火电厂灰水再循环系统水质预测研究

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1、火电厂灰水再循环系统水质预测的研究WaterQualityForecastStudyofAshSludgeRecirculationSystemofThermalPowerPlant韩虹琳【摘要】　通过对火力发电厂灰水再循环系统过程及其水质特点的描述和分析，在系统物料平衡的基础上，推导出该系统水质预测的数学模型，并编制了WPMM的水质预测计算程序。利用该程序，再结合电厂实际工况及除灰系统的水质状况，即可对系统是否具有结垢或腐蚀倾向及垢物类型作出判断，并预测系统灰水的酸碱性和有关组分的浓度范围。通过对火力发电厂现有除灰系统的调查及试验验证，表明该预

2、测模型的预测结果具有一定的真实性和可靠性，能为灰水再循环系统的设计和正常运行提供进一步的科学理论依据。【关键词】　火力发电厂　灰水再循环系统　水质预测　数学模型0　引言　　火力发电厂冲灰用水量大，而且灰水的排放又对环境水体造成了相当严重的污染。为了既能满足环境保护的要求，又能达到节水的目的，国内外采用的主要技术措施之一就是将水力输灰系统设计或改造为冲灰水循环使用系统。但当灰水循环使用后，由于从烟气中吸收和从灰中溶出的各种物质在水中的不断积累，就使得某些化合物如CaCO3，CaSO4等出现过饱和度，从灰水中沉淀析出，以致发生结垢问题。而有的电厂因燃

3、用高硫煤，并且采用湿式除尘器，结果出现了灰水酸性循环，造成设备和管道的腐蚀。这些问题具有相当的普遍性，致使许多灰水循环系统因此不能正常运行。　　针对以上实际问题，如能事先预测灰水循环系统运行后的水质状况，了解可能发生的问题并采取相应的措施，就有可能避免这些问题，保证系统正常运行。由此可见，做好灰水循环系统的水质预测工作具有重要的意义和实际应用价值。文章将以灰水再循环系统为研究对象，在分析系统物料来源、物料平衡及循环过程的基础上，从理论上建立水质预测的数学模型，并编制相应的计算程序，希望能为灰水再循环系统的设计和正常运行提供一个科学的依据。1　灰水

4、再循环系统及其特点　　所谓灰水再循环系统也叫灰水厂内回收系统，即指以灰浆浓缩池二次制浆，浓浆输送，澄清灰水回收重复使用的水力输灰系统。其工艺流程如图1所示。该系统具有下列特点：　　(1)随浓浆排往灰场的灰水量极少，在研究系统灰水水质时不予考虑。此外，因有部分水量损失，灰水的回收水量一般小于冲灰水总量的80%，即回水率一般不大于80%。　　(2)该系统中灰水水质主要受煤种、燃烧方式、除尘方式、水灰比等系统内部条件和工况的制约，基本上不会受到外界环境的影响。　　(3)在该系统中水与灰的接触时间较短，灰中的可溶物只是大部分溶出，因此其溶出率是灰水水质的

5、一个重要影响因素。　　如图1所示，该系统主要包括以下五个过程：图1　灰水再循环系统流程　　(1)除尘过程：若为湿式除尘，水与烟气直接接触，吸收了烟气中酸性气体成分，如SO2、CO2、HF等，使除尘器下灰水pH值较低。因此，该类除尘方式对灰水水质影响较大。而干式除尘过程中水与烟气无直接接触，建立预测模型时可不考虑烟气影响。　　(2)冲灰过程：指灰浆从灰沟到灰浆池，再由灰渣泵通过冲灰管道送到浓缩池的这段流程，灰中的可溶性物质主要就在该过程中溶出。　　(3)沉降过程：指灰水在浓缩池内沉降分离的过程。该过程为自然沉降的物理过程，水力学环境平静，且停留时间

6、一般为数十分钟，所以水质不会发生明显变化。　　(4)澄清灰水的回流过程：如在回水系统没有沉淀物析出或结垢等现象，则该过程水质不会发生变化。　　(5)浓浆输送过程：该过程对系统内循环使用的灰水水质没有影响，故不予讨论。2　水质预测的数学模型2.1　物料来源及物料平衡　　对灰水再循环系统进行水质预测的主要目的是判断灰水的酸碱性、结垢或腐蚀倾向以及估计水中如F-等有害元素积累的趋势。根据这一目的和多年来灰水治理研究中积累的经验，在水质预测及有关水质计算中将选取以下几种组分：　　阳离子：Ca2+、H+；　　阴离子：CO32-、SO42-、F-、OH-。　

7、　这些组分以常用的水质指标来表示时，则为：pH值、ALK(总碱度)、CT(碳酸盐碱度)、Ca2+、SO42-、F-。　　灰水系统中这些组分的来源，在采用湿式除尘方式时，是从烟气和灰中溶解进入水中，以及由补充水带入，如表1所示。表1　　灰水系统有关组分的来源来　　源所含化学组分Ca2+H+CO32-SO42-F-OH-灰：从灰粒上溶洗下来√××√√√烟气：与灰水接触后进入系统×√√√√　水：随补充水进入系统√√√√√√与别的离子形成难溶化合物沉淀下来√×√√√√随水排走√√√√√√　　当用干式除尘方式时，因水不与烟气接触，故表1中烟气来源一项不成立

8、。　　通过以上对灰水再循环系统物料来源的分析，可以得到该系统的物料平衡关系，见图2。图2　灰水再循环系统物料平衡关系　　Q、Q0、Qp—