洗腐蝕速率都達到了新格瑞清洗標準,大大優于國家清洗標準。

    5.2在線預膜效果

    表二、監測試片預膜增重數據匯總表

    材質

    試片號

    位置

    預膜前重g

    預膜后重g

    增重

    G

    預膜時間h

    平均增重g

    碳鋼

    1020

    循環

    水池

    20.1836

    20.2309

    0.0473

    36

    0.0426

    1012

    19.1454

    19.1833

    0.0379

    3007

    21.8790

    21.9005

    0.0215

    0.0212

    3008

    22.2333

    22.2542

    0.0209

    預膜結束時取出監測試片觀察:

    試片表面有一層均勻致密彩色鈍化膜附著。銅、碳鋼試片都有微量的增重,充分說明試片上預上了一層保護膜。

    6、              結論

    (1)       此次在線清洗保證了東灘電廠生產在用電高峰不停產的要求,而且達到了理想效果,節省了停產檢修清洗費用、人工費用、生產損失費用等數十萬元;

    (2)       此次循環水系統在線清洗,打破了換熱設備受到水玻璃污染后清洗必須停車的慣例,為國內循環水系統硅酸鹽垢在線清洗提供了寶貴經驗;

    (3)       此次循環水系統在線預膜為了盡可能減少無機磷酸鹽的分解與沉積,采用有機磷酸鹽為主膜劑,既確保系統內的設備及管線表壁形成較為均勻致密的保護膜,又較好地避免了浮膜的產生,而且預膜完成后不需要置換,直接轉入正常運行,節約了大量一次水和藥劑。


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