研究熱電廠化學(xué)水處理技術(shù)

康優(yōu)美

摘要：在熱電廠的生產(chǎn)過(guò)程中，鍋爐是最重要的生產(chǎn)設(shè)備之一，鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)水質(zhì)有嚴(yán)格的要求，一旦鍋爐補(bǔ)給水的質(zhì)量存在問(wèn)題，會(huì)造成設(shè)備的結(jié)垢、腐蝕及損害。因此，為保證鍋爐正常運(yùn)行，必須嚴(yán)格監(jiān)督鍋爐補(bǔ)給水的質(zhì)量，對(duì)鍋爐給水進(jìn)行必要的處理，以確保鍋爐機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文從電站鍋爐化學(xué)水處理的技術(shù)難點(diǎn)出發(fā)，分析了熱電廠鍋爐補(bǔ)給水的處理方法，并進(jìn)一步闡述了電廠工業(yè)廢水的處理及再利用。

關(guān)鍵詞：熱電廠；化學(xué)水處理；腐蝕

1.引言

在現(xiàn)實(shí)生活中，無(wú)論是生活還是工業(yè)生產(chǎn)，水都是不可缺少的重要資源。中國(guó)目前進(jìn)入了經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的時(shí)期，在工業(yè)發(fā)展壯大的同時(shí)，伴隨而來(lái)的一些問(wèn)題也逐漸進(jìn)入人們的視野，隨著當(dāng)前環(huán)境污染現(xiàn)象日的益嚴(yán)重及水資源的減少，這使我們?cè)趯?duì)水資源利用的同時(shí)有必要考慮對(duì)產(chǎn)生的工業(yè)廢水進(jìn)行相應(yīng)處理凈化和再利用，而不是直接將廢水排放到自然界中。熱電廠主要是靠火力發(fā)電，使發(fā)電設(shè)備運(yùn)作進(jìn)行電力輸出，然而，熱電廠所用的水質(zhì)量很多情況下無(wú)法達(dá)到設(shè)備正常運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)，這就會(huì)產(chǎn)生許多相關(guān)的問(wèn)題：如難溶鹽的大量積累，甚至設(shè)備的腐蝕不僅會(huì)不同程度地破壞設(shè)施，還會(huì)影響發(fā)電廠的正常發(fā)電任務(wù)。

現(xiàn)在熱電廠對(duì)所用水的處理工藝大體上是一樣的，大多為化學(xué)方法，處理工藝的許多參數(shù)，如pH值、溫度和磷酸鹽含量用于監(jiān)測(cè)電廠使用的循環(huán)水是否需要處理，當(dāng)相關(guān)指標(biāo)超過(guò)規(guī)定的數(shù)值時(shí)，電廠的水將被處理。

2.水質(zhì)不良對(duì)熱電廠設(shè)備的危害

2.1鍋爐設(shè)備的結(jié)垢危害

如果電廠的水中雜質(zhì)或化學(xué)物質(zhì)超標(biāo)，當(dāng)不符合使用標(biāo)準(zhǔn)的水被熱電廠的鍋爐等設(shè)備使用時(shí)，鍋爐的附屬設(shè)備換熱器等，長(zhǎng)時(shí)間的加熱會(huì)使水中的難溶鹽析出，附著在相關(guān)設(shè)備的內(nèi)壁上，這會(huì)嚴(yán)重影響鍋爐受熱面的安全和傳熱效率。由于這種水垢的主要成分是難溶的碳酸鹽，其導(dǎo)熱性很差，會(huì)使設(shè)備的導(dǎo)熱性嚴(yán)重降低，這種尺度在管道中的分布并不均勻，也就是說(shuō)每個(gè)區(qū)域的導(dǎo)熱系數(shù)差別很大，如果熱負(fù)荷過(guò)高，金屬會(huì)出現(xiàn)膨脹，變形或爆炸等現(xiàn)象。

