DQZHAN技术讯：电化学技术应用循环水处理分析及调研

摘要目前，电化学水处理技术逐渐得到了应用和推广。本文基于发电厂循环水的特点，通过分析电化学处理技术原理，在调研同类型机组运行情况的基础上，得出电化学应用于发电厂循环水的可行性以供同类型机组参考。

1引言

电化学技术在水处理中不需要投加药剂，通过电子作用即可实现阻垢、除垢、缓蚀和**等方面的作用。与化学处理法比较，采用该技术对循环冷却水处理进行处理，具有易维修管理，运行费用低，无污染，无需停机检修等优点。

2电化学处理工艺介绍

电化学处理技术主要采用电化学处理方法，利用电极反应及其相关过程，通过直接和间接的氧化还原、凝聚絮凝、吸附降解和协同转化等综合作用，对水中的硬度、悬浮物、胶体、**、藻类等污染物有效的去除，无需投加化学药剂、无二次污染、大幅度减少排污、节约用水。

2.1电化学技术原理

电化学每个单元是由带电极的反应室、进出水管、排污阀门、电源控制柜和维修辅助设备等几部分组成。通过直流电流的作用，在反应室内壁(阴极)附近形成一个碱性环境(pH值达到12-13的范围)，这种强碱性环境下结垢物质更容易结晶析出。在阳极附近，高达50％的氯离子转变成游离氯或次氯酸，同时还生成羟基自由基、氧自由基、臭氧和双氧水。这些物质进一步强化了在反应室内的**、灭藻效果，并且不允许包括军团菌等菌类及微生物的存活；碳酸钙饱和指数LSI控制软件可以确保凝汽器不结垢、不腐蚀，确保热交换器热交换效率高，并且不需要清洗，从而达到提高生产效率的目的；整个电化学过程都是利用水体本源物质，不产生污染，属于绿色环保型的水处理方法。

电化学设备反应室内的基本化学反应如下[1,2]：

电化学技术应用循环水处理分析及调研

2.2运行操作

电化学水处理系统通过PLC控制系统在线不间断处理循环水，周期性自动刮垢和排污。PLC根据循环水水质情况自动控制刮垢、排污的频率，从而达到维持系统中水的化学物质平衡和控制微生物生长的目的。

刮垢、排污流程：PLC控制系统对控制阀阀门给出指令，关闭进出水阀门，块的排污阀门打开，将预先沉淀出来的结垢物质和生物粘泥排出处理单元，并和冲洗水一起排出到沉淀池。大约120秒后，排污阀门关闭，打开进出水阀门，完成一次清洗周期。

3漳泽电力河津发电分公司

3.1调研单位介绍

河津发电厂是“九五”期间山西省的重点工程，地处晋南地区，是晋南**的一座大型火力发电厂。一期工程1997年底正式开工建设，安装两台350MW日本三菱机组，总投资35.68亿人民币（静态投资为32.50亿人民币），其中使用日本政府海外协力基金第三批日元贷款220亿元，配套内资分别由华北电力集团公司、山西省地方电力公司、山西省电力公司共同投资建设。2000年1月，河津发电有限责任公司由漳泽电力股份有限公司收购，更名为山西漳泽电力股份有限公司河津发电厂。

3.2调研主要内容

3.2.1循环水概况

河津发电分公司循环水系统单台机设计循环量38190m3/h，循环水采用60%弱酸出水+40%原水（地下水）作为补充水水源，其混合水的指标为：硬度314mg/L，碱度122mg/L，氯离子112mg/L，电导率1240us/cm。之前循环水系统采用加阻垢剂、加**剂和加缓蚀剂的处理方式，浓缩倍率约为3。凝汽器材质为S31603。

2016年10月底进行电化学处理改造，2016年11月24日开始投入运行。改造工艺流程如下图所示：

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增压泵在热季凝汽器背压升高时使用。

3.2.2改造后运行情况

3.2.2.1改造后的循环水水质控制

改造后，循环水水质控制指标如下：有机磷4~6mg/L，钙+碱度＜15mmol/L，**~1x105CFU/mL。

3.2.2.2改造后系统运行

每个电化学反应单元处理能力为50m3/h；每个集装设备共有8个反应单元，处理能力共为400m3/h；全厂共有集装设备3套并联运行，总处理能力为1200m3/h，没有备用。采用电化学处理的循环水比例约为3.14%。改造后，循环水处理系统一直处于试验摸索阶段，在一部分循环水旁路电化学处理的同时往循环水系统中投加阻垢剂3mg/L和少量缓蚀剂。在运行的半年时间里，加药量在逐步减少。

单个集装设备尺寸为12x3x3m。单个污泥池尺寸为3x1.2x1.6m，污泥一月清理一次，一次清理污泥约0.5m深。沉淀后的清水回用与厂内脱硫系统。

单个化学反应单元容积约为0.8m3，单元内设有刮刀用于刮除单元壁（阴极）产生的水垢。刮刀采用压缩空气驱动方式，根据循环水水质情况判断刮刀运行周期。实际运行中，刮刀设置为2小时运行一次。

