原水水質(zhì)變化對除鹽水站的影響

焦小花

【摘 要】隨著我國火電裝機容量飛速增長，亞臨界、超臨界、超超臨界機組成為主力機組，熱力系統(tǒng)壓力、溫度等級逐步提升。為防止熱力系統(tǒng)腐蝕、結垢、積鹽，影響效率甚至發(fā)生爆管等惡性事故，化學監(jiān)督對除鹽水要求越來越高。原水水質(zhì)變化對除鹽水站離子交換器的前置系統(tǒng)的影響非常明顯，會對膜組件造成不可逆的損壞，縮短過濾器運行周期，降低除鹽水品質(zhì)，危及熱力系統(tǒng)安全運行。

【關鍵詞】火力發(fā)電；化學水處理；膜過濾；離子交換

隨著我國火電技術的快速發(fā)展，火電裝機容量飛速增長。熱力系統(tǒng)壓力、溫度等級和容量逐步提升，對過熱器、汽包、水冷壁、省煤器等高溫高壓區(qū)的金屬強度和晶相組織穩(wěn)定性要求越來越高；同時，汽輪機對過熱蒸汽和再熱蒸汽的品質(zhì)要求越來越高，少量攜帶鹽分就可能在主氣門、高中壓缸積鹽，導致效率下降或者重大安全事故；另外，精密部件的大量運用，也對熱力系統(tǒng)水汽品質(zhì)的要求越來越高。

火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)中，水汽質(zhì)量的品質(zhì)是影響火電機組熱力設備安全、經(jīng)濟運行的重要因素之一。水汽品質(zhì)劣化將直接導致：（1）熱力設備結垢：進入熱力系統(tǒng)的除鹽水不合格，長時間運行會在受熱面上結垢，尤其是熱負荷最高的鍋爐爐管、水冷壁等部位最容易結垢.結垢對熱力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行存在著巨大的危害。由于水垢的導熱性能比金屬差的多，結垢部位局部高溫，導致金屬強度下降，最終產(chǎn)生局部変形、鼓包、甚至引起鍋爐爆管等嚴重事故。并且會增加煤耗，在凝汽器內(nèi)結垢會降低真空，影響輪機熱效率和出力下降；（2）熱力設備腐蝕：火力發(fā)電廠汽水品質(zhì)劣化，熱力系統(tǒng)的給水管道、高低加、省煤器、水冷壁、過熱器、凝汽器等部位都極易發(fā)生金屬腐蝕。腐蝕不僅會縮短設備使用壽命，還會因腐蝕導致管壁變薄，發(fā)生四管泄漏、爆管等危害。同時腐蝕產(chǎn)物進入水中，進一步劣化汽水品質(zhì)，蒸汽品質(zhì)的惡化會加劇受熱面的結垢，結成的水垢又會加速爐管腐蝕，形成一個惡性循環(huán)；（3）熱力設備積鹽：水汽品質(zhì)的劣化會造成蒸汽對鹽分的溶解攜帶和機械攜帶，鹽分會隨蒸汽大部分沉積在過熱器、汽輪機各個部位。過熱器積鹽會造成過熱器管壁局部過熱、變形鼓包甚至爆管；汽輪機積鹽會大大降低輪機效率，積鹽嚴重時還會使推力軸承負荷增大，隔板彎曲，造成非停。

為防止熱力系統(tǒng)的化學危害，除鹽水的品質(zhì)越來越受到高度的重視，如何保證除鹽水站平穩(wěn)運行成為當下火電廠研究的重要課題之一。

1 原水水質(zhì)變化對過濾器的影響及調(diào)整

原水水質(zhì)變化對多介質(zhì)過濾器及盤式過濾器的主要影響為為淤泥、雜質(zhì)對濾孔或者碟片通道的物理性堵塞，降低通量；有機物容易滋生菌群，導致濾料板結、對濾料造成不可逆的污染。

（1）多介質(zhì)過濾器濾孔通道部分污堵會造成偏流，并且增加過濾器的壓力，容易造成濾層破裂。原水中包含的油污，截留在過濾器內(nèi)，無法徹底反洗干凈，反洗后殘余部分吸附在濾料表面，是導致濾料板結的主要原因。

（2）原水中攜帶淤泥和有機物，容易沉積在盤濾的濾元通道，尤其是濾片溝槽棱邊交叉位置易形成壞點，導致通流量急劇下降，產(chǎn)水量降低。另外，油污等有機物會跟淤泥、機械雜質(zhì)一起形成聯(lián)合污堵，形成的污堵物很難通過正常的反沖洗清洗干凈，會形成周期性的惡性循環(huán)，縮短運行周期，并導致產(chǎn)水品質(zhì)惡化。

（3）原水水質(zhì)變化對預處理過濾器的影響主要有以下幾點：縮短運行周期、降低周期制水量和單位產(chǎn)水量；對多介質(zhì)過濾器的濾料及盤濾碟片造成不可逆的污染或板結，無法通過反洗恢復原有性能；產(chǎn)水品質(zhì)惡化，主要表現(xiàn)為有機物、電導、懸浮物超標，影響下一級的正常運行。

