煙塔合一技術對循環水水質的影響

于金山，趙春海

(1.天津市電力科學研究院，天津300384;2.皖江發電公司，安徽安慶246008)

煙塔合一技術即取消火電廠的排放煙囪，鍋爐產生的煙氣經除塵、脫硝、脫硫后引至自然通風冷卻塔排放到大氣中的煙氣排放技術［1－2］。該技術可以利用冷卻塔排放的大量熱濕空氣對脫硫后的凈煙氣形成良好的包裹和抬升，增加煙氣的抬升高度，從而促進煙氣中污染物的擴散、沉降［3－7］。但是隨著煙氣中大量SOx、NOx過飽和濕度沉降到循環水水中，對循環水產生了一定的影響［8－9］，本文主要研究煙塔合一技術對循環水的影響系數。

1 試驗設計

某電廠循環冷卻水的補充水是以某河水作為補充水源，河水外狀淺黃、渾濁、有絮狀懸浮物，長時間靜置后，容器底部有大量疏松沉積。其水質情況見表1。

表1 某河水水質主要指標(2011年6月)

1.1 測試參數

在相同水質和不同濃縮倍率情況下測量循環水動態藥劑篩選試驗、煙塔合一循環水系統、煙塔分離循環水系統中各濃縮倍率下全堿度、硬度、pH和電導率。

1.2 測試條件

測試期間保證兩臺機組都在300 MW以上，緩蝕阻垢劑和殺菌劑加入量相同，控制#1煙塔與#2塔濃縮倍率基本一致，且最大濃縮倍率控制在2.3倍。

2 試驗材料和方法

2.1 電廠運行工況

目前，該電廠350 MW機組使用的循環水水質穩定劑為阻垢緩蝕劑JD-917，其中阻垢緩蝕劑JD-917為復合型配方;殺菌劑為二氧化氯與異噻唑啉酮兩種殺菌劑，隔周沖擊式加入進行集中殺菌。#1、#2機組煙氣通過#1機組煙塔排放，目前該廠藥劑加入量由循環水動態藥劑篩選試驗確定，極限濃縮倍率為2.61倍，實際運行濃縮倍率控制在2.3左右。

2.2 試驗參數的影響

2.2.1 全堿度

圖1是#1煙塔、#2塔和循環水動態藥劑篩選試驗全堿度隨濃縮倍率變化情況。

由圖1可知，#1煙塔、#2塔和動態模擬試驗全堿度基本一致。其中，#2塔與循環水動態藥劑篩選試驗差別很小。在相同濃縮倍率下，#1塔與#2塔的總堿度最大相差0.9 mmol/L，平均相差0.6 mmol/L左右。

2.2.2 硬度

#1煙塔、#2塔和循環水動態藥劑篩選試驗硬度隨濃縮倍率變化情況見圖2。

圖1 總堿度與濃縮倍率變化趨勢圖

圖2 硬度與濃縮倍率變化趨勢圖

由圖2可知，在濃縮倍率1.6以下，#1煙塔、#2塔和動態模擬試驗硬度相差很小。隨著濃縮倍率的增大，#2塔與循環水動態藥劑篩選試驗變化很小，但是#1煙塔與#2塔的硬度差值增大，最大相差2 mmol/L，平均相差0.13 mmol/L左右。

2.2.3 pH

圖3是#1煙塔、#2塔和循環水動態藥劑篩選試驗pH隨濃縮倍率變化情況。

由圖3可知，pH隨濃縮倍率的波動比較大，在濃縮倍率1.5倍以下，#2塔pH較低，當濃縮倍率增加到1.6倍以上時，#1煙塔與#2塔的pH基本在一個水平線上，增長趨勢放緩。#1煙塔與#2塔的pH最大相差0.42，平均相差0.24左右。

2.2.4 電導率

圖4是#1煙塔、#2塔和循環水動態藥劑篩選試驗電導率隨濃縮倍率變化情況。

由圖4可知，隨著濃縮倍率的增大，在濃縮倍率達到1.5倍以后，#1煙塔的電導率和#2塔、動態試驗相比，其增長趨勢放緩，#1煙塔與#2塔最大相差0.31 ms/cm，平均相差0.26 ms/cm，#2塔與循環水動態藥劑篩選試驗電導率基本相同。

