火力發(fā)電廠水處理及水質(zhì)控制探討

符曉蓉

大唐陜西發(fā)電有限公司渭河熱電廠 陜西 咸陽 712085

引言

近年來，許多火電廠的生產(chǎn)規(guī)模日漸擴(kuò)大，在此過程中各火電廠對水處理、水質(zhì)控制提出了新的要求。原先的水處理技術(shù)、水質(zhì)控制策略在當(dāng)下暴露了諸多問題，難以達(dá)到最佳的處理效果，不利于火電廠的現(xiàn)代化發(fā)展。各火力發(fā)電廠在當(dāng)下的條件下需根據(jù)其生產(chǎn)特點(diǎn)及工藝流程，考慮行業(yè)發(fā)展趨勢，采用全新的水處理技術(shù)，并創(chuàng)新水質(zhì)控制路徑。未來各火電廠需持續(xù)增大在水處理和水質(zhì)控制方面的資金、技術(shù)等投入，保障水處理效果，使水質(zhì)達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

1 火力發(fā)電廠水處理現(xiàn)狀

1.1 火力發(fā)電廠循環(huán)水處理

依據(jù)火力發(fā)電廠的生產(chǎn)特征，循環(huán)水在電廠內(nèi)的處理難度較大。大部分火電廠在利用水資源時(shí)，汽輪機(jī)與水長時(shí)間接觸，該設(shè)備的水資源消耗與利用相對較多。火電廠的水資源中，無機(jī)鹽含量較高，溫度的頻繁上升或者下降導(dǎo)致無機(jī)鹽常以固態(tài)形式附著于管道內(nèi)，長此以往極易引發(fā)管道的堵塞現(xiàn)象，對火電廠生產(chǎn)造成的危害較大[1]。在火電廠運(yùn)行期間相關(guān)人員需遵循相應(yīng)的要求處理循環(huán)水，這一處理過程本質(zhì)上為處理水中水垢的過程，比較常用的方式為利用石灰實(shí)現(xiàn)沉淀，去除水體中的無機(jī)鹽。石灰價(jià)格便宜，利用此方法處理循環(huán)水時(shí)的成本較低，很多火電廠均利用的是這一方式。

1.1.1 加酸處理。針對循環(huán)水的處理，加酸處理法相對有效，此方法就是將水中的碳酸鹽成分變?yōu)榉翘妓猁}，再加上二氧化碳?xì)怏w微溶于水，在很大程度上能抑制二氧化碳的析出。循環(huán)水加酸處理過程中，關(guān)鍵應(yīng)注意加入的酸的類型，一般為H2SO4。硫酸濃度相對較低，pH值在7.4～7.8之間，整個處理過程中存在以下反應(yīng)：

在上述反應(yīng)下，水中的碳酸鹽被轉(zhuǎn)變?yōu)榱肆蛩猁}，因?yàn)榱蛩猁}的溶解度相對較高，再加上反應(yīng)產(chǎn)物有CO2，基本抑制了碳酸鈣的生成。

1.1.2 離子交換處理。我國的火電廠眾多，部分火電廠建設(shè)在水資源相對匱乏的區(qū)域，因?yàn)樗礂l件和地形條件，火力發(fā)電廠在生產(chǎn)期間對循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的依賴性較大。如存在頻繁升溫與降溫過程，水中的無機(jī)鹽常存在聚集現(xiàn)象，為科學(xué)處理循環(huán)水，在實(shí)際的工作中相關(guān)人員也需規(guī)范應(yīng)用離子交換技術(shù)，以通過此技術(shù)保障循環(huán)水濃縮率[2]。基于離子交換技術(shù)的水處理過程，一般不需要補(bǔ)充大量的水資源。此技術(shù)下需配備離子交換機(jī)，該設(shè)備的專業(yè)性較強(qiáng)，必須交由專業(yè)人員來操作，設(shè)備的前期投資、后期運(yùn)維投入較高。離子交換技術(shù)由弱堿性陽離子完成交換，反應(yīng)過程為：

此反應(yīng)的結(jié)果對水中的碳酸鹽有很好的溶解作用，同時(shí)對水中的堿性進(jìn)行了有效的中和。離子交換處理技術(shù)比較適合堿度較大的水和碳酸鹽較多的水。

