浅谈电厂化学水处理技术

浅谈电厂化学水处理技术

      【摘要】：为了保证汽水的质量，电厂对其所使用的锅炉用水进行相应地处理，实行科学水处理。经过处理后得到高纯净除盐水才能进入热力系统，避免水中的物质与锅炉内的物质起反应而造成热力设备结垢或者腐蚀导致电厂在生产过程中效率下降，发生爆管的事故；才能避免出现汽轮机和过热器的积盐现象，防止汽轮机的出力下降或者出现严重地失衡导致发生重大事故。这是电厂经济、安全运行的重要保证。本文详细分析了电厂的化学水处理的技术，希望给有关电厂的化学水处理技术员工提供一些可以参考的理论知识。

        1. 引言

        到目前为止，电厂是我国国民经济发展行业中的重要组成部分，它稳定和安全运行相对于我国社会进步和经济发展具有相当重要的意义。由于电厂中的某些热力设备可能受到水中一些物质的作用从而产生有害的成分，使设备发生腐蚀的现象，因此电厂安全运行和化学水处理系统具有直接的关系。水中杂质对设备的破坏决定了电厂中的水必须要经过一定的处理才能被使用，该处理就是电厂中的化学水处理系统。

        2. 电厂化学水处理技术发展的现状

        电厂获得纯净除盐水主要采用以下几种方式

        2.1 采用传统澄清、过滤+离子交换方式，其流程如下：

        原水→絮凝澄清池→多介质过滤器→活性炭过滤器→阳离子交换床→除二氧化碳风机→中间水箱→阴离子交换床→阴阳离子宫交换床→树脂捕捉器→机组用水。

        2.2 采用反渗透+混床制水方式，其流程如下：

        原水→絮凝澄清池→多介质过滤器→活性碳滤器→精密过滤器→保安过滤器→高压泵→反渗透装置→中间水箱→混床装置→树脂捕捉器→除盐水箱。

        2.3 采用预处理、反渗透+EDI制水方式，其流程如下：

        原水→絮凝澄清池→多介质过滤器→活性炭过滤器→超滤装置→反渗透装置→反渗透水箱→EDI装置→微孔过滤器→除盐水箱。

        以上三种水处理方式是目前电厂获得纯净除盐水的主要工艺，其它的水质净化流程大都是在以上三种制水方式的基础上进行不同组合而搭成的制水工艺流程。

        三种制水方式的优缺点：

        （1） 一种采用澄清、过滤+离子交换的优点在初期投资少，设备占用地方相对较少，其缺点是离子交换器失效需要酸、碱进行再生来恢复其交换容量，需大量耗费酸碱。再生所产生的废液需要中和排放，后期成本较高，容易对环境造成破坏。

        （2） 第二种采用反渗透+混床，这种制水工艺是化学制取超纯除盐水相对经济的方法，只需对混床进行再生，而且经过反渗透半除盐处理的水质较好，缓解了混床的失效频度。减少了再生需要的酸、碱用量，对环境的破坏相对较小。其缺点是在投资初期反渗透膜费用较大，但总的比较相对划算，多数电厂目前考虑接受这种制水工艺。

        （3） 第三种采用预处理、反渗透+EDI的制水方式也称全膜法制水。这种制水方法不需要用酸、碱进行再生就可以制取纯净除盐水，不会对环境造成破坏。是目前电厂最经济，最环保的化学制水工艺，但其缺点是设备初期投资相对前面两种制水方式过于昂贵。

        3. 电厂化学水处理措施

        3.1 补给水的处理措施

        电厂在生产锅炉的补给水处理中，关系到生产安全与效率。目前随着科学技术的快速发展，电厂关于环保节能的理念深入人心，过去传统的离子交换、澄清过滤或混凝等比较落后的技术已经逐渐被摒弃，现如今新的纤维材料广泛应用于过滤设备，不仅除去了胶体，微生物以及一些颗粒的悬浮物等，在过滤中也具有较强的吸附、截污能力，取得了相关当好的效果。膜分离技术被采用，当前反参透占主导地位，反渗透技术能除去水中90%以上离子，如水中有机物、硅有较好的去除率。由于膜分离技术具有明显的优势，因此在锅炉补给水的处理中节约了大量的由于离子交换或澄清过滤等落后技术在运营时产生废水排放的费用，同时过去操作复杂和排放困难的许多问题也得到了改进。新的膜分离的技术不仅达到了环保的要求。当水中的氯含量比较高时，可以采用活性碳过滤或者使用水质还原剂来进行处理。而混床在除盐处理的作用仍占有重要的位置，混床除盐技术相对成熟、可靠，混床的功能具有其他除盐所无法替代的作用。目前将超滤、反渗透装置和电渗淅除盐技术有效的搭配，形成高效的除盐工艺，不需要酸、碱再生剂，只通过对水电离出来的H+和OH-即可完成再生的作用，从而完成电渗淅的再生、除盐。这种制水工艺将是电厂化学制水的发展方向。

