Tại nhà máy điện chạy bằng than hoặc chu trình hỗn hợp, nhóm xử lý nước thường xác định các vấn đề bằng các triệu chứng: lớp canxi cacbonat mỏng trên ống ngưng tụ, chênh lệch áp suất tăng dần qua màng thẩm thấu ngược (RO), hoặc màng sinh học nhầy nhụa trên lớp lấp đầy tháp giải nhiệt. Mỗi triệu chứng chỉ ra một giai đoạn cụ thể của quy trình xử lý nước của nhà máy điện và mỗi giai đoạn đòi hỏi một phản ứng hóa học khác nhau. Cách tiếp cận hữu ích là nghĩ về toàn bộ trình tự điều trị chứ không phải là một tập hợp các sản phẩm riêng biệt. Với hơn 34 năm kinh nghiệm về hóa học xử lý nước, Changzhou Jinghui chuyên về hai hệ thống mà người vận hành nhà máy cảm thấy áp lực nhất: nước làm mát tuần hoàn công nghiệp và hệ thống màng RO.
Sơ lược về quy trình xử lý nước của nhà máy điện
Các nhà máy điện sử dụng nước để tạo hơi nước, làm mát, kiểm soát khí thải và phục vụ tại chỗ. Quá trình xử lý diễn ra theo đường dẫn nước từ đầu vào đến đầu ra. Hiểu được con đường đó sẽ giúp chỉ định đúng hóa chất cho đúng vấn đề.
| sân khấu | Dòng nước chính | Vấn đề điển hình | Các chương trình hóa học quan trọng |
|---|---|---|---|
| Tiền xử lý | Lượng nước thô, chất làm sạch, bộ lọc | Độ đục, chất rắn lơ lửng, tải lượng hữu cơ | Chất đông tụ, chất keo tụ, chất phân tán |
| Nước trang điểm nồi hơi | Nước khử khoáng, thấm RO, EDI | Cặn, ăn mòn, nhiễm silic | Chất chống cặn, chất ức chế ăn mòn, chất thải oxy |
| Nước làm mát | Vòng tháp giải nhiệt tuần hoàn | Cặn, ăn mòn, bám bẩn sinh học, tạo bọt | Chất ức chế cặn, chất ức chế ăn mòn, chất diệt khuẩn, chất phân tán |
| Nước thải và xả đáy | Xả đáy tháp giải nhiệt, xả đáy nồi hơi, nước thải | Chất rắn lơ lửng, kim loại nặng, COD cao | Chất điều chỉnh pH, chất keo tụ, chất keo tụ |
Đối với một nhà máy nhiệt điện 600 MW điển hình, hai đối tượng sử dụng xử lý hóa học lớn nhất là hệ thống nước cấp nồi hơi và tháp giải nhiệt. Mỗi cái có một vai trò riêng biệt trong độ tin cậy tổng thể của nhà máy.
Tiền xử lý và quản lý nước cấp cho nồi hơi
Nước thô đi vào nhà máy điện có chứa chất rắn lơ lửng, độ cứng, silic và hàm lượng hữu cơ thay đổi. Các bước xử lý đầu tiên thường bao gồm đông tụ, keo tụ, lắng và lọc. Đối với nước bổ sung, nhiều nhà máy hiện đại sau đó sử dụng màng RO, sau đó là EDI hoặc đánh bóng bằng lớp hỗn hợp để đạt được độ tinh khiết cấp lò hơi.
Màng RO phải đối mặt với hai mối đe dọa phổ biến: cặn vô cơ và bám bẩn sinh học. Trong các nhà máy điện có nước giếng có độ cứng cao, vấn đề thường gặp nhất là cặn canxi cacbonat và canxi sunfat. Chất chống cặn đặc hiệu cho màng ngăn chặn các tinh thể này hình thành trên bề mặt màng và cũng giúp phân tán xu hướng cặn hiện có. Đây là một trong những khoản đầu tư hóa chất hiệu quả nhất về mặt chi phí cho hệ thống cấp nước bổ sung cho lò hơi.
Chất chống cặn đặc hiệu màng cho hệ thống thẩm thấu ngược SM-3210R kiểm soát cặn vô cơ và silica trong màng RO, NF và UF. Nó ngăn chặn sự đóng cặn canxi cacbonat và sunfat, chịu được LSI cao và hoạt động ở độ pH 5–10, lý tưởng để xử lý nước cấp cho lò hơi. Xem sản phẩm → Tiền xử lý cũng ảnh hưởng đến thiết bị hạ lưu. Nếu quá trình đông tụ và tạo bông không được kiểm soát tốt, các chất hữu cơ còn sót lại và các hạt mịn có thể lọt qua màng RO, làm tăng tốc độ bám bẩn và giảm tuổi thọ của màng. Các kỹ sư nhà máy nên theo dõi chỉ số mật độ phù sa (SDI) và giới hạn độ đục trước giai đoạn RO, đồng thời xác minh rằng các hóa chất tiền xử lý được sử dụng không ảnh hưởng đến chương trình chống cặn sau này.