1.1.3 阻垢劑處理。火電廠中為提高循環(huán)水利用率，相關(guān)人員在實(shí)際的工作中也可在水中添加阻垢劑。但因?yàn)樽韫竸┑念愋拖鄬^多，通過合理選擇能保持一定的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而溶解和去除水中的水垢。早期階段火電廠利用阻垢劑處理循環(huán)水時(shí)主要采用的是纖維素、丹寧。在當(dāng)下技術(shù)進(jìn)步的過程中，陸續(xù)形成了很多全新的阻垢劑。火電廠在處理循環(huán)水時(shí)可采用的阻垢劑類型相對較多，可選擇有機(jī)磷酸鹽、聚合磷酸鹽。許多火電廠利用聚合磷酸鹽取得了良好的應(yīng)用效果，但這類阻垢劑又包含三聚磷酸鹽、焦磷酸鹽、偏磷酸鹽等類型，實(shí)際的工作中需結(jié)合火電廠循環(huán)水的類型來選擇，在選定了種類后，有關(guān)人員還需控制用量，以達(dá)到最佳的水處理效果。

1.2 火力發(fā)電廠補(bǔ)給水處理

火電廠生產(chǎn)作業(yè)期間針對水處理過程，不應(yīng)考慮水質(zhì)、水溫等差異。每一火電廠的水質(zhì)、水溫各有不同，實(shí)際的工作中選擇的水處理工藝也各有特點(diǎn)，實(shí)際的工作中相關(guān)人員需立足實(shí)際情況來選擇水處理技術(shù)，構(gòu)建科學(xué)的水處理路徑。對于不同類型的水，可通過沉降、混凝和澄清等方式去除其中的膠體顆粒。一些火電廠所處地區(qū)的水體中，鹽分較高，在處理補(bǔ)給水時(shí)重點(diǎn)應(yīng)做好除鹽工作，如可采用反滲析和滲析工藝。在處理補(bǔ)給水時(shí)也需要有熱力設(shè)備的保障，但不同構(gòu)成成分的補(bǔ)給水，對熱力設(shè)備的需求各有不同，相關(guān)人員需綜合諸多因素，選擇高性能熱力設(shè)備，創(chuàng)造離子交換處理?xiàng)l件。

1.3 定冷水處理技術(shù)

在我國的火電廠生產(chǎn)作業(yè)中，常常也涉及定冷水處理，這一處理過程的本質(zhì)就是要控制銅腐蝕現(xiàn)象，最終將水的pH值保持在正常范圍內(nèi)。針對定冷水的處理，一般應(yīng)利用凝結(jié)水、除鹽水混合的方式來處理。依據(jù)大量的水處理經(jīng)驗(yàn)，堿性化學(xué)水雖對處理定冷水有一定作用，但此技術(shù)的應(yīng)用難度大，特別是在堿度控制方面，一旦堿度與實(shí)際工作有偏差，必將影響整體的處理效果[3]。

1.4 廢水處理技術(shù)

伴隨著火電廠的生產(chǎn)作業(yè)，其廢水產(chǎn)量較大，如直接排放這些廢水，將對區(qū)域生態(tài)造成較大危害，影響水環(huán)境、土壤條件，威脅動植物生存環(huán)境、人類健康。為保障廢水處理效果，主要需注意以下方面：以集中化方式處理生產(chǎn)中的廢水；在將全部的廢水統(tǒng)一后再分步處理；合理利用兩相固液分離技術(shù)，如有廢棄物，需采用加藥混凝操作，分離水體中的雜質(zhì)。

1.5 火力發(fā)電廠凝結(jié)水處理

火電廠在生產(chǎn)過程中也會產(chǎn)生大量的凝結(jié)水，指的是蒸汽凝結(jié)后產(chǎn)生的水資源。在水處理過程中有關(guān)人員需根據(jù)凝結(jié)水水量及成分構(gòu)成等，選擇恰當(dāng)?shù)奶幚矸绞健Ｒ驗(yàn)槟Y(jié)水總量較大，又是經(jīng)過高溫后的水，其性質(zhì)特殊，多用在高壓或者超高壓機(jī)組中，在機(jī)組相關(guān)參數(shù)變化的過程中，對水質(zhì)的處理要求也各有不同，實(shí)際的工作中需創(chuàng)新處理工藝。凝結(jié)水中主要為銅、鐵、硅、鈉元素，在具體的處理中進(jìn)行除鹽處理即可。