        3.2给水的处理措施

        对电厂锅炉的给水处理也是提高生产效率的关键因素，目前，新疆矿井水处理设备工程在锅炉给水的处理上我国都采用除氧剂和除氧器的方式来进行，主要采用氨和联氨的挥发性进行处理，而当水质稳定以后才可以利用中性和联合处理的方式。采用联氨技术具有一定的优势，但是它同时存在一定的局限性，例如，水的温度太低时，去除氧气的速度很慢，而且如果分解的温度太高时又具有很强的毒性。如果不小心污染到工作人员的身体，则会对燃气电厂中工作人员的身体健康造成损失。因此，当前国内一些电厂开始使用给水加氧的方式对锅炉给水进行处理，其方法是创造氧化还原气氛，取得了较好效果。在低温条件下也能形成保护膜，从而起到防止腐蚀的发生，这种方法避免使用有毒害性药品联氨，同时给水PH只需控制在8.7～8.9之间，节省了用氨量。使锅炉酸洗周期延长，机组的运行成本有效的降低了，采用此种运行方法需要使用高纯净的给水。

        3.3锅炉炉水的处理措施

        锅炉炉水的处理技术长期以来都使用炉内磷酸盐处理技术，以前的锅炉参数较低是该技术能够得到长期广泛应用的主要原因，炉水中常常存在着大量的钙、镁离子，在一定的工况下，锅炉内就非常容易结垢，将磷酸盐投入锅炉内，使水中的硬度和磷酸盐形成磷酸盐水垢经锅炉定排或连排除掉，利用磷酸盐处理技术不仅起到了较好的除垢效果，同时防腐效果也非常明显。但随着锅炉参数不断的提高，磷酸盐的“隐藏”现象越来越严重，由此引起的酸性腐蚀。而且高参数机组的锅炉补给水系统已全部采用二级除盐，凝结水系统设有精处理装置。炉水中基本没有硬度成分，磷酸盐处理的主要作用也从除硬度转为调整pH 值防腐。因此，近年来人们又提出低磷酸盐处理与平衡磷酸盐处理。低磷酸盐处理的下限控制在0.3～0.5mg/L，上限一般不超过2～3mg/L。平衡磷酸盐处理的基本原理是使炉水磷酸盐的含量减少到只够与硬度成分反应所需的低浓度，同时允许炉水中有小于1mg/L 的游离NaOH，以保证炉水的pH 值在9.0～9.6 的范围内。

        3.3凝结水处理措施

        目前直流锅炉、绝大部分300MW及以上的高参数机组均配备有凝结水处理装置，主要配备除铁器+混床、前置过滤器+混床、凝结水再生系统。凝结水处理系统主要是净化凝结水由于机组运行和启、停过程的金属腐蚀物及凝汽器泄露带入水中盐分，保证机组水汽品质，缩短机组启动时间，延长热力系统酸洗间隔，满足部分电厂有加氧的水质要求。

        3.4循环水处埋措施

        循环水是电厂耗水大项，提高循环冷却水系统的浓缩倍率是减少循环水耗损的技术途径。矿井水处理设备工程早期循环水处理的浓缩倍率不大于2.5，现在采用循环水加入有机阻垢剂、杀菌灭藻剂、缓蚀剂手段，根据循环水水质用综合处理工艺可大幅提高循环水的浓缩倍率。这是加强循环水处理技术的重点，我国在循环水浓缩倍率方面与发达国家还存在着一定的差距，所以应该加大研究力度，从而提高循环水的重复利用效率，减轻对环境和水体的二次污染。

        3.5废水处理措施

        电厂工业废水主要来源于机组事故或启动时排放的锅炉酸洗废水以及锅炉补给水处理系统酸碱废液。这些废液分别被输送至废水贮存池，经压缩空气搅拌均匀、加酸或碱调节废液pH值、加混凝剂混合、反应后进入斜板澄清器澄清，出水经过滤器过滤后进入中和池，再加入酸、碱调节pH值后，最终达标回用或排放。

        4. 电厂化学水处理控制单元的集中化

        对于电厂化学水处理的传统工艺流程以往采取的是模拟盘控制的模式。随着技术进步，当下有很多的电厂以方便维护管理为目的，把许多子系统聚合到一起，形成了一个圈套的系统，接上PLC 设备协调操作，使化学水处理的整个控制流程都分布比较集中，管理比较方便，也有利于快捷的维护系统。可以根据PLC装置对所有子系统具有收集数据信息的功能和在现代化数据传输的各种技术，来控制所有的子系统，进而实现了分开式的操作和自动化的监测及管控。

        5. 结语

        随着社会经济的不断进步，矿井水处理设备电厂在社会的发展中起到了重要的作用，因此只有合理地应用化学水处理系统，有效地保证水的质量，才能使电厂的水处理效率提高，保证实现电厂的经济效益。化学水处理是提高电厂发电效率的关键，保证热力设备的运行的稳定性具有极其重要的作用。是避免在水循环的过程中出现水垢或者积盐现象的重要工艺手段。分析和研究电厂中化学水处理技术的目的是为了提高水处理的效率，降低电厂的生产成本，提高经济效益以及社会效益。