华聚能源东滩电厂循环水系统水玻璃污染 在线清洗预膜实践

王国栋¹ 李爱兵² 杨庆军²

（1.华聚能源股份有限公司东滩电厂，山东济宁　272000；2.济宁新格瑞水处理有限公司，山东济宁　272000；）

摘要:华聚能源东滩电厂循环水系统受到水玻璃（俗称泡花碱）Na₂SiO₃的严重污染，造成机组生产频临停车。经过对现场状况调研、评估以及小型试验，选择了针对水玻璃污染的清洗配方和清洗工艺，并实施了在线清洗预膜工作，清洗预膜达到了预期目的，使机组生产恢复到理想状态。

关键词：水玻璃；真空；负荷；排气温度；在线清洗预膜

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

兖州矿业(集团)有限责任公司东滩煤矿2012年5月13日发生矿井消防用水玻璃（俗称泡花碱）Na₂SiO₃泄漏事故，尽管事故发生后短时间内完成了堵漏工作，但还是造成最少50m³水玻璃进入了矿井水水源，因为华聚能源东滩电厂循环水系统采用矿井水水源作为系统补水，因此泄露的水玻璃进入了循环水系统，从而造成循环冷却水受到污染，水玻璃在较短时间内与循环水中的钙镁离子反应生成了硅酸钙、硅酸镁等污垢，污垢附着在循环水系统管道、换热设备、凉水塔、储水池壁上，导致机组真空度、负荷迅速下降，排气温度迅速上升，负荷由40MW左右（1#机组12MW、2#机组14MW、3#机组13MW）降至26MW左右（1#机组9.6MW、2#机组9.0MW、3#机组7.5MW）,真空由-0.086MPa左右降至-0.080MPa左右（1#机组-0.080MPa、2#机组-0.079KMa、3#机组-0.081MPa），排气温度由52℃左右上升至58℃左右（1#机组59℃、2#机组58℃、3#机组58℃），严重影响了生产的稳定运行，机组频临停产，因此必须马上对循环水系统进行清洗除垢。

事故发生后，东滩电厂与济宁新格瑞水处理有限公司对现场状况进行详细调研、评估并进行了研究、协商，一是考虑到全厂3月份大修刚刚完毕，机组运行时间较短，停机、起机费用较高；二是目前处于用电高峰季节，生产任务繁重，停机清洗时间较长，影响2012年生产目标的完成；三是在线清洗既可以保证机组正常发电运行，又能达到停车清洗的效果，性价比高。因此综合考虑生产、性价比等因素，华聚能源东滩电厂确定采用在线清洗预膜的方案。

济宁新格瑞水处理有限公司承接了华聚能源东滩电厂在线清洗预膜工程，在方案制定过程中，济宁新格瑞水处理有限公司不但考虑到系统泄露进的水玻璃造成的污染，还充分考虑到华聚能源东滩电厂循环水系统已经运行多年而未进行过在线清洗预膜工作，循环水系统常年处于高硬高碱高氯高硫酸根的强结垢强腐蚀的环境中运行，凉水塔填料、水泥墙、水泥柱上有大量菌藻、灰色污垢附着沉积，影响了循环水系统的换热效果，因此，清洗预膜工艺还必须包含针对上述问题的解决措施。

1、             循环水系统工艺概况

东滩电厂循环水系统装机容量为42MW（12 MW机组1台、15MW机组2台），保有水量为5000  m³，整个系统循环水量5760m³/h，冷却塔为3台混凝土自然通风冷却塔，换热设备主要材质为碳钢、不锈钢等。

济宁新格瑞水处理有限公司5月15号在东滩电厂现场取矿井水源补水、系统循环水进行了化验，矿井补水硅酸盐含量高达106.95mg/L，循环水硅酸盐含量高达824.16mg/L，也充分证明了循环水系统频临停产是由于水玻璃污染造成的。

2、             清洗预膜目标

2.1清洗指标

（1）基本清除循环水系统尤其关键换热设备表面附着沉积的硅酸盐垢，机组生产恢复到水玻璃污染前的理想运行状态；

（2）金属清洗平均腐蚀率（新格瑞标准）：碳钢≤2.0克/（米².时）、铜、不锈钢≤0.5克/（米².时）。

2.2预膜指标

监测试片表面可见一层均匀致密成膜色晕，并且监测试片微量增重。

3、             清洗预膜设计路线

根据循环水系统工艺参数和清洗预膜目标，清洗预膜技术路线设计如下：

杀菌剥离——水置换——渗透浸润——水置换——清除水玻璃——水置换——除垢除锈——水置换一预膜处理一转入日常运行。

4、             在线清洗预膜工程实施

4.1清洗前的准备工作

（1）5月15号～18号进行循环水系统大量的补水置换工作，将循环水中污染源水玻璃（俗称泡花碱）Na₂SiO₃置换出系统，置换到硅酸盐含量<100mg/L为止；

（2）将循环水系统储水池液位降至安全生产线，关闭排污阀，以便提高清洗药剂的浓度，达到高性价比清洗效果，转入在线清洗工作；

（3）根据系统材质，挂入标准监测试片，监测清洗过程中系统的腐蚀速率。

4.2杀菌剥离

（1）以循环水系统保有水量5000m³计，5月18号9:00按照投加浓度100 mg/L一次性投加非氧化型杀菌剂（SS312SGR）0.5吨 ，运行6h；

（2）以循环水系统保有水量5000m³计，5月18号15:00按照投加浓度300 mg/L一次性投加粘泥剥离剂（QX313SGR）1.5吨 ，运行24h；

（3）同时进行PH值、浊度含量的监测，此阶段运行约36h，至循环水浊度不再增加，分析数据趋于平稳，停止杀菌灭藻、粘泥剥离，进行循环水系统的补水排污工作，待循环水浊度降至20NTU，转入渗透浸润清洗阶段。