Những thay đổi theo mùa về chất lượng nước thô tạo thêm một biến số khác. Những cơn mưa mùa xuân thường làm tăng độ đục và hàm lượng hữu cơ, trong khi hạn hán vào mùa hè có thể làm tăng độ cứng và độ dẫn điện. Các chương trình định lượng phải có khả năng thích ứng với những thay đổi này mà không yêu cầu thiết kế lại toàn bộ chuỗi xử lý.
Xử lý nước làm mát trong nhà máy điện
Trong một nhà máy điện, hệ thống nước làm mát thường chứa lượng nước lớn nhất và có nguy cơ ngừng hoạt động ngoài kế hoạch cao nhất. Tháp giải nhiệt hoạt động dưới sự bay hơi, tập trung dần dần muối hòa tan. Khi chu kỳ tập trung tăng lên, khả năng đóng cặn, ăn mòn và phát triển vi sinh vật của canxi cacbonat cũng tăng lên. Mục tiêu xử lý là vận hành ở tỷ lệ nồng độ an toàn cao nhất đồng thời giữ cho bề mặt truyền nhiệt sạch sẽ.
Kiểm soát quy mô là mối quan tâm đầu tiên. Độ cứng cacbonat là nguyên nhân hàng đầu gây tắc nghẽn trong bình ngưng và bộ trao đổi nhiệt. Chất ức chế cặn nước tuần hoàn tốt phải có tác dụng ngưỡng đã được chứng minh chứ không chỉ là giới hạn canxi cacbonat. Nó cũng vẫn có hiệu quả khi có sự hiện diện của các ion sắt và nhôm, thường có trong nước làm mát sau khi bị ăn mòn hoặc nhiễm chất làm sạch. Đây là lý do tại sao việc lựa chọn chất ức chế cáu cặn không phải là quyết định chung cho tất cả.
Chất ức chế cặn nước tuần hoàn cho hệ thống làm mát có độ cứng cao Chất ức chế gốc polyme không chứa phốt pho này phân tán cặn canxi cacbonat, sunfat và photphat. Hiệu quả ở mức 8–20 ppm, nó phù hợp với nước làm mát có độ cứng và kiềm từ trung bình đến cao, cải thiện hiệu suất trao đổi nhiệt. Xem sản phẩm → Đối với các cây trồng phải đối mặt với các giới hạn môi trường nghiêm ngặt hơn, các chương trình không có phốt pho và có hàm lượng phốt pho thấp đang trở thành lựa chọn ưu tiên. Phốt pho góp phần gây ra hiện tượng phú dưỡng ở các vùng nước tiếp nhận và nhiều nhà máy điện ven biển hoặc ven sông hiện nay được yêu cầu phải đáp ứng giới hạn thải phốt pho thấp. Chất ức chế cặn và ăn mòn không chứa phốt pho cung cấp một phương pháp để kiểm soát cả cặn và ăn mòn đồng thời giảm lượng chất dinh dưỡng trong quá trình xả đáy.
Chất ức chế cặn và ăn mòn không chứa phốt pho cho nước làm mát Được pha chế từ các polyme không chứa phốt pho và chất ức chế ăn mòn, nó ngăn ngừa cặn bám và tạo thành lớp màng bảo vệ trên các bề mặt trao đổi nhiệt. Thích hợp cho các hệ thống có độ pH cao, độ kiềm cao, đáp ứng giới hạn thải phốt pho thấp. Xem sản phẩm → Kiểm soát vi sinh là nửa còn lại của phương trình nước làm mát. Chất nhờn vi khuẩn, tảo và nấm làm giảm sự truyền nhiệt và tạo ra sự ăn mòn dưới lớp cặn. Các chất diệt khuẩn không oxy hóa thường được sử dụng để định lượng sốc vì chúng thâm nhập màng sinh học hiệu quả hơn các chất diệt khuẩn oxy hóa và ít bị tăng tốc hơn bởi độ pH cao của nước làm mát. Lịch trình liều lượng phải phù hợp với thời gian lưu của hệ thống và tính chất hóa học của nước.
Khi đánh giá chất ức chế cáu cặn, kỹ sư nhà máy nên xem xét độ cứng cacbonat của nước bổ sung và so sánh nó với giới hạn được khuyến nghị. Mối quan hệ giữa độ cứng, độ kiềm và chu kỳ nồng độ quyết định lượng chất ức chế cần thiết. Hướng dẫn về các giới hạn này có sẵn trong bài viết Chất ức chế cáu cặn cho nước làm mát và giới hạn độ cứng cacbonat . Bài báo đó cũng thảo luận về việc độ cứng quá mức có thể lấn át chương trình chất ức chế kém phù hợp như thế nào.
