熱電廠供熱蒸汽凝結(jié)水回收的水處理方式

胡景旭

摘 要：文章對熱電廠的蒸汽凝結(jié)水水處理的必要性進(jìn)行了闡述，對凝結(jié)水處理的工藝、設(shè)備及主要材料選型方法進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：蒸汽；凝結(jié)水；熱電廠；水處理

蒸汽廣泛應(yīng)用于電力、供熱、石油、化工、制藥、冶金、食品、紡織、印染、建材等國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)，是現(xiàn)代人類生產(chǎn)生活中的一種主要二次能源。有數(shù)據(jù)表明，目前我國蒸汽供熱系統(tǒng)的熱能平均利用效率只有30%左右，節(jié)能潛力約為8000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。因此，節(jié)能降耗是我國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必要手段。長期以來，人們比較注重鍋爐的節(jié)能，而對同屬蒸汽供熱系統(tǒng)的凝結(jié)水系統(tǒng)卻重視不夠。蒸汽在用汽設(shè)備中放出汽化潛熱后，變?yōu)轱柡湍Y(jié)水。該凝結(jié)水的熱量與凝結(jié)水的壓力和溫度成正比，可占蒸汽總熱量的20%、30%。所以凝結(jié)水的回收利用是蒸汽供熱系統(tǒng)節(jié)能的一項(xiàng)主要措施。但是，對于負(fù)責(zé)提供區(qū)域工業(yè)蒸汽的熱電廠，由于電站鍋爐對給水的品質(zhì)要求比較高，所以要想安全可靠的回收利用凝結(jié)水，必須有可靠的凝結(jié)水處理系統(tǒng)。因此，蒸汽凝結(jié)水處理系統(tǒng)是熱電廠供熱蒸汽凝結(jié)水回收的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須予以高度地重視。

1 熱電廠供熱蒸汽凝結(jié)水的品質(zhì)

蒸汽在換熱設(shè)備中轉(zhuǎn)換成凝結(jié)水，應(yīng)該是品質(zhì)良好的蒸餾水。這與實(shí)際熱電廠回收的凝結(jié)水品質(zhì)有很大出入，這是由以下原因造成的：

1.1 空氣

蒸汽系統(tǒng)停運(yùn)后，殘存在系統(tǒng)中的蒸汽冷凝成凝結(jié)水，體積減小，在系統(tǒng)中造成負(fù)壓或真空，所以大量的空氣從漏氣處進(jìn)入系統(tǒng)。

1.2 二氧化碳

凝結(jié)水中的CO2主要是由于鍋爐水中含有的碳酸鹽或重碳酸鹽在爐內(nèi)壓力和溫度的作用下分解產(chǎn)生的。其化學(xué)反應(yīng)式如下：

Na2CO3+H2O=NaOH+NaHCO3

NaHCO3=NaOH+CO2↑

1.3 氧化鐵、氫氧化鐵及碳酸氫亞鐵

從鍋爐出來的蒸汽都攜帶有一定量的水滴，使蒸汽在凝結(jié)后呈堿性。因而，凝結(jié)水可以迅速溶解沿途管道和設(shè)備中的鐵銹（氧化鐵）。凝結(jié)水中的氧和二氧化碳也同時(shí)引起了管道和設(shè)備的腐蝕，同管道和設(shè)備中的鐵反應(yīng)，生成了氫氧化鐵、氧化鐵、碳酸氫亞鐵。因此，造成凝水懸浮物和鐵離子超標(biāo)。

1.4 油污

如果熱用戶使用蒸汽原動(dòng)機(jī)、汽錘等動(dòng)力設(shè)備，則凝結(jié)水有可能被油污弄臟。

1.5 其它雜質(zhì)

主要是熱用戶的換熱設(shè)備存在泄漏點(diǎn)，使蒸汽或凝結(jié)水同熱用戶的原料、半成品或熱媒接觸造成了凝結(jié)水污染。新安裝的蒸汽或凝結(jié)水管路沒有進(jìn)行認(rèn)真的沖洗和吹掃，也是造成其它雜質(zhì)進(jìn)入凝結(jié)水系統(tǒng)的原因。

