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    • 发电厂水处理冬季碱液结晶原因分析

        华电新乡发电有限公司锅炉补给水处理碱罐系统伴热现为伴热带,伴热带缠绕在碱罐外部,冬季伴热效果较差,耗电量高,冬季多次发生碱液结晶现象,给日常工作带来极大的困扰,提出了水处理碱罐伴热系统改进措施。

        设备概述

        华电新乡发电有限公司生产用水源100%来自焦煤集团九里山、古汉山煤矿排出的矿井废水,经过处理后,一部分作为循环水系统补充水,另一部分再经过反渗透和阴阳混床处理系统处理作为锅炉补给水使用。新乡公司锅炉补给水处理碱罐系统伴热现为伴热带,伴热带缠绕在碱罐外部,冬季伴热效果较差,耗电量高,2018年冬季发生过两次碱液结晶现象,给日常工作带来极大的困扰,同时也造成极大的经济损失,急需通过改造伴热系统解决碱液结晶问题。

        原因分析

        结合日常维护中遇到的实际问题和设计图纸,我们对水处理碱罐经常发生碱液结晶堵塞现象的原因进行了以下分析:

        水处理碱液结晶堵塞原因初步分析,通过对碱罐内结晶分析和性状判断,其成分主要是NaOH,其余少量为Na2CO3。推断结晶的形成原因,首先是空气从碱罐顶部排空管进入罐内,其中的CO2与碱液发生化学反应,产生的Na2CO3溶解度很小,在罐底形成沉淀,同时高浓度的NaOH溶液在较低温度下极易产生结晶,而罐底的少量Na2CO3沉淀更加速了NaOH溶液的结晶。结晶还随碱液流动,造成碱罐出口管路堵塞。

        水处理碱液结晶堵塞现场综合调查

        经过多次现场调查,考察碱罐工段运行参数,发现现场的工艺运行与控制有多处不足之处,易引起结晶堵塞的形成。

        碱液浓度高。一般情况下,碱液正常浓度应该是8%-10%,而为了达到更好的制水效果效果,新乡公司使用的碱液的浓度控制在33%左右,高浓度的碱液极易发生结晶,造成堵塞的几率很高。

        运行方式不合理。新乡公司锅炉补给水处理碱罐系统设有两台碱罐,日常一台碱罐投入使用就能满足符合需求,另一台碱罐留作备用。在实际考察碱罐工段运行情况时发现,一台碱罐投入使用时间长达数月,在此期间,另一台碱罐内碱液处于静置状态,其中的水分从罐体顶部排空管蒸发,导致碱液实际浓度偏高,同时随着与空气的接触,其中的杂质及Na2CO3在碱液底部沉淀,为碱液结晶的形成提供了便利条件。

        伴热效果不理想。说到碱液结晶的问题,就绕不开温度对它的影响因素。碱液结晶温度对照表如图6所示,新乡公司使用的碱液的浓度为33%,在7、8℃时就会发生结晶现象,而新乡公司冬季温度基本低于这一温度,为确保减少结晶现象的发生,新乡公司锅炉补给水处理碱罐系统采用伴热带加热方式,将伴热带缠绕在碱罐外部,在温度低是通过运行对伴热带控制送电来达到温度控制效果,但在实际运行过程中,伴热效果并不理想,导致冬季结晶现象频发。

        通过降低碱液浓度,以增大碱液结晶形成的条件难度,提高碱液结晶的温度,最终达到减少碱液结晶的发生频率,但是考虑到发电厂水处理对碱液浓度有严格要求,降低碱液浓度会影响水处理制水效果,并不符合水处理工艺要求。故这一方案并不可行。

        改变运行方式。建议对运行人员进行培训,在酸罐投运时严格执行生产控制指标,确保两台碱罐能够轮流投运,避免碱罐内碱液长期静置发生变质结晶。特别是在冬季低温天气时,能根据碱罐的实际情况,合理控制操作,避免结晶现象的发生。但是这一方案治标不治本,把温度控制交由人为操作存在的不确定性,只能作为一种辅助手段。

        碱罐内加装加热器。重新购买合适加热器式加装进碱液储存罐内,直接对碱液进行加热,避免结晶产生。该方案薄弱点是加热器需配合热控信号使用,其易受高温腐蚀造成加热管破损,电路短路;一旦温控不稳定,还易造成碱罐内的碱液长时间高温状态下,致使碱罐内部衬胶破坏,安全隐患较大。另一方面,这一方案先期投入及后续费用均比较大,故不采纳。

        利用暖气热源改造碱罐伴热。通过改造,将暖气热源接入碱液储存罐内,直接对碱液进行加热,避免结晶产生。该方案通过利用暖气热源加热,既可以减少电量消耗,又可以有效防止碱液结晶,由于暖气温度较稳定,也不用担心超温发生热脆现象。经讨论研究,确认此方案可行。

        方案实施

        使用φ18*2的无缝钢管(316L不锈钢材质)进行加工,制作成盘管式加热器,将其设置在碱罐内部,从与碱罐相邻的水处理废水泵房内暖气母管引出旁路后与盘管式加热器进行对接,同时在旁路上加装过滤器及排污门,以防止暖气内杂质堵塞加热器。

        结论

        通过对水处理碱罐进行技术改造后,新乡公司的水处理碱罐结晶现象大大减少,效果明显,大大减少了碱罐冬季伴热电量消耗,由于电厂暖气相对廉价,因此经济效益显著,既保证了设备安全稳定运行,同时,降低了经济损失。该项目经验证实际效果后,实现安全生产双丰收,可进行同类化学设备系统公司推广使用。希望能为今后进一步的技术改进提供参考依据,提高水处理碱罐运行的稳定性。宋俊波

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