陈永政
四川广安发电有限责任公司 四川 广安 638017
摘要:水中存在的氧化硅会对工业生产造成严重的负面影响,特别是火力发电厂的亚临界和超临界压力锅炉中更是如此,这种锅炉对水质要求非常高,只有对水中的氧化硅进行有效地处理,才能确保火力发电厂亚临界和超临界压力锅炉的正常运行。通过对实际处理情况的分析可以发现,目前最常用的两种锅炉用水除硅方法为镁剂除硅和石灰除硅,具有十分突出的使用效果,能够在火力发电厂锅炉用水处理中发挥不可替代地积极作用,因此本文主要就这两种除硅方式进行研究。
关键词:水处理;混凝;氧化硅
引言
水中不可避免的含有氧化硅等硅的化合物,这些含硅化合物很难通过简单的过滤去除,但是如果不加处理又会导致亚临界和超临界压力锅炉的运行问题,所以在实际工作中即使水体看似十分清澈,也必须要采取有效措施对水中的硅化合物进行处理。经过长时间的探索和研究发现,镁剂除硅和石灰除硅这两种方式具有极佳的除硅效果,在这种情况下对这两种除硅技术进行研究显然具有一定的现实意义。
1镁剂除硅
镁剂除硅所使用的除硅剂一般为菱苦土和白云灰,即化学中常见的氧化镁和氧化镁及氧化钙的混合物,在一些特殊情况下也可以使用碳酸镁进行除硅。镁剂除硅的原理非常简单,氧化镁颗粒遇碱性环境迅速水化成氧化镁和氢氧化镁的分子结构,而后氢氧化镁分子解离进入溶液,就可以形成氢氧根包围之下的带正电的颗粒,氢氧化镁的表面活性非常突出,能够吸附水中存在的硅酸化合物。在这个基础上,水中的硅酸化合物遇到氢氧化镁分子以后,形成难溶于水的硅酸镁化合物。除此之外,在这个反应过程中,也生成了部分硅酸胶体和硅酸钙,而后其可形成沉淀被过滤出去。实际上,加入多少氧化镁并不能决定去除氧化硅的数量,二者之间并没有化学上的准确计量数据,因此可以证明镁剂除硅是一种物理性的吸附方法。当然也有人认为镁剂除硅的过程和Langmuir或Freundlich等温线极其相似,吸附量和温度之间成正比例关系,这显然不符合一般吸附现象的普遍规律,所以目前镁剂除硅的机理还存在一定的争议。有观点认为,镁剂除硅的效果受到以下五种因素的影响:第一,受到酸碱度的影响。一部分人认为镁剂除硅的最佳酸碱度在10.1--10.3范围内,为了达到这一酸碱度,可采取向溶液加石灰的方法。石灰除了能够调节酸碱度,还能对氧化硅、二氧化碳等产生去除效果。第二,受到凝聚效应的影响。凝聚能够让氧化镁沉渣速度更快,因此在实际操作中配合凝聚效应十分关键。第三,受到水温的影响。为了提升除硅效果,可适当提升水的温度,一般来说最佳的除硅温度在95℃左右。经实验发现,除硅温度在40℃左右时出水硅含量可小于1.0mg/L,而在凉水加热到120--130℃以后,其出水硅含量可以降到每升0.3毫克。第四,受水在澄清器中的停留时间的影响。
与水能否充分接触,决定了镁剂除硅的最终效果,在水温达到30℃的情况下,应保证除硅时间在一小时以上,而水温在40℃左右时停留时间为一小时,在水温达到120℃的情况下,只需要保持20分钟即可将水中硅含量降低到1.0mg/L以下,而保持三十分钟就能让水中硅含量降到0.5mg/L。最后,受到原水水质的影响。原水中的氧化硅含量对出水氧化硅含量并没有太大的影响,但是其会直接影响到镁剂的用量,原水含硅量与镁剂的消耗量成反比例关系。为了保证镁剂除硅的效果,一般需要将其与石灰处理技术结合起来,下面对石灰除硅进行简单的研究。
2石灰除硅
水处理方法十分多样化,而沉淀则是水处理中最常见的方法,其能够将溶解在水中的杂质通过固态沉淀的方式除去。这种处理方法和离子交换法相比较而言更具有普适性,其不会产生废弃酸碱化合物,在生态环境保护意识越发成熟的今天,显然具有不可忽视的优势。而石灰除硅技术正是其中最具有代表性的除硅沉淀技术,早在上个世纪八九十年代,美国就已经开始利用石灰对污水进行处理,并且确实取得了可观的效果,因此这种方法开始逐渐得到沿用和推广,现在一般作为镁剂除硅的预处理技术进行应用。硬度过高的水一般不能通过离子交换法进行净化或软化,且成本比较高,不符合火力发电厂大规模处理的要求,另外碱性过高的水一般也不能作为锅炉用水,只有经过一系列处理以后才能使用,为了满足使用需求,国外的从业者一般在离子交换前使用石灰进行先期处理,特别需要提到的是,此处使用的是熟石灰,从而避免粉尘污染等问题。石灰悬浊液与待处理水体接触之后,水中的钙离子和氢氧根离子数量大幅度增加,一部分氢离子和氢氧根离子反应之后形成水分子,此时水中的氢离子浓度下降、碳酸平衡被打破,碳酸氢根离子解离成碳酸根离子,与钙离子反应即可生成碳酸钙沉淀。石灰处理技术能够对碳酸盐进行有效处理,再辅以混凝剂即可保证最终的处理效果,常用的混凝剂为铁盐混凝剂,不宜使用铝盐混凝剂。想要让上述的沉淀更加彻底,工作人员可以将沉淀物作为介质、并在石灰处理中进行混凝处理。另外,在实际的操作中并不能完全如理论推断一样纯净,可能夹带有碱式盐、沉淀盐等,因此石灰的具体投入量一般需要根据实际情况来计算确定。经过石灰处理以后,水体氧化硅含量和生成的氢氧化镁含量息息相关,为保证水中剩余的镁离子能够顺利形成氢氧化镁沉淀,工作人员需要投入过量熟石灰与之进行反应,只有这样才能保证最终的处理效果。
结语
火力发电厂亚临界和超临界压力锅炉对水质要求非常高,往往需要接近或达到超纯水的标准才能使用,简单的处理技术并不能使水质达到这一标准,因此目前比较常见的做法是利用石灰处理技术进行预处理,而后借助镁剂除硅技术完全去除水中的硅的化合物。另外,工作人员还需要根据原水的水质、除硅的需求等等,对处理方法进行适当的调整,在确保处理效果的同时,保证处理的性价比。
参考文献
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