电厂水处理工艺选择方法研究
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作者: 郭宇锋
【摘 要】笔者公司属浙江能源集团环保产业板块，以服务集团为公司定位，因此对于电厂水处理方面有较成熟的经验。笔者基于多年从事电厂水处理的相关工作经验，结合当前电厂水处理中所应用的技术，进行了总结，相信对从事相关工作的同行们有一定的参考价值。
【关键词】电厂;水处理工艺;方法
据有关部门统计，2010年全国新增发电生产能力9127万千瓦，火电新增装机所占比重从2005年的81.00%下降到2010年的64.34%。但尽管如此，由于我国的能源资源特点所决定，火电在今后相当长的一段时期还将占主导地位。火电设备的主要发展趋势为：以高效率、低污染、低能耗、低造价的发电设备和新型的清洁煤燃烧发电技术为开发重点，机组容量大多为600～800MW，不再向更大单机容量发展。众所周知,单机容量的扩大、蒸汽参数的提高，对锅炉补给水、给水、炉水、凝结水、循环水等水质也随之提出了更高要求。
有鉴于此，笔者对于电厂水处理方面工艺选择进行了总结。
1.锅炉补给水处理
1.1 锅炉补给水预处理
锅炉补给水预处理通常采用混凝和过滤处理。国内大型火电机组澄清处理设备多为机械加速搅拌瞪清池。其优点是:反应速度快、操作控制方便、出力大。近年来，变频技术、聚合铁等新技术、新材料不断地应用到混凝处理中去，进一步提高了预处理出水水质，减少了人工操作。在滤池的发展方面。以粒状材料为滤料的过滤技术经历了慢滤池、快滤池、多层滤料滤池等发展阶段，在改善预处理水质方面发挥了一定的作用，但由于粒状材料的局限性，使过滤设备的出水水质、截污能力和过滤速度均受到较大的限制。近年来，以纤维材料代替粒状材料作为滤元的新型过滤设备不断地出现。纤维过滤材料因尺寸小、表面积大、材质柔软的特性，具有很强的界面吸附、截污及水流调节能力。代表性的有纤维球过滤器、胶囊挤压式纤维过滤器、压力板式纤维过滤器、自压式纤维过滤器等。
1.2 锅炉补给水预脱盐处理
在锅炉补给水预脱盐处理技术方面，反渗透技术(简称RO)的发展已成为一个亮点。RO反渗透技术是利用压力表差为动力的膜分离过滤技术。RO反渗透膜孔径小至纳米级(1nm=10-9m),在一定的压力下,H2O分子可以通过RO膜,而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等无法通过RO膜,从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水区分开来。RO膜过滤后的纯水电导率5s/cm。再经过原子级离子交换柱循环过滤,出水电阻率可以达到0.2us/cm。系统具有出水水质好、能耗低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。截止目前，浙能集团下属各电厂已有近十家电厂在锅炉补给水预脱盐中采用反渗透技术，包括浙能长兴电厂、乐清电厂、温州电厂、萧山电厂、兰溪电厂、嘉兴电厂、绍兴滨海电厂等。反渗透产水尚未满足中高压锅炉的用水要求,还需进一步除盐。另外，反渗透具有很强的除有机物和除硅能力，COD的脱硅率可达83 %,满足了大机组对有机物和硅含量要求严格的需要。
1.3 锅炉补给水除盐处理
在锅炉补给水除盐处理方而，采用离子交换技术的混床在今后相当长的时间内仍发挥重要作用。混床本身的发展主要体现在两个方面:环保与节能。离子交换剂通常是一种不溶性高分子化合物,如树脂,纤维素,葡聚糖,醇脂糖等,它的分子中含有可解离的基团,这些基因在水溶液中能与溶液中的其它阳离子或阴离子起交换作用。虽然交换反应都是平衡反应,但在层析柱上进行时,由于连续添加新的交换溶液,平衡不断按正方向进行,直至完全。这样就把离子交换剂上的原子离子全部洗脱下来。同理,当一定量的溶液通过交换柱时,由于溶液中的离子不断被交换而浓度逐减少,因此也可以全部被交换并吸附在树脂上。通过膜处理的清水,采用反渗透工艺处理后水质电导率一般在5s/cm,达不到锅炉补给水的要求。一般需要经过反渗透设备处理后,采用离子交换设备,使电导率≤0.2us/cm。
另外，近年来在电厂锅炉补给水除盐领域出现了一项新的纯水制备技术――电除盐EDI技术。电除盐EDI技术是依靠电场作用,去除水中的无机离子。它把传统的电渗析技术和离子交换技术有机地结合起来,既克服了电渗析不能深度脱盐的缺点,又弥补了离子交换不能连续工作、需消耗酸碱再生的不足。其出水水质能满足锅炉用水对电阻率、硬度和硅的要求。
高效过滤器、反渗透、电除盐与离子交换技术的组合应用将是今后锅炉补给水处理发展的新趋势。
2.锅炉给水处理
锅炉给水目前用氨和联氨的挥发性处理较成熟，但它比较适于新建的机组，待水质稳定后可转为中性处理和联合处理。加氧处理改变了传统的除氧器、除氧剂处理，创造氧化还原气氛，在低温状态下即可生成保护膜，抑制腐蚀。此法还可以降低给水系统的腐蚀产物，减少药品用量、延长化学清洗间隔、降低运行成本。必须强调的是，氧化性水化学运行方式仅适用于高纯度的给水，应注意系统材质与之的相容性。
