矿井水氧化还原处理技术的研究与应用

矿井水氧化还原处理技术的研究与应用

臧殿荣

新汶矿业集团电厂管理分公司 山东 泰安 271219

摘　要：针对锅炉炉水pH值偏低现象进行分析，找出pH值超标的原因，在多介质过滤器前增加氧化性杀菌剂对原水中的有机物进行处理，将长链、大分子量有机物降解为小分子量的有机物，通过后续水处理-反渗透、离子交换器进行去除，通过现场试验效果明显，对有机物去除率达70%以上，有效的保证了锅炉用水安全。

关键词：矿井水；炉水pH值；氧化还原；COD

引言

新汶矿业集团电厂管理分公司新汶热电水处理系统设计为二台Φ3200多介质过滤器，两套60t/h反渗透，后加离子交换器进行精脱盐。原水水源为矿井水，由于矿井水水质变化，出现锅炉炉水pH值下降的现象，个别时间段出现pH值小于7的现象，最低时小于5，只能通过大量加氢氧化钠来维持锅炉pH，但由于大量添加氢氧化钠导致炉水电导升高，蒸汽品质超标等问题陆续出现，单纯通过加氢氧化钠调整炉水pH的方法只能治标不能治本。

炉水pH的超标对锅炉的安全运行影响巨大，pH过低容易造成酸性腐蚀，严重时会造成“氢脆”；pH过高时容易造成碱性腐蚀，严重时会造成“苛性脆化”；蒸汽钠离子、二氧化硅超标会造成锅炉过热器、汽轮机通流部分积盐。因些找出问题产生的根源，制定相应的解决措施刻不容缓。

1 炉水pH控制的重要性

pH值为水中氢离子浓度的负对数，是衡量水的酸碱性强弱程度的指标，它的高低直接影响锅炉的正常运行，可以说炉水pH值是表征锅炉水化学优劣的关键性指标，因此控制好炉水pH值指标至关重要。

1.1对蒸汽品质的影响

pH值过低无法进一步抑制硅酸盐类的水解，最终造成蒸汽中携带大量硅酸，使得蒸汽品质恶化。

1.2对设备寿命的影响

氢离子在电化学腐蚀中是一种去极化剂，当炉水中pH值小于9.0时，能够破坏金属膜，与锅水接触的设备腐蚀加剧，进而缩短了设备的使用寿命。

1.3对水渣生成的影响

当pH值在一定范围内时，炉水中钙离子与药剂中磷酸根进行反应，最终生成水渣，通过排污排掉，但是低pH值运行势必阻碍水渣的形成。

2 炉水pH低的原因分析

锅炉炉水pH偏低，根据锅炉内部汽水平衡原理，一是通过锅炉给水（包括凝结水、疏水、补给水）带入了可能产生酸性离子的介质；二是通过锅炉添加的辅助药剂（包括氨水、磷酸钠）含有酸根离子，在水中通过水解等过程产生了酸性离子；三是炉水中有机物超标，在高温条件下水解生成有机酸导致pH降低。

2.1对现场使用的药剂进行分析化验，调节给水pH用的氨水COD偏高，考虑给水加氨量较少，且正常使用中，非主要原因。磷酸三钠经检测氯离子、COD正常。

2.2对原水、炉水水质进行全分析，特别是水中有机物含量进行分析，确定pH值波动原因。

ND-未检出

各水质的COD(mg/L)化验指标：

矿井水27 多介质过滤器出水54

反渗透出水2.65 阴阳床出水3.23

1#炉水13 3#锅炉水 19

磷酸三钠（1%） 6 氨水（2%）16

矿井水COD 27mg/L较高，属于受污染的水质，超出水质预处理处理能力，多介质设备处理后增大至54mg/L，反渗透产水仍然有微量有机物（COD为2.65mg/L），经过离子交换器后出水后COD 3.23mg/L。说明多介质过滤器和离子交换器都受到了污染，需要加强反洗和再生的强度，并对原水进行处理，降低进水COD含量。1#炉水COD 13mg/L，3#COD达到19mg/L，COD高说明有机物含量高，在高温下易于分解成有机酸，从而降低了炉水pH值。

3处理方案

通过对水质全分析，基本确定为水中有机物超标导致炉水pH值偏低，确定采用对原水进行氧化还原处理，从根本上降低原水中的有机物。同时采用非氧化性杀菌剂对多介质过滤器进行清洗杀菌，对反渗透装置进行化学清洗。