由于，熱電廠的凝結(jié)水可能含有以上雜質(zhì)，因此對熱電廠回收利用的凝結(jié)水進(jìn)行監(jiān)測和處理是必需的。

2 熱電廠凝結(jié)水的預(yù)處理

由于凝結(jié)水內(nèi)含有懸浮物等雜質(zhì)，為了降低凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，必須對凝結(jié)水采取預(yù)處理。

2.1 過濾器

主要用于除去系統(tǒng)中的懸浮物，對汽包爐的熱電廠常用的有覆蓋過濾器、濾芯式過濾器、電磁過濾器、由陽樹脂填充的過濾器以及近幾年出現(xiàn)的自清洗過濾器等。其中，覆蓋式過濾器中的復(fù)合雙層膜過濾器采用具有微孔（吸附能力很強(qiáng)）、化學(xué)穩(wěn)定性好的粉狀物。通過機(jī)械阻留、吸附、重疊、架橋作用，對凝結(jié)水雜質(zhì)進(jìn)行去除。該設(shè)備的除油率>90%，除鐵濾>80%，并有操作簡單、可靠、耐高溫（最高可達(dá)120℃）、占地面積小和運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。

在確定過濾器型式之前，要對各熱用戶的用熱工藝做充分調(diào)查，做到有的放矢。如果凝結(jié)水的含油量不高的情況下，自清洗過濾器是很好的選擇。

2.2 換熱器

凝結(jié)水溫度一般都在80℃以上，而用于凝結(jié)水精處理的樹脂耐溫則多在80℃以下。為了保護(hù)樹脂、回收凝結(jié)水余熱，應(yīng)采用換熱器將凝結(jié)水中的熱量傳遞給去除氧器的系統(tǒng)補(bǔ)充的除鹽水。換熱器可采用板式、列管式。

2.3 緩沖水箱

由于凝結(jié)水流量存在一定的波動(dòng)性，因而采用緩沖水箱配合變頻凝結(jié)水泵來調(diào)控給精處理系統(tǒng)的流量，從而保證了通過混床的凝結(jié)水流速，解決了瞬時(shí)流量大于處理量為用戶系統(tǒng)造成的波動(dòng)。

3 熱電廠凝結(jié)水的精處理

混床是熱電廠凝結(jié)水精處理的主要設(shè)備。在混床前還應(yīng)設(shè)置一級保安過濾器，以防系統(tǒng)故障。

3.1 混床流速

混床流速的選擇要兼顧混床截污能力、離子交換情況和樹脂的老化磨損問題。綜合考慮以上因素，混床的運(yùn)行流速一般選用80-120m/h。在此流速下，大孔樹脂的壽命為5-8年。

3.2 混床樹脂

凝結(jié)水混床一般選用大顆粒的大孔徑樹脂。但樹脂的顆徑越大，其離子交換反應(yīng)的速度就越低。因此，樹脂的選擇要綜合考慮以下幾方面：

3.2.1 樹脂粒度

通常陽樹脂顆徑為0.67-0.99mm，陰樹脂的顆徑為0.54-0.99mm。大于1mm的粗顆粒效果不好。對陽樹脂中細(xì)顆粒的比例應(yīng)嚴(yán)格控制，否則會(huì)造成分離困難。對陰樹脂中的細(xì)顆粒比例不必控制，因?yàn)樗鼘θコ龖腋∥镉欣?/p>

3.2.2 樹脂要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，耐磨性好、不易破碎。

3.2.3 陰陽樹脂混合比例

（1）對于H/OH型混床陰陽樹脂比例為1：2。

（2）對于NH4/OH型混床，當(dāng)冷卻水為淡水時(shí)，陰陽樹脂的比例為1：1；當(dāng)冷卻水為海水時(shí)，陰陽樹脂比例為3：2。

4 結(jié)束語

蒸汽凝結(jié)水是一筆寶貴的財(cái)富，它的回收利用既節(jié)省了水資源，又充分利用了凝結(jié)水的預(yù)熱，是一舉多得的好事。但由于凝結(jié)水可能含有各種雜質(zhì)，因此必須對各熱用戶的用熱工藝和凝結(jié)水品質(zhì)進(jìn)行充分調(diào)研。只有確定合理的凝結(jié)水處理方案，才能保證鍋爐的安全運(yùn)行，才能真正地回收這筆財(cái)富。