电化学技术应用循环水处理分析及调研

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3.2.2.3经济效益

A）投资费用

河津发电循环水电化学处理改造费用为750万元，包括3x400t/h的电化学模块、增压泵、空气压缩机、仪表、阀门、管道及所有电气控制系统，并含有施工费用。

B）运行维护费用

电化学电极厂家质保3年，通常5年更换，具体由水质情况决定。一个电解单元（12个电极）更换费用约为1万元。

单个电解单元电动机功率为80W，整个电化学处理电动机功率为1920W。年运行小时数按5000h考虑，年耗电量约为9600kWh。

C）改造前后对比（数据来源为专工介绍）

循环水改造前，浓缩倍率为3.0左右，单台机年排污量约为72万吨，排污费用约200万元。采用加**剂、阻垢剂、缓蚀剂处理循环水，单台机化学药剂费用180万元。循环水年运行费用约380万元（不包括弱酸系统运行费用）。

系统改造后从11月24日投入运行到12月17日，#1循环水补水量约31万吨，与2015年同期相比减少了约3万吨。每吨水按3.5元计，则节约水费10.5万元。当采用电化学处理循环水浓缩倍率控制到5.0时，但台机组全年运行能减少补水约87万吨，节约水费可观。此时基本上能停止阻垢剂和**剂加药，每台机组每年*多能节约药剂费用约180万元。

3.2.2.4需验证问题

由于河津发电应用电化学处理循环水不足一年时间，在全年*热时期并未有汽机专业对端差、真空度等影响的反馈，还需进一步运行检验应用效果。

3.3水质情况

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4南通星辰合成材料芮城分公司

4.1调研单位介绍

南通星辰合成材料有限公司芮城分公司是由中国蓝星（集团）股份有限公司旗下南通星辰合成材料有限公司的分公司，原名蓝星化工新材料股份有限公司芮城分公司。公司以化工新材料及酚类系列产品为主营业务。2014年成立分公司以来，依托高新技术聚苯醚项目，持续改进，不断**，取得了飞速发展。

目前公司以生产、研发和销售工程塑料及医药中间体产品为主。主要产品有聚苯醚PPE、2，6-二甲酚、2，3，6-**酚、邻甲酚等产品，其中拥有知识产权的产品3种，3种产品进入国外市场。公司现拥有中国首座年产万吨级聚苯醚（PPE）工程塑料生产线一条，年产2000吨2，3，6-**酚（合成维生素E原料）生产线一条；公用工程、附属生产设施及环保处理设施齐全。

公司历史沿革可追溯1973年，前身磷肥厂在山西省政府批准下选址建厂，后历经产品转型和工厂更名。1990年更名为芮城县地方国营化工厂，产品转型为酯类系列产品，工厂得以快速发展。2002年工厂更名为芮城福斯特化工股份有限公司，产品转型生产酚类系列产品，并从国外引进高新技术产品聚苯醚项目。2005年4月公司由原中国蓝星（集团）总公司收购重组，业务重心转向化工新材料领域，成为中国化工新材料聚苯醚的**者。2006年3月成立蓝星化工新材料股份有限公司芮城分公司，2014年8月因蓝星公司业务战略整合，成立南通星辰合成材料有限公司芮城分公司。

4.2调研主要内容

4.2.1循环水概况

芮城材料循环水系统循环量为2000m3/h，采用地下水作为补充水水源。之前循环水系统采用加**剂、加硝酸的处理方式。

2014年进行电化学处理一期改造，改造后工艺流程如下图所示：

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4.2.2改造后运行情况

改造后，循环水电化学处理单元一期改造出力为4x25m3/h，二期改造出力为1x50m3/h+3x25m3/h，4台并联运行，现总处理能力为125m3/h，没有备用。采用电化学处理的循环水比例约为6.25%。

电化学单元内设有刮刀用于刮除单元壁（阴极）产生的水垢。刮刀采用电机驱动方式，根据循环水水质情况判断刮刀运行周期。实际运行中，刮刀设置为1小时运行一次。一周清理污水箱一次，同时每两个月需打开电化学单元清理单元内集结的水垢。

无阀滤池出力为2x100m3/h，每天反冲洗3次。

4.2.3经济效益

A）投资费用

芮城材料一期改造费用270万，二期改造35万。2017年更换25m3/h处理单元电极共10根花费约3万。

B）运行维护

据运行人员介绍，改造后正常运行不需要加阻垢剂，只有在循环水启动初期投加。改造前后，循环水排污水量和补水量没有变化，但循环水水质变好，并且没有换热器出现换热效率下降等问题反馈；运行人员操作方便，维护简单。

4.2.4水质情况

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5调研结论

通过对漳泽电力河津发电分公司和南通星辰合成材料芮城分公司的调研，对华电天津650MW燃气+350MW燃煤热电联产工程提供了参考。不同的应用领域说明，电化学处理循环水不仅理论上可行，也在实践中得到了检验。

对于火力发电厂而言，电化学处理循环水难点主要是：循环水水量极其庞大，导致需处理水量也很大；循环水补水水质多样化。该技术运用到循环水量相对较小的燃机电厂、垃圾焚烧电厂及光热电厂等将会有一番突破。