2 火力發(fā)電廠的水質(zhì)控制

2.1 原水管理

為保障火力發(fā)電廠的水質(zhì)，在實(shí)際的工作中相關(guān)人員需加強(qiáng)原水管理。原水指的是水供應(yīng)的源頭，為供應(yīng)水原料，其水質(zhì)關(guān)注火電廠循環(huán)水、凝結(jié)水與供給水的水質(zhì)情況。在實(shí)際的工作中相關(guān)人員需充分意識到原水管理的重要性，采取一系列措施保障原水質(zhì)量。

2.2 水的凈化管理

針對火電廠的水質(zhì)控制，凈化工藝十分關(guān)鍵，就是要通過一系列工藝來降低水體中的污染物含量。為此，火電廠水質(zhì)控制中有關(guān)人員需重視水體的凈化，根據(jù)每一階段的水體來源、類型及污染程度，選擇恰當(dāng)?shù)奶幚砉に嚒檫_(dá)到凈化目標(biāo)，相關(guān)人員必須具有極高的專業(yè)素質(zhì)與能力，與技術(shù)人員、生產(chǎn)人員等加強(qiáng)溝通，注重水體凈化，并采用新工藝、新設(shè)備，密切關(guān)注水體中各種污染物的含量變化，盡可能達(dá)到國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.1 相應(yīng)的投加混凝劑。由專人在火電廠內(nèi)開展各種的專業(yè)化試驗(yàn)，依據(jù)試驗(yàn)過程和結(jié)果，選擇最符合水體凈化要求的混凝劑類型，將選定的混凝劑直接投加在待處理水體中，但需嚴(yán)格控制投加量。

2.2.2 投加相應(yīng)的消毒劑。在水體中投入消毒劑同樣能起到凈化作用，具體的工作中有關(guān)人員需分析水資源來源等情況，選擇恰當(dāng)類型的消毒劑，并控制投入量。

2.3 合理采用膜法水技術(shù)

2.3.1 鍋爐制水。膜法水技術(shù)屬于一種新型技術(shù)，在當(dāng)前的火力發(fā)電廠水處理中廣受關(guān)注。為達(dá)到水質(zhì)控制要求，在鍋爐制水中相關(guān)人員需合理應(yīng)用該技術(shù)。在火電廠的生產(chǎn)作業(yè)中，因?yàn)闉殄仩t燒水發(fā)電模式，在此過程中存在鍋爐補(bǔ)給水，這部分水資源的需求量較大，天然水體中的雜質(zhì)含量較高，如在生產(chǎn)中未做好凈化處理，隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長，鍋爐內(nèi)將大量積累污垢，這些污垢在一些情況下甚至?xí)g鍋爐，影響鍋爐的運(yùn)行安全[4]。因此，火電廠在使用天然水時(shí)應(yīng)做好預(yù)處理工作，通過澄清、沉淀與鍋爐幾個步驟，去除水中的懸浮物和膠體物質(zhì)。在預(yù)處理環(huán)節(jié)，澄清階段需配備機(jī)械攪拌加速澄清池，過濾設(shè)備選用砂濾多介質(zhì)過濾與活性炭鍋爐。

（1）膜處理結(jié)合傳統(tǒng)離子技術(shù)制取鍋爐補(bǔ)給水。針對鍋爐制水的凈化處理，膜處理工藝與傳統(tǒng)離子技術(shù)相結(jié)合的效果相對理想。火電廠生產(chǎn)中如原水水質(zhì)相對理想，不再需要混凝、沉淀和澄清等預(yù)處理步驟，只需要采用超濾技術(shù)即可。過濾采用超濾去除水體中的細(xì)小懸浮物、膠體物質(zhì)、病毒、細(xì)菌和蛋白質(zhì)等各類雜質(zhì)；在離子交換系統(tǒng)之前設(shè)置反滲透裝置，由該裝置完成除鹽處理，這一系列的處理步驟下除鹽率在99%以上，后續(xù)的工作過程中離子交換除鹽設(shè)備的工作量大大減少，能保持該設(shè)備最佳的運(yùn)行狀態(tài)[5]。在實(shí)際的工作中如能合理利用膜處理與離子交換處理技術(shù)，水中的鹽離子含量大大降低，去除效果相對理想。