圖3 pH與濃縮倍率變化趨勢圖

圖4 電導率與濃縮倍率變化趨勢圖

從#1煙塔、#2塔和循環水動態藥劑篩選試驗的全堿度、硬度、pH和電導率隨濃縮倍率變化情況可以看出，煙塔合一技術不足以直接引起循環水水質的變化。當機組運行負荷增加的情況下，塔內空氣流速提高，這種影響還會更小。

2.2.5 其他因素

影響循環水的另一個原因是煙氣的結露液體，這種結露液體有一部分會落入循環水中，引起循環水水質的變化。結露液體的分析見表2。在#1機組運行時，對循環水的補水和循環水進行了測試。測試項目為:SO2－4、Cl－和SS。其中，對#1機組啟動后循環水水質進行了為期一周的連續監測，每天測試兩次。測試結果見表2和表3。

表2 #1機組循環水補充水水質分析 單位mg/L

表3 #1機組循環水水質分析 單位mg/L

從表2和表3可以看出，當系統運行的濃縮倍率在2.5以下時，硫酸根的濃縮倍率大于氯根的濃縮倍率，這說明煙氣對循環水構成了干擾。具體來說，煙氣中攜帶的硫酸根在塔內落入到了循環水池中，引起了循環水中硫酸根的增加。這是因為煙氣中帶有的硫酸鈣顆粒落入了循環水中，由于循環水是在pH=8.6～9.2之間，這就使硫酸鈣顆粒中的硫酸根成為可溶性物質。已有研究證明，在循環冷卻水中陰離子對金屬腐蝕的影響順序為。從上述試驗分析中可知，一般運行狀態下，硫酸根的值都不低于600 mg/L，而硫酸根又是比較強的腐蝕離子，它會破壞碳鋼和不銹鋼的表面，增加陽極腐蝕反應速度，引起金屬的局部腐蝕。硫酸根的濃縮倍率與氯根的濃縮倍率差值在0.1左右，這個值就是煙塔內的煙氣對循環水的影響系數。

3 結 論

(1)現有的煙塔合一技術運行方式對循環水的全堿度、硬度、電導率、pH值有微弱影響。

(2)現有的煙塔合一技術運行方式對循環冷卻水水質有微弱的影響，其主要使循環水中硫酸根和懸浮物濃度增加。

(3)現有的煙塔合一技術運行方式下硫酸根的濃縮倍率大于氯根的濃縮倍率，硫酸根的濃縮倍率與氯根的濃縮倍率差值在0.1左右，這個值就是煙塔內的煙氣對循環水的影響系數，這說明煙氣對循環水水體構成了干擾。

［1］湯蘊琳.火電廠“煙塔合一”技術的應用［J］.電力建設，2005，26(2):11－12.

［2］HARTE R，KR.TZIG W B.Large-scale colling towers as parts of all efficient and ecologic energy generating technology［J］.Thenwalled Structure，2002，40(7/8):651－664.

［3］SCHATYMANN M.Entwieklung and anwendung eines kuhhurmschwadenmodlls［M］.berlin:E schmidt Veflag，1984.

［4］林勇.煙塔合一技術特點和工程數據［J］.環境科學研究，2005，18(1):35－39.

［5］崔克強，李浩.燃煤發電廠煙塔合一環境影響之一:煙氣抬升高度的對比計算［J］.環境科學研究，2005，18(1):27－30.

［6］張占梅，何世德，李銳，等.煙塔合一技術用于循環水冷卻處理［J］.工業水處理，2009，29(8):89－92.

［7］陳義珍，趙丹，柴發合，等.煙塔合一排放參數試驗及特征［J］.環境科學研究，2010，23(5):543－547.

［8］曾德勇，何育東.國內煙塔合一技術工程初步設計思路［J］.熱力發電，2005，34(9):1－4.

［9］SCHATZMANN M，POLICASTRO A J.An advanced integral model for cooling tower plume dispersion［J］.Atmos pheric Environ went，1984，(18)4:663－674.

［10］曾德勇，羅獎合.由冷卻塔排放煙氣脫硫凈煙氣對循環冷卻水水質影響及其對策研究［J］.熱力發電，2005，34(3):61－64.