2.2過(guò)熱器和蒸汽輪機(jī)循環(huán)部件中鹽的積累

在不同的溫度下，不同種類(lèi)的化合物溶解度是不同的，所以在管道內(nèi)，因?yàn)闇囟鹊淖兓约八康牟煌沟迷S多化合物的溶解度降低，在某些情況下這些化合物就會(huì)析出形成固體，俗稱(chēng)水垢，鹽分積累的增加會(huì)對(duì)金屬管道造成壓力并引發(fā)一系列問(wèn)題。例如，閥門(mén)沒(méi)有緊密關(guān)閉，金屬管彎曲和爆裂，導(dǎo)致停機(jī)。

3.鍋爐給水處理步驟

加熱或發(fā)電與冷凝水回收之間的差異，鍋爐供水量也不同。冷凝式電站鍋爐的供水一般低于蒸發(fā)量的3%，供熱鍋爐的供水量可高達(dá)100%。補(bǔ)給水處理的主要步驟如下：

3.1預(yù)處理

當(dāng)原水用于地表水時(shí)，預(yù)處理的目的是去除水中的懸浮物，膠體和有機(jī)物。通常，將凝結(jié)劑（如硫酸鋁）加入到原料中以使上述雜質(zhì)凝結(jié)成大顆粒，然后過(guò)濾成淡水。

當(dāng)?shù)叵滤蚴姓盟a(bǔ)充供水時(shí)，可以過(guò)濾原水的預(yù)處理。常用的澄清器包括脈沖，液壓加速器和機(jī)械攪拌澄清器：過(guò)濾設(shè)備有虹吸過(guò)濾器，無(wú)閥過(guò)濾器和單流或雙過(guò)濾機(jī)械過(guò)濾器。

3.2軟化

使用天然或人造離子交換劑，鈣和鎂硬鹽會(huì)轉(zhuǎn)變成鹽，不會(huì)形成堅(jiān)硬的垢，以防止鍋爐管內(nèi)壁形成鈣，鎂的難溶氧化物。

3.3除鹽

化學(xué)除鹽所采用的離子交換劑品種很最普遍的是陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)稱(chēng)“陽(yáng)樹(shù)脂”和“陰樹(shù)脂”。在離子交換器里面，含有鹽分的水流經(jīng)樹(shù)脂的過(guò)程中，其中的陰陽(yáng)離子分別與樹(shù)脂中的陽(yáng)離子（H+）和陰離子（OH-）發(fā)生變換后被除去。

3.4脫氧

常用的脫氣方法包括熱脫氣和真空脫氧，有時(shí)還輔以化學(xué)脫氣。所謂的熱脫氣是指在脫氣器中將水加熱至沸騰時(shí)，氣體的溶解度降低，根據(jù)工作壓力更多應(yīng)用的熱式除氧器具有0.12MPa和0.6MPa。對(duì)于一些蒸汽鍋爐和熱水鍋爐的使用，國(guó)家有明確的脫氧規(guī)定，以有效保護(hù)鍋爐的供水系統(tǒng)和部件，減少腐蝕造成的損害。鍋爐給水中的氧氣可以通過(guò)物理方法排出。通過(guò)使用試劑或鋼屑削減脫氧方法將鍋爐補(bǔ)充水轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的金屬物質(zhì)或化合物進(jìn)入鍋爐之前，也可以去除氧氣。另外，通過(guò)化學(xué)腐蝕容易氧化的金屬，也可以消耗水中的氧。

4.水處理設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的廢水排放

4.1水處理過(guò)程中各處理單元的污水排放

（1）機(jī)械過(guò)濾單元

機(jī)械過(guò)濾器的作用主要是去除原水中的懸浮顆粒和膠體物質(zhì)。運(yùn)行一段時(shí)間后，隨著運(yùn)行阻力的增加，必須對(duì)機(jī)械過(guò)濾器進(jìn)行回洗以去除保留在過(guò)濾材料上層的雜質(zhì)。反沖洗廢水直接排入溝槽，這部分廢水主要含有懸浮物。