若原水中雜質(zhì)、淤泥、有機物的含量升高，對預處理的影響特別明顯，有條件的情況下，首先應考慮切換備用水源，徹底排除污染源后再投入運行。如無法更換合格的水源，應根據(jù)以下情況采取必要的措施：

如果水源永久性劣化，應根據(jù)原水水質(zhì)變化情況，考慮增設水處理設施：a、增設機械澄清池，通過絮凝、凝聚去除機械雜質(zhì)和淤泥；b、增設曝氣池，通過投加菌群和曝氣，抑制菌群和微生物的滋生，降低COD；c、增設高效活性炭過濾器去除原水中的有機物。

2 原水水質(zhì)變化對超濾、反滲透的影響及調(diào)整

原水水質(zhì)變化對超濾、反滲透的影響主要表現(xiàn)為有機物、金屬氧化物、膠體、微生物污染，膜上結垢污堵等因素。

1）如果原水中高分子有機物較多，大多數(shù)會附著在膜表面上使負荷逐漸增大，導致膜兩側(cè)壓差增高。有機物對膜的污染大部分是不可逆的，無法通過在線化學清洗恢復性能，導致脫鹽率、回收率下降，段間壓差上升，加劇膜的損壞速率。除了有機物污染之外，Mn、Fe、Cu、Zn等金屬離子尤其是氧化鐵對膜的污染是最為常見的，會造成不可逆的金屬污染。

2）膠體污染主要是由于反滲透進水SDI值不合格，膠體顆粒進入反滲透系統(tǒng)，附著在膜表面，影響膜的透過性，降低產(chǎn)水量。原水中如果含有較多的微生物、細菌，微生物和細菌會吸附在膜表面滋生、繁殖引起膜表面改性，進一步加速對微生物和細菌的吸收速度，造成膜壽命縮短，膜結垢完整性被破壞。由于微生物、膠體污染對膜的改性和破壞分子結構，是對膜徹底的損壞，其破壞程度比膠體污染和膜上結垢更為嚴重。

3）超濾、反滲透均利用膜的特性進行物理過濾，由于膜比較脆弱，加之過濾孔隙為微米級的濾孔，應盡量避免發(fā)生污染，做好預控工作：

（1）加強預處理工作，降低進水中金屬離子、有機物、膠體等的含量；（2）加強定期沖洗和加酸、加堿清洗的周期，調(diào)整殺菌劑的用量；（3）嚴格控制SDI值合格運行；（4）適當增加緩蝕劑用量，降低反滲透回收率，可預防反滲透膜濃水側(cè)結垢。

3 原水水質(zhì)變化對離子交換器的影響及調(diào)整

原水水質(zhì)變化對離子交換器的影響主要為降低周期制水量和樹脂污染兩個方面。

1）原水中突然增加的離子，會加重一級復床的負荷，導致離子交換器運行層快速下降，保護層被擊穿的可能性大幅增加，最先漏出的是低價位陰、陽離子。最終會增加混合離子交換器的負荷，縮短運行周期、降低周期制水量。

2）原水水質(zhì)變化對樹脂的污染形式為有機物污染和金屬污染：（1）有機物會結合樹脂活性基團、或者使樹脂的強堿活性基團性能降低；（2）高價陽離子會導致樹脂快速降解，如Fe3+、Al3+等離子會與樹脂的交換活性基團結合成牢固的分子結構，由于這些高價金屬離子的交換勢能高，導致樹脂失去作用，喪失交換功能。

3）原水水質(zhì)發(fā)生變化，應加強預處理和膜過濾來保證產(chǎn)水品質(zhì)，盡可能降低淡水的含鹽量，從源頭上規(guī)避淡水含鹽量高的問題。

樹脂受金屬或者有機物污染后，很難通過再生恢復其性能，若水質(zhì)發(fā)生變化，應加強對樹脂的監(jiān)測，若確定樹脂已受污染，應盡快復蘇處理。

火電廠除鹽水站工藝流程為一個鏈狀過程，一環(huán)緊扣一環(huán)，經(jīng)過多級的物理、化學除鹽，產(chǎn)生合格的除鹽水。原水水質(zhì)變化，對除鹽水站的影響從過濾器的板結、污堵，到膜組件的污染、結垢，離子交換樹脂的降解、變質(zhì)等危害，都會影響到下一級并形成惡性循環(huán)。首先應做好源頭控制工作，做好預控，防止水質(zhì)劣化影響制水設備。如果確實因不可控因素導致原水水質(zhì)變化，應立即采取有效措施，逐級控制，并盡快恢復原水水質(zhì)。若原水水質(zhì)長期劣化，應重新設計優(yōu)化制水系統(tǒng)，增加響應的處理設施，避免除鹽水質(zhì)劣化影響到熱力系統(tǒng)的安全運行。

【參考文獻】

[1]初立杰.《電廠化學》[M].北京：中國電力出版社，2006.06.

[2]程方，邢國平.《水處理與膜分離技術》[M].北京：化學工業(yè)出版社，2012.11.

[3]丁啟圣，王維一.《新型實用過濾技術》[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2003.06.

[4]王方.《現(xiàn)代離子交換與吸附技術》[M].北京：清華大學出版社，2015.11.