Hệ thống nước nồi hơi và vòng khép kín
Ngoài tháp giải nhiệt hở, các nhà máy điện còn có nước nồi hơi và vòng làm mát khép kín. Nước cấp của nồi hơi phải được khử khoáng đến mức độ dẫn điện và silic cần thiết, đồng thời bản thân nồi hơi cũng cần được xử lý bên trong để ngăn cặn bám trên thành ống. Phương pháp hóa học khác với nước làm mát vì nhiệt độ cao hơn nhiều và tính chất hóa học của nước nhạy cảm hơn nhiều.
Trong nhiều nhà máy, mạch làm mát vòng kín phục vụ các thiết bị phụ trợ như bộ làm mát mẫu, máy bơm và vòng đệm. Không giống như nước tuần hoàn hở, nước tuần hoàn khép kín có rất ít sự bay hơi nhưng nó vẫn phải đối mặt với sự ăn mòn do oxy hòa tan. Chất ức chế ăn mòn nước tuần hoàn khép kín chuyên dụng và chất loại bỏ oxy là rất cần thiết cho các hệ thống này.
Nguyên tắc tương tự cũng được áp dụng ở phía lò hơi: giảm thiểu sự ăn mòn và cáu cặn có nghĩa là kiểm soát thành phần hóa học của nước trong một khoảng thời gian hẹp. Các kỹ sư nhà máy thường dựa vào các chỉ số về độ dẫn điện, độ pH, silic và oxy hòa tan để điều chỉnh liều lượng hóa chất xử lý.
Lựa chọn chương trình hóa chất phù hợp: Những cân nhắc thực tế
Khi một nhà máy so sánh các chương trình xử lý, người ta thường chỉ tập trung vào giá mỗi kg. Nhưng chi phí thực sự nằm ở rủi ro hiệu suất. Một chương trình hóa học không phù hợp có thể dẫn đến ngừng hoạt động bình ngưng, hỏng ống nồi hơi ở lần tắt thiết bị tiếp theo hoặc phải thay thế màng RO. Các câu hỏi chính là:
- Hóa chất có phù hợp với chất lượng nước thực tế tại nhà máy dưới sự thay đổi bình thường và theo mùa không?
- Hàm lượng phốt pho trong công thức là gì và nó có đáp ứng giới hạn thải ra không?
- Nhà cung cấp có thể cung cấp kết quả phân tích trong phòng thí nghiệm đáng tin cậy và quy trình kiểm soát chất lượng nhất quán không?
- Nhà cung cấp có cung cấp dịch vụ kỹ thuật để tối ưu hóa liều lượng và khắc phục sự cố không?
Các nhà cung cấp đáng tin cậy phải có khả năng cung cấp các báo cáo thử nghiệm trong phòng thí nghiệm được CMA chứng nhận, chứng minh rằng sản phẩm đã được thử nghiệm về hiệu suất trong điều kiện nước đại diện. Công ty cũng nhấn mạnh các giải pháp phù hợp, bắt đầu từ giai đoạn phát triển sản phẩm để giải quyết các điều kiện vận hành của một nhà máy cụ thể.
Một yếu tố thực tế khác là việc cung cấp và hậu cần hóa chất. Một nhà máy ở địa điểm xa hoặc có khả năng lưu trữ hạn chế cần một nhà cung cấp có thể duy trì lịch trình giao hàng đáng tin cậy. Khả năng vận chuyển đến hơn 40 quốc gia của nhà cung cấp cho thấy kinh nghiệm xuất khẩu đã được khẳng định, giúp giảm nguy cơ gián đoạn nguồn cung trong hoạt động cần bảo trì.
Đặt tất cả lại với nhau
Quá trình xử lý nước của nhà máy điện là một chuỗi liên tục. Tiền xử lý bảo vệ màng RO, xử lý RO bảo vệ nồi hơi và xử lý nước làm mát bảo vệ bình ngưng và bộ trao đổi nhiệt. Mỗi liên kết sử dụng một bộ hóa chất khác nhau nhưng tất cả đều có chung một mục tiêu: duy trì hiệu quả và tránh ngừng hoạt động ngoài dự kiến.
Đối với các kỹ sư nhà máy, cách tiếp cận đáng tin cậy nhất là bắt đầu bằng việc phân tích nước hoàn chỉnh, xác định các mục tiêu hoạt động cho từng hệ thống, sau đó chọn một chương trình hóa học được xác minh dựa trên các mục tiêu đó. Kinh nghiệm về cả nước làm mát tuần hoàn và xử lý RO có nghĩa là nhà cung cấp có thể giúp nhà máy nhìn thấy sự tương tác giữa các hệ thống, thay vì chỉ bán một sản phẩm duy nhất.
