循环水电化学阻垢技术研究与展望.doc

《循环水电化学阻垢技术研究与展望.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《循环水电化学阻垢技术研究与展望.doc（4页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、循环水电化学阻垢技术研究与展望前言：在电厂敞开式循环冷却水系统中，冷却水不断循环和蒸发，水中盐类及有机物质浓缩，如果采取的措施不当，系统易出现积垢、腐蚀及微生物滋生等问题，影响设备正常运行及安全生产。长久以来，电厂广泛采用化学药剂阻垢法，发挥了积极的作用，但同时存在化学药剂排放对环境污染、运行费用高、不易管理等问题。随着国家节水、环保要求越来越严格，传统化学药剂处理法存在的问题也越来越突出。为此，多年来水处理行业一直致力于探索绿色环保的方法，电化学阻垢是一种新的水处理技术，近年来获得了国内广泛关注。1 国内外研究情况电化学阻垢技术是20世纪70年代发展起来的新型水处理技术，目前较多运用于民用循

2、环冷却水系统的供水处理中，如中央空调系统冷媒水系统、民用建筑热水系统等。随着电力技术的迅速发展，为满足环保、节水等现实要求，循环水电化学处理技术被日益重视，已成为世界范围的研究与开发热点。李明建等人用快速阻垢测试方法和热水系统小型模拟试验法，表明电化学水处理器具有显著的阻垢效果，能一定程度地降低水的硬度，其阻垢率与电压、水质、温度等因素有关。孙津鸿采用电解法对模拟循环冷却水进行处理，表明电化学可以在一定程度上降低水中的硬度。同时考察了不同电解条件对硬度去除效果和能耗的影响，在该试验体系中，最佳电压为10V，最佳温度为30，阴极沉积速率为20g/（hm2），能耗为17kWh/kg。徐浩等人通过电

3、化学阻垢试验研究，表明对于硬度大于300 mg/L（以CaCO3计）水样，用7 V电压进行阻垢处理，阻垢效果最好；对于硬度小于130 mg/L的水样，改为5 V的低电压进行除垢处理效果较好。以色列理工学院拉宾海水淡化实验室David Hasson等人4研究认为，在直流电场作用下，Ca2+和HCO3-从主体溶液到阴极区的传质速率是影响电化学沉积速率的主要因素，影响电化学阻垢技术经济性的主要参数是能源消耗。常规电化学阻垢处理工艺所能获得的最大沉积率为100g/（hm2），典型能耗为5 kWh/kg（CaCO3）。2 技术原理电化学阻垢技术是指将两块金属板插入水中分别作为阴极和阳极，在两极板间施加一

4、定的直流电压，形成低压电场，这时极板间的水溶液中的正、负离子向极性相反的极板迁移，发生电子得失。阴极表面发生还原反应：2H2O+2e2OH-+H2 （式1）由于阴极OH-的增多，在阴极附近形成了一个碱性区域，从而促进了CO32-的形成，反应如式2-2和2-3所示。CO2+OH-HCO3-（式2）HCO3-+OH-CO32-+H2O （式3）另一方面，循环水中的成垢离子Ca2+、Mg2+会在电场的作用下被吸引到阴极附近，与CO32-、OH-生成沉淀析出，并沉积于电解槽的阴极表面，反应如式4、式5所示。Ca2+CO32-CaCO3 （式4）Mg2+2OH-Mg（OH）2 （式5）由此可见，原水经过

5、电化学处理后，水中部分Ca2+、Mg2+会形成沉淀析出，原水硬度和碱度在一定程度上有所降低，达到主动防垢的目的。3 国内电厂应用实例1、安徽某电厂一期2630MW超临界机组，于2008年8月和9月正式投产运行，冷却水系统采用敞开式循环冷却方式，循环冷却水的补充水源为地表水，原水在沉淀池中经混凝、澄清处理后，补入冷却塔塔池。凝汽器换热管选用TP316不锈钢，循环水系统原采用加硫酸、加阻垢缓蚀剂和杀菌灭藻剂联合处理方式。2015年上半年，每台机组安装一套以色列某公司生产的电化学处理装置（见图1），单台机组处理量500m3/h，分为5个模块，每个模块设计流量100m3/h，每个模块运行电压15V左右

6、，运行电流450A左右。图1 安徽某电厂循环水系统的电化学水处理器经过电化学装置后，循环水的碱度、硬度去除率在3%10%之间。据了解，该机组原循环水采用加硫酸和6mg/L阻垢剂进行处理，电化学处理装置安装并投运后，随即停止加阻垢剂处理，但运行一段时间后，检查发现凝汽器有较明显的结垢。电厂不得不恢复加药处理，只是阻垢剂加药量降低为2mg/L，在此条件下，目前系统基本能维持稳定运行。2、山西某电厂2300MW空冷机组，其辅机工业水系统采用开式循环冷却系统，系统水容积500m3，循环水量4800m3/h。电厂于2011年安装了一套武汉某公司研制的EST-25-40K电化学阻垢装置（如图2），单台设备

7、处理流量设计10t/h，工作电流725mA，设计功率2500W。由于电化学阻垢技术在国内尚缺乏应用经验，电厂为确保运行安全，在安装电化学阻垢装置后，还始终加入少量阻垢剂辅助处理。根据电厂运行数据显示，该系统循环水的碱度、硬度均小于补给水，说明EST电化学阻垢装置确实起到一定的除垢作用。但该电厂本着节水的原则，对水资源阶梯使用，即用部分循环水冲锅炉的灰渣，造成该系统的循环水浓缩倍率一直较低，基本不超过1.2倍，加上电厂仍辅助药剂处理，因此电化学阻垢装置实际运行效果尚难以评估。图2 山西某电厂辅机冷却系统的电化学水处理器3、浙江某电厂装有6台125MW机组，辅机冷却水采用敞开式循环冷系统，冷却水量

8、1800 m3/h，水源为溪口水库水。2014年安装一套以色列C.Q.M.公司生产的SR-CT电化学处理装置（图3），单台机组处理量100m3/h，运行电压716V左右，运行电流300450A左右。为了提高电极的除垢效率及降低能耗，系统设置有加盐（NaCl）装置。调研结果显示，安装电化学装置后，该辅机循环水系统已停止化学加阻垢剂，系统未发现明显结垢现象。需要指出的是，该辅机冷却水系统补水电导率小于80S/cm，硬度、碱度均小于0.5mmol/L，水质很好，且浓缩倍率一直控制较低，小于1.5倍，因此电化学装置的实际阻垢效果实际并不好评价。图3 浙江台州电厂辅机冷却系统的电化学水处理器4 结论及技术展望从电化学阻垢处理技术在电厂应用上可以看出，单独依靠电化学设备处理电厂循环冷却水效果并不理想，但是电化学处理装置确实可以减少化学药剂的使用量，这是新技术发展应用必然经历的一个阶段，建议电厂采用电化学技术和化学药剂相结合处理工艺。随着电化学技术的不断发展，高效、稳定和经济的电极材料的开发与应用，电化学设备结构的优化，电化学阻垢技术在大型循环水系统的独立应用也将成为可能，因此电化学技术具有非常广阔的应用前景。4