3.锅炉炉水处理
炉内磷酸盐处理技术已有70余年的历史，现在全世界范围内有65%的汽包锅炉使用锅炉水磷酸盐处理。由于过去锅炉参数较低，水处理工艺落后，炉水中常出现大量的钙镁离子。为防止锅炉结垢，加入大量的磷酸盐以去除炉水中的硬度，这使得炉水的pH值非常高，碱性腐蚀问题突出。由此协调磷酸盐处理应运而生，并取得了一定的防腐效果。但随着锅炉参数不断的提高，磷酸盐的“隐蔽”现象日趋严重，由此引起的腐蚀也越来越多。而另一方面，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。这样，炉水中基本没有硬度成份，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，低磷酸盐处理与平衡磷酸盐处理也逐步进行了应用，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。
4.凝结水处理
目前绝大部分300M W及以上的高参数机组均设有凝结水精处理装置，并以进口为主，其再生系统的主流产品是高塔分离装置与锥底分离装置。从环保与经济的角度出发，实现氨化运行将是今后精处理系统的发展方向。
5.定冷水处理
国外的双水内冷机组由于水箱采用充氮密闭，并设有把树催化器进行除氧，所以多采用中性除氧法。而国产双水内冷机组大多采用敞口式水箱。水处理技术工艺主要有:采用除盐水与凝结水混合补水的方式或添加少量的碱液来改善pH值加装混合离子交换器对定冷水进行处理，还有投加MBT或BTA缓蚀剂来减缓铜腐蚀。从实践的效果看，碱性化学水工况运行较为成功，但存在着碱度不易控制与调整的问题等。但不管是预膜工艺还是直接投加MBT或BTA缓蚀剂及其复合配方，应充分考虑到系统的洁净程度。
6.循环水处埋
采用闭式循环冷却的火电厂，冷却水的循环回用和水质稳定技术的开发是水处理工作的重点。发达国家循环水浓缩倍率已达6~8倍，国内大多数电厂的循环水浓缩倍率在2~3倍左右，国内火电厂应在提高循环水重复利用效率上下功夫。为避免磷系水处理药剂对环境水体的二次污染，低磷和非磷系配方的高效阻垢分散剂、多元共聚物水处理药剂逐渐得到应用。采用开方式排放冷却的火电厂，特别是以海水作为冷却水的滨海电厂冷却水一般采用加氯处理，其常见的装置是美国CaptialControl公司的产品。
7.原水预处理
低温、低浊、高有机物含量的河水或者水库水是我国电厂普遍采用的水源。为了除去悬浮物和有机物,普遍采用澄清池加过滤装置的预处理系统。
对于高浊度(≥100NTU)的原水,通过澄清池加过滤装置的处理系统,出水水质一般可以达到0.5NTU～3NTU。
对于高含盐,高有机物的原水,习惯和传统的石灰处理已被弱酸大孔树脂处理系统所代替。弱酸处理比石灰处理的优点是出水水质稳定,有机物去除率更高,出水浊度和出水含盐量明显降低。
8．废水处理
电厂中的废水处理一般包括两类，即生活废水和工业废水。生活废水由厂区生活区、办公区卫生间等产生后，由于实际场地条件限制，通常采用分块就近集中处理。生活废水采用生化法（一般多使用AO工艺或者A2O工艺）处理+杀菌消毒后基本达到排放标准。电厂工业废水较为复杂，有脱硫废水、除灰冲渣水、机组排水、油污水等。目前电厂脱硫废水处理工艺主要还是沿用三联箱技术进行处理，在实际的应用中，脱硫废水处理中由于投加的是石灰，造成其产生的污泥粘稠度较大，在三联箱底部沉淀后，清除难度较大。除灰冲渣水、机组排水采用混凝澄清即可，油污水中根据含油量的可以选择气浮方式处理，台州电厂的油污水即通过气浮池处理。
9.结语
火力发电厂热力系统中，水、汽质量的好坏，是影响火力发电厂热力设备安全，经济运行的重要因素之一。因此对锅炉补给水处理系统简要小结了以下几点：
(1)用含盐量在400～600mg/L的清水作为锅炉补给水水源,采用逆流再生强阳床＋逆流再生强阴床＋二级混床是一种传统的离子交换工艺,其中一级除盐的导电度一般在2.5us/cm左右,硅含量在10ug/L。采用这种处理工艺运行维护成本较高,出水水质并不是很好。
(2)目前国内比较流行的清水处理工艺为反渗透系统＋混床系统，但同时，为反渗透系统并联一级除盐系统。这样通过反渗透(或者一级除盐)后,去除了大部分离子,节约了运行成本。然后再通过混床，使出水水质达到0.2us/cm以下，满足锅炉补给水水质的要求。
(3)现在国内还流行双室床和满室床工艺,即将树脂填充两层或者填满设备,运行成本更低,运行维护更为方便,如果采用大孔均凝树脂,效果更好。
【参考文献】
［１］冯敏.工业水处理技术[M].北京:海洋出版社,1992.
［２］张淑云.国内外水处理技术信息[J].科技资讯,2009,(9).
［３］唐受印.废水处理工程[M].北京: 化学工业出版社,1998.
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