電廠水處理工藝運用及優化設計

摘要：水的質量及出水受到水處理工藝的影響，發電廠的水處理工藝直接影響到發電質量和效率。對發電廠中的自然水進行有效處理，不僅可以提高水質和潔凈水的產量，還能夠提高發電廠發電效率。文章對電廠水處理工藝進行分析，并且提出了水處理工藝優化策略，旨在提高電廠發電效率。

關鍵詞：電廠；水處理工藝；優化策略；發電質量；熱力設備 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM621 文章編號：1009-2374（2016）12-0039-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.12.018

1 概述

人們通過長期實踐經驗得出，發電廠熱力設備的安全狀況，發電廠是否能夠經濟運行受到熱力系統中水品質的影響。天然水由于沒有經過處理，含有很多雜質，含有雜質的水進入熱力系統中的水汽循環系統，會對熱力設備造成損害。要想確保熱力系統中能夠有良好的水質，就必須要對水進行凈化處理，并且要對汽水質量進行嚴格監督。

2 電廠水處理系統工藝流程

2.1 預處理

電廠鍋爐水處理工藝的第一個流程就是給水預處理，這一流程主要包括混凝、沉淀澄清以及過濾，經過這幾項工作將水中的懸浮物及膠體物質去除，確保水中懸浮物的含量低于5mg/L，最終得到澄清水。水經過預處理之后，還需要按照不同的用途進行深度處理。如在火力發電廠作為鍋爐用水，還必須用反滲透及離子交換的方法去除水中溶解性的鹽類；用加熱、抽真空和鼓風的方法去除水中溶解性氣體。

2.2 補給水處理

發電廠補給水處理方式多采用反滲透和離子交換。超濾在補給水處理系統中可用作反滲透進水的前處理，它可有效地去除水中膠體等顆粒狀物，使反滲透進水水質合格，減少反滲透膜的污染，延長反滲透膜的使用

壽命。

2.3 凝結水處理

火力發電廠鍋爐的給水由汽輪機凝結水和鍋爐補給水組成，凝結水是鍋爐給水的主要組成部分，它的量占鍋爐給水總量的90%以上。凝結水中含有懸浮物和金屬腐蝕物，在混床除鹽前，可以用過濾的方法予以去除，以此來確保混床設備的有效運行。現階段電廠中使用的過濾設備主要有覆蓋過濾器和電磁過濾器兩種。

2.4 循環水處理

電廠循環水處理工藝有很多種，比如加水穩計、加酸、石灰軟化、弱酸離子軟化以及膜處理技術等。在國家節水政策的要求下，火力發電廠尤其是采用干除灰工藝的火電廠，要在循環水處理這一環節進行節水，以提高循環水的濃縮倍率作為前提，使補充水量以及排污水量減少，進而能夠減少新鮮水的使用量。

2.5 廢水處理

由于廢水的性質和成分比較復雜，往往只經過某一單元設備達不到處理要求，因此需要將幾種單元設備組合成一個有機的整體，并合理地設計主次關系和前后次序，確保合理、有效地對廢水進行處理，對單元設備進行有機組合形成的整體，我們稱之為廢水處理工藝

流程。

3 水處理工藝技術——以全膜水處理工藝為例

3.1 全膜水處理工藝評價

全膜水處理工藝代替了傳統的使用沙子過濾以及離子交換工藝，這種水處理工藝采用的是半透膜方式對水進行處理。全膜水處理工藝的處理方式采用的是膜處理工藝，處理過程中使用的是反滲透和超濾系統。現階段全膜水處理工藝越來越成熟，配套產品價格也不斷下降，這種水處理工藝越來越受到火力發電廠的歡迎。

3.2 全膜水處理工藝方法

全膜水處理工藝采用的是膜液體分離法，分離的方法主要有四種，分別為微濾、超濾、納濾以及反滲透，對精度的要求不同，使用的分離方法也就不同。全膜水處理工藝中的電除鹽工藝，采用的就是電滲析技術，使離子交換樹脂的再生得以實現。鑒于電除鹽的工藝方法，因此其經常被劃分到膜分離方法之中。現階段，發電廠使用的全膜處理工藝方法主要有反滲析、超濾以及電除鹽。

3.2.1 反滲析。反滲透（RO）技術。我們通常將能夠對透過的物質有所選擇的薄膜稱為半透膜。舉例來說，容器的兩邊分別放置體積相同的稀溶液和濃溶液，用半透膜將兩種溶液進行隔離，稀溶液很自然地就會向濃溶液一側流動，這時候濃溶液的高度就會高于稀溶液，這樣在濃溶液和稀溶液之間就會形成壓力差，在這個壓力差的作用下，才能夠使稀溶液和濃溶液達到平衡狀態，我們把這種壓力差稱為滲透壓。如果說在濃溶液的一側施加一個外力使之大于滲透壓的壓力，那么就會使濃溶液中的溶劑流向稀溶液，這時候溶液的流動方向就會和原來的方向相反，我們將這種滲透稱為反