4.3渗透浸润

（1）以循环水系统保有水量5000m³计，5月20号8:00按照投加浓度500 mg/L一次性投加渗透浸润剂（QX111SGR）2.5吨 ，运行24h；

（2）同时进行PH值、浊度含量的监测，此阶段运行约24h，至循环水浊度不再增加，分析数据趋于平稳，停止渗透浸润，待循环水浊度降至20NTU，转入水玻璃清洗阶段。

4.4水玻璃清洗

（1）以循环水系统保有水量5000m³计，5月21号9:00按照投加浓度200 mg/L一次性投加清洗缓蚀剂QX221SGR1.0吨，运行2.0h；

（2）以循环水系统保有水量5000m³计，5月21号11:00按照投加浓度1000 mg/L一次性投加水玻璃清洗剂QX611SGR5.0吨，运行4.0h；

（3）以循环水系统保有水量5000m³计，5月21号15:00按照投加浓度500 mg/L一次性投加有机清洗剂QX611SGR2.5吨，运行12.0h；

（4）同时进行PH值、浊度、总硬、总铁含量的监测，此阶段运行约24h，至循环水浊度、硬度不再增加，分析数据趋于平稳，停止水玻璃清洗，待循环水浊度降至20NTU，转入硬垢、锈蚀产物清洗阶段。

4.5除垢除锈

（1）以循环水系统保有水量5000m³计，5月22号9:00按照投加浓度200 mg/L一次性投加清洗缓蚀剂QX221SGR1.0吨，运行2.0h；

（2）以循环水系统保有水量5000m³计，5月22号11:00按照投加浓度1000 mg/L一次性投加有机清洗剂QX511SGR5.0吨，运行24.0h；

（3）同时进行PH值、浊度、总硬、总铁含量的监测，此阶段运行约24h，至循环水浊度、硬度、总铁不再增加，分析数据趋于平稳，停止除垢除锈清洗，待循环水浊度降至20NTU，转入有机预膜阶段；

（4）取出清洗监测试片，挂入新的预膜监测试片，进行循环水系统预膜效果的监测。

4.6有机预膜阶段

（1）以循环水系统保有水量5000m³计，5月24号9:00按照投加浓度400 mg/L一次性投加有机预膜剂QY511SGR2.0吨，运行24.0～36.0h；

（2）同时进行PH值、总磷含量的监测，此阶段运行约24～36h，循环水系统有机预膜结束后，直接转入循环水系统正常运行；

（3）取出预膜试片，观察试片预膜效果。

5、             在线清洗预膜效果

5.1在线清洗效果

5.1.1除垢效果

循环水在清洗过程中，浊度浓度由2.0NTU最高上升到16.7NTU，总铁质量浓度由0.15mg/L最高上升到8.47mg/L，总硬度质量浓度由2050mg/L最高上升到2850mg/L，根据系统容积5000 m³计算，共清洗下来污垢与菌藻类物质203.5㎏、碳酸盐垢10950.0㎏、锈蚀产物 135.95㎏，清洗效果明显。清洗预膜过程中浊度、总铁、总硬度质量浓度变化趋势如下图：

图一、清洗预膜过程中总铁、浊度变化趋势

图二、清洗预膜过程中总硬度变化趋势

5.1.2清洗前后补充水及循环水水质分析结果

表一、东滩电厂循环水系统清洗前后水质分析对比

据清洗前后水质分析数据可以看出：

清洗后循环水中大量水玻璃被清洗剂清除并置换出系统，循环水系统恢复到正常运行状态。

5.1.3机组运行数据

    经过循环水系统在线清洗预膜工作，1#、2#、3#汽机在线清洗后负荷、排气温度、真空基本达到污染前的理想状态，生产恢复正常，参数变化图如下：

图三、1#、2#、3#汽机清洗前后负荷变化图

图四、1#、2#、3#汽机清洗前后排气温度变化图

图五、1#、2#、3#汽机清洗前后真空变化图

5.1.4清洗腐蚀速率

碳钢腐蚀率平均值为0.8694  g/m²h、铜腐蚀率平均值为0.0161 g/m²h、不锈钢腐蚀率平均值为0.0009 g/m²h。碳钢、铜、不锈钢清洗腐蚀速率都达到了新格瑞清洗标准，大大优于国家清洗标准。

5.2在线预膜效果

表二、监测试片预膜增重数据汇总表

预膜结束时取出监测试片观察：

试片表面有一层均匀致密彩色钝化膜附着。铜、碳钢试片都有微量的增重,充分说明试片上预上了一层保护膜。

6、              结论

（1）       此次在线清洗保证了东滩电厂生产在用电高峰不停产的要求，而且达到了理想效果，节省了停产检修清洗费用、人工费用、生产损失费用等数十万元；

（2）       此次循环水系统在线清洗，打破了换热设备受到水玻璃污染后清洗必须停车的惯例，为国内循环水系统硅酸盐垢在线清洗提供了宝贵经验；

（3）       此次循环水系统在线预膜为了尽可能减少无机磷酸盐的分解与沉积，采用有机磷酸盐为主膜剂，既确保系统内的设备及管线表壁形成较为均匀致密的保护膜，又较好地避免了浮膜的产生，而且预膜完成后不需要置换，直接转入正常运行，节约了大量一次水和药剂。