（2）全膜處理制取鍋爐用水。一些火電廠會利用全膜處理技術(shù)來制取鍋爐用水。火電廠中通過建立全膜處理系統(tǒng)，能保障處理效果。整個系統(tǒng)中超濾、反滲透、EDI流程相互銜接，可大大保障水體的凈化效果，提高水質(zhì)。在全膜處理制取鍋爐用水時(shí)，整個過程的成本較低，可大大節(jié)約資源，減少不必要的消耗，凈化后水質(zhì)的各項(xiàng)性能指標(biāo)基本能達(dá)到相應(yīng)規(guī)定。

2.3.2 對火電廠中的冷卻水進(jìn)行處理。火電廠的生產(chǎn)方式特殊，整個生產(chǎn)流程中冷卻水為一類重要的廢水，指的是設(shè)備運(yùn)行結(jié)束后，引起設(shè)備溫度較高，需進(jìn)行降溫處理，而此時(shí)水體為導(dǎo)入設(shè)備，借助水體完成設(shè)備的物理降溫，這種水體在使用過一次后不再能使用，因?yàn)樗w中的雜質(zhì)含量高，可能腐蝕設(shè)備。針對這一問題，在火電廠中也需合理利用膜處理技術(shù)來處理冷卻水。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，換熱器的傳熱管表面往往沉積了各種類型的物質(zhì)，主要為水垢、淤泥、腐蝕產(chǎn)物、生物沉積物，正是因?yàn)檫@些物質(zhì)的存在，嚴(yán)重降低了水質(zhì)。而通過膜技術(shù)，能沉淀、澄清冷卻水，再利用超濾技術(shù)去除水體中的細(xì)小雜質(zhì)，最后由離子交換技術(shù)將冷卻水變?yōu)榧儍羲岣咚w的綜合利用率。

2.3.3 反滲透技術(shù)對循環(huán)水的應(yīng)用。火電廠的生產(chǎn)中，循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水源多采用的是自來水，其成本較高，伴隨著生產(chǎn)作業(yè)的持續(xù)實(shí)施，將產(chǎn)生大量的廢水，直接排放這些污水將引發(fā)較為嚴(yán)重的生態(tài)與環(huán)境問題，不利于保障電廠正常的生產(chǎn)作業(yè)。部分火電廠的循環(huán)水系統(tǒng)中，原先的設(shè)計(jì)中未設(shè)置底部排放口，后續(xù)該系統(tǒng)運(yùn)行過程中循環(huán)水濃縮倍率一旦超出相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，將無法繼續(xù)排放污水，此時(shí)需利用水泵泵吸或者溢流的方式實(shí)現(xiàn)控制，整個流程復(fù)雜且需要投入大量的人力物力資源，時(shí)間消耗長，濃縮倍率不易控制，易發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象。針對這一問題，反滲透技術(shù)相對有效，反滲透系統(tǒng)中包含高壓泵、反滲透膜，原水在經(jīng)過高壓擠壓時(shí)必須通過反滲透膜，但能通過的有且僅有水分子，其他的鹽離子、稀有金屬等無法正常通過，也就能保障水體的安全性。綜合反滲透技術(shù)的過程，其流程簡單，部分環(huán)節(jié)可實(shí)現(xiàn)自動化。

3 結(jié)束語

水處理和水質(zhì)控制對火電廠的生產(chǎn)十分重要。各火力發(fā)電廠在現(xiàn)代化發(fā)展的趨勢下，需立足自身的生產(chǎn)特點(diǎn)，不斷采用全新的水處理技術(shù)和工藝，構(gòu)建科學(xué)的水質(zhì)控制體系，提高水處理整體水平。