在多介质过滤器前增加氧化性杀菌剂对原水中的有机物进行处理，将长链、大分子量有机物降解为小分子量的有机物，通过后续水处理进行去除。在反渗透进水前添加还原剂，对由于前面添加的氧化性物质而产生的余氯进行还原，通过ORP电位计进行控制，确保反渗透膜元件的安全。

3.1安装加药装置

根据现场的实际情况，杀菌剂可利用一体化的絮凝加药装置，加药点安装原水入口，还原剂利用原系统，加药口位置移至多介质过滤器出口管，ORP电位计安装在反渗透保安过滤器前。

加药装置安装完毕，先清水实验后，再加药调试，调试期间随时检测余氯值，稳定后检测COD含量。

3.2氧化性杀菌剂

加药量控制，在杀菌剂的加药箱中，杀菌剂先用纯水稀释到10%，即1份的杀菌剂（原液）加入9份的纯水。杀菌剂投加量为3-5ppm，计量泵现场调节，根据出水余氯值调整。

3.3还原剂投加

加药量控制，在加药箱中，还原剂先用纯水稀释到10%，即1份的（原液）加入9份的纯水。还原剂投加量为3-6ppm，计量泵现场调节，控制出水ORP值不低于250mV。

3.4加药注意事项

初次加药应先清洗加药箱,清洗时关闭加药箱底部排污阀，注水清洗后打开排污阀把水排空，清洗两遍后开始加药。

调整计量泵的加药冲程,调整旋钮至相应刻度。

配药,检查关闭加药箱底部排污阀，根据加药箱内的有效体积和计量泵的实际工作出力，计算出药剂的加入量。从加药箱的加入口加入药剂，打开进水阀稀释至最高液位刻度处，关闭补水阀。

打开加药箱搅拌电机，将药剂搅拌均匀后，停电机。

打开计量泵进出口阀门，打开计量泵开关，所有药剂加在相应位置,反渗透装置停运后，必须关闭计量泵。

定期巡查加药系统有无泄漏，有泄漏及时解决。检查计量泵的加药量是否准确，加药箱溶液位下降与计量泵计算加入量是否一致，若不一致及时计算调整。

4处理效果

在多介质过滤器前增加氧化性杀菌剂对原水中的有机物进行处理，将长链、大分子量有机物降解为小分子量的有机物，通过后续水处理进行去除，对有机物去除率提高至70%以上，保证了锅炉用水安全。

项目实施后，不加氢氧化钠调节，炉水pH在合格范围内，其它水汽指标也陆续恢复正常，如饱和蒸汽、过热蒸汽的钠离子及二氧化硅等控制指标。

5 效益分析

对原水进行氧化还原处理，将长链、大分子量有机物降解为小分子量的有机物，通过后续水处理进行去除，从根本上解决了炉水pH低的问题，确保了锅炉安全运行，提高了锅炉的使用寿命。

5.1锅炉排污率大幅下降，每年可节约热量75*2*0.5%*2809*1000/1000*1000*24*365=18455GJ，按35元/GJ计，每年节约64.59万元。

5.2全年可节约碱量约4.56/3.5*12=15.63t每吨按照1000元计算，全年节约1.56万元。

合计每年可节约费用66.15万元。

6 结语

矿井排水是矿井安全生产的基础，充分利用矿井排水是一项非常实用的节水措施。针对矿井水受采面、开采深度变化而变化的特点在多介质过滤器前增加氧化性杀菌剂对原水中的有机物进行处理，将长链、大分子量有机物降解为小分子量的有机物，通过后续水处理进行去除。在反渗透进水前添加还原剂确保反渗透膜元件的安全，可为使用煤矿矿井排水作水处理水源的坑口电厂提供借鉴。

参考文献

1. 《电厂化学》第四版，吴仁芳 徐忠鹏，中国电力出版社.

2. 《热力发电厂水处理》第三版，施燮军 吴蒙聚，中国电力出版社.

3. 《火力发电厂水处理与节水技术及工程实例》韩买良 沈明忠 化学工业出版社

作者简介：臧殿荣（1975－），男，山东泰安人，本科，高级工程师，从事电厂化学、节能及环境保护技术管理工作。

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