滲透。

3.2.2 超濾。超濾膜（UF）技術是以壓力為推動力的篩分過程，其孔徑大約在0.001～0.19μm范圍內（切割分子量MWCO約為1000～500000dalton）。對于水中懸浮固體、膠體、大分子物質、細菌有較高的去除率，對BOD和COD有部分的去除率。來水經膜的過濾可將濁度降至0.2NTU及以下、SDI不大于1.0，供RO裝置進行深度除鹽處理。

3.2.3 電除鹽。電除鹽（EDI）技術是傳統離子交換技術發展的創新運用。在電除鹽過程中，巧妙地集中了電滲析與離子交換兩種方法的優點，并克服了電滲析過程的極化現象和離子交換的化學再生缺點，提高了出水水質。關鍵運行區別在于電除鹽技術中，離子交換樹脂的再生是借助于離子交換膜和施加的電流以電化學的方法來持續不斷地進行再生。再生過程無需加入化學試劑，再生所需的氫和氫氧根離子是通過水離解反應提

供的。

4 全膜法水處理工藝設計優化

4.1 超濾系統

在超濾系統運行過程中經常會出現斷絲以及膜污染的現象，在這種情況下，全膜水處理工藝的產水量以及水質就會受到影響，這就需要對超濾系統進行優化，具體要從如下三個方面進行努力：第一，通過增設變頻器以及水泵，使斷絲以及沖擊出現的情況減少；第二，為了防止膜污染，超濾系統的元件應該選擇一些高性能的，以確保超濾系統運行過程中能夠周期交替進水；第三，要對超濾系統加強反洗，確保膜元件表面的清

潔度。

4.2 反滲透系統

反滲透系統使用的是反滲透膜，這種薄膜對離子狀態以及小分子物質的節流方面發揮著重要作用，反滲透膜是全膜水處理的核心部分，但是這種缺點是很容易受到污染，因此需要對反滲透膜進行改進，具體改進方法有如下三點：第一，鑒于一級水質比較惡劣，反滲透膜要采用抗污染復合膜，這種抗污染復合膜的表面更加光滑，親水性也有了很大提高，水道得到改善，相關污染也有所降低；第二，對于二級水質較差的水要采用超低壓滲透膜進行分離；第三，在反滲透系統中可以設置相應高壓泵變頻器，以便降低高壓泵對反滲透膜的沖擊。

4.3 EDI系統

EDI系統對水質的要求相對較高，要想確保其具有良好的運行狀態，需要對其進行優化，具體的優化方法可以從如下三個方面進行：第一，由于二氧化碳會影響水質，因此需要在二級裝置中加入堿，使水中的二氧化碳含量減少，使水質得到提高；第二，要將不同的模塊進行對比，盡可能采用單塊模塊，使系統得到簡化，進而降低系統造價；第三，將濃水中的添加鹽設備去除，利用膜的良好導電性，簡化反滲透系統，使反滲透系統的控制更加簡單。

4.4 系統設計的整體優化

對系統的整體優化策略要按照如下五個方面進行：第一，要一對一設置清洗過濾器和超濾，使控制步驟簡單化；第二，要將清洗過濾器以及超濾的反洗水進行回收，進入水池，然后對其進行再利用；第三，為了防止二次污染，要在去除鹽設備的頂端設置浮頂，以便隔絕空氣；第四，改進進水的方式，將單元制改成母管制，使反滲水的進水儀表以及相關進水加藥設備的設置得到簡化；第五，設置去除鹽泵的變頻設備，可以相應節省泵運行時的各種成本支出。

5 結語

總而言之，要想確保電廠的發電水質以及產水量就必須要對自然水進行處理，目的在于防止電廠熱力設備結垢，確保電廠熱力設備能夠正常運行，同時也能夠減少由于水質不達標而引發爆管或者是停機事故。本文對電廠的水處理工藝進行了分析，并且以最先進的水處理工藝——全膜水處理工藝為例對水處理工藝進行了詳細分析，最后提出了全膜水處理系統的優化設計策略，試圖為之提供行之有效的可行性建議。

參考文獻

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作者簡介：馮強（1988-），男，西安華瑞能源設計咨詢有限公司助理工程師，研究方向：電廠水處理。

（責任編輯：蔣建華）