（2）脫鹽第一階段廢水排放

以陰離子交換器為例，電廠大型反沖洗和小反沖洗階段排放的廢水主要為含懸浮固體的中性廢水。在堿轉(zhuǎn)化和置換過(guò)程中，排放的廢水主要是堿性廢水，洗滌階段主要是質(zhì)量較差的不合格軟化水。在陽(yáng)離子交換器的再生過(guò)程中，排入酸，排水和尺寸洗滌階段的廢水是酸性廢水。

5水處理專(zhuān)業(yè)可用廢水的分析

（1）采樣廢水

除鍋爐水為含鹽量高的鍋爐外，其余采樣水為高質(zhì)量高溫去離子水。爐水取樣水可以進(jìn)入連續(xù)膨脹容器重復(fù)使用，其他采樣水可以統(tǒng)一收集，然后直接用于生產(chǎn)回水池二次使用。

（2）過(guò)濾裝置廢水

機(jī)械過(guò)濾器和活性炭過(guò)濾器處理單元排出的廢水為反沖洗廢水，這部分廢水只含有沉淀物等雜質(zhì)，不含酸或堿性化學(xué)物質(zhì)，經(jīng)中和槽收集沉淀后，可直接作為鍋爐除塵。

（3）初級(jí)脫鹽階段的廢水

在陰極和陽(yáng)離子交換器的操作以及反洗和再生過(guò)程中，洗滌和反洗的廢水與過(guò)濾器反洗的廢水相同，在簡(jiǎn)單的沉淀后，它可以用作鍋爐除塵和灰化系統(tǒng)的水，酸性和堿性廢水在通道和中和槽混合后，理論上應(yīng)為中性。實(shí)際的酸度和堿度與再生過(guò)程中過(guò)量的酸和堿的量有關(guān)。經(jīng)過(guò)多次抽樣檢測(cè)，中和池水中的pH值保持在7.0和9.0之間。水中含有的水的主要成分是氯化鈉，作為除塵和灰化系統(tǒng)的補(bǔ)充水是安全可靠的。

6反滲透水處理技術(shù)

反滲透是一種壓力驅(qū)動(dòng)的膜分離技術(shù)，使用選擇性膜功能。當(dāng)系統(tǒng)中的壓力大于水溶液的滲透壓時(shí)，水分子不斷穿透膜。在通過(guò)產(chǎn)水通道流入中心管后，一端的水中排出的離子，有機(jī)物，細(xì)菌，病毒等雜質(zhì)被捕獲在膜的入口側(cè)，然后從出口流出結(jié)束濃縮水實(shí)現(xiàn)分離和凈化。反滲透是最復(fù)雜的膜液體分離技術(shù)。操作壓力施加在進(jìn)水（濃溶液）一側(cè)以克服天然滲透壓。當(dāng)操作壓力高于天然滲透壓時(shí)，水分子從加入濃縮溶液的一側(cè)自然滲入。進(jìn)水（濃溶液）中的水分子通過(guò)反滲透膜在稀溶液側(cè)成為凈化水，反滲透設(shè)備將阻止分子量大于100的所有可溶性鹽和有機(jī)物質(zhì)，但允許水分子滲透，反滲透復(fù)合膜的脫鹽率一般都在98%以上，它們被廣泛應(yīng)用于工業(yè)純水和電子超純水的生產(chǎn)，飲用純凈水生產(chǎn)，鍋爐給水等工藝，使用反滲透設(shè)備在離子交換之前可以大幅降低工作水量和廢水排放量。

7.結(jié)束語(yǔ)

在火力發(fā)電廠運(yùn)行期間，化學(xué)水處理專(zhuān)業(yè)人員的主要職能是維持離子交換水處理系統(tǒng)的運(yùn)行并為過(guò)濾提供淡化水。當(dāng)水處理專(zhuān)業(yè)人員在使用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的廢水。這些廢水經(jīng)過(guò)第二次分次利用后，可以通過(guò)設(shè)置中和池，在中和池中進(jìn)行沉淀和中和，然后排入相應(yīng)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)二次利用，并有效地保證二次利用的安全性，提高水資源利用效率減少火力發(fā)電廠廢水排放。

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