探讨电厂化学水处理工艺及技术应用
发表时间：2018-11-20T08:47:59.303Z 来源：《防护工程》2018年第21期 作者： 黄锐斌
[导读] 本文主要以电厂化学水处理工艺为视角，探究化学水处理流程中的问题并提出相应的改进措施。东莞天明电力有限公司 523061
摘要：随着我国科学技术的快速发展，化学处理技术在电厂领域中发挥着重要作用，如何完善化学水处理工艺成为电厂发展的重点。本文从热力发电厂化学水处理工艺出现的问题入手，介绍了完善化学水处理工艺流程的策略。 关键词：电厂；化学水处理工艺；技术发展；策略 引言
水源是日常生活中必不可少的元素，而工业废水处理的效果是影响水环境的重要因素。随着国家可持续发展观念的深入，大众环保意识的增强，绿色水处理理念受到广泛推崇。电厂作为用水大户，其废水处理情况受到环保部门的严格监控。另一方面，电厂热力系统中的水汽品质，是影响热力设备（锅炉、汽轮机等）安全、经济运行的重要因素之一。电厂化学水处理工作就是为了保证热力系统各部分有良好的水汽品质，以防止热力设备的结垢、积盐和腐蚀，从而保证发电厂的安全、经济运行。因此，如何改进电厂化学水处理工艺成为影响电厂发展的关键之一。然而，因某些客观存在的问题或技术水平的限制，导致化学水处理工艺存在一些弊端，完善化学水处理工艺成为重要研究方向。本文主要以电厂化学水处理工艺为视角，探究化学水处理流程中的问题并提出相应的改进措施。 一、化学水处理工艺介绍
众所周知，电厂需要取用自然界大量的原水经过处理后达到生产运行的目的。传统电厂化学水处理流程是依照所需功能进行处理，不同设备采用的处理方法各不相同。传统化学水处理工艺出现很多问题，不单单表现为技术不够成熟，管理方面也存在诸多不便。优化过的水处理流程通常采用在原有沉淀、过滤、离子交换等处理的基础上，增加在线检测仪表对水质的相关指标进行实时检测，以反馈信号来确定是否调整化学运行工况，从而达到自动调节加药量，自动调整水处理设备运行状态的效果。这样便大大地降低了运行值班人员的工作强度，并且能够较好提高工作效率，同时也对在线仪表的准确性、稳定性提出了更高的要求。 二、化学水处理技术发展与应用 2.1 锅炉补给水处理
锅炉补给水处理包含预处理、除盐和精除盐这三个部分。
工艺预处理的主要目的是去除水中的杂质，包括小的颗粒悬浮物、胶态杂质和有机污染物等。其传统方法是对水进行混凝、沉降和过滤。但因在操作过程中有操作复杂、运行成本高、产生酸碱等污染废液且人工操作要求量高等缺点，如今已向膜分离技术发展并逐渐被其所代替，膜分离技术即在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术，具有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等优势，大大提高了补给水处理的成本和效果。另外，70年代开创的反渗透法和近几年的EDI技术也都是越来越环保越来越能够满足工艺技术水平更新要求的技术。
软化水的目的是去除水中导致结垢等成分的钙、镁离子，降低水的硬度。现在普遍采用的是几种化学脱盐技术来降低其硬度，分别为离子交换技术、反渗透技术、电渗析技术等。
随着高温高压锅炉的应用与发展，对水中的溶解盐也有了全部除尽的要求，离子交换盐技术也随之应运而生。把预处理后的清水通过H型阳离子交换器，除去阳离子使其转换成H+，用除碳器除去二氧化碳，再通过OH型阴离子交换器把阴离子转换成OH-并立即与H+结合，然后通过混合离子交换器，最后得到含盐量极低的除盐水，出水的二氧化硅和电导率以及钠离子含量都在标准要求内。除了离子交换这一比较成熟、运用广泛的技术以外，还有反渗透和电渗析和连续再生除盐技术。 2.2 锅炉给水处理
锅炉给水处理是为了通过供给合格的水、结合锅炉内水调节监督等手段，防止热力设备的结垢、腐蚀和汽水共腾，以保证锅炉的安全稳定经济环保地正常运行。
目前锅炉给水主要有三种处理方式：还原性全挥发处理[AVT（R）]、氧化性全挥发处理[AVT（O）]和加氧处理[OT]。其中，[AVT（R）]是在热力除氧后，通过给水加氨、加联氨作联合处理，使给水呈弱碱性；[AVT（O）]适用于无铜机组，使用此法可降低给水的铁含量，使水冷壁管等的结垢速度和面积都大大降低；[OT]法改变了传统的除氧器和除氧剂的处理办法，增加氧化还原，在低温情况下即可生成保护膜，则可减弱或消除给水系统的流动加速腐蚀（FAC）现象，同时也同样可以降低水冷壁管和省煤器的结垢速度和面积，拉长设备的清洁周期，节省运行成本。
在实际给水处理过程中，要根据给水的水质和水汽系统的材质来选择具体的应用方法，另外也要确保使用后机组无结垢和腐蚀问题。 2.3 锅炉炉水处理
锅炉炉水的处理是相对其他几项而言，操作简单投入较少的一项环节，且效果好，处理得当则可有85%以上的防垢率，它的主要也就是为了消除炉水中大量的钙镁离子，防止锅炉腐蚀结垢而造成堵塞，影响锅炉运作。
锅炉炉水处理常用的药剂有氢氧化钠、磷酸钠等。首先，氢氧化钠的投入既能够降低甚至消除水中的碳酸盐、镁盐硬度，又可以保持水的碱平衡，则锅炉内金属表面会形成一层保护膜，从而预防腐蚀；其次，磷酸钠在水中呈碱性，能够对水中的钙镁盐起到沉淀作用，使之形成为高度分解胶体，加速污垢的流动率，在锅炉表面形成磷酸铁保护膜，保护锅炉不被腐蚀。 同时还通过锅炉的定期排污和锅炉的连续排污，将锅炉内产生的杂质、沉淀等及时排出锅炉。
需要注意的是，实际中也有不能处理完全的情况发生，因此必须加强处理监督检测，在必要的情况下会需要进行二次炉水处理。 2.4 凝结水处理
电厂的凝结水一般包括汽轮机凝结水、疏水和生产反水，其处理过程就是对水进行更进一步纯化清洁的过程。凝结水的处理目的就是消除水在运作工程中由于各种原因进入的二氧化碳、悬浮物有机酸和盐类等多种杂质，也消除金属制热力系统在水中产生的轻微腐蚀物，去除这些污染性杂质，以保持水汽系统平衡，确保整个热力体系的有效循环运转。 其处理工艺主要有以下三种：
1）凝结水前置处理工艺。目前大多数的高压高参数电厂都有采用这种处理方法，目前应用比较广泛的是采用前置过滤器以及前置阳床
的工艺。前置过滤器主要是去除凝结水中的固体杂质；而前置阳床主要是去除固体杂质的同时去除凝结水中的大部分阳离子杂质。
2）凝结水除盐工艺。其原理是：混床内装有强酸阳树脂和强碱阴树脂的混合树脂，凝结水中的阳离子与阳树脂反应而被除去，阴离子与阴树脂反应而被除去除。树脂失效后，阳树脂用酸再生，阴树脂用碱再生。再生化学反应为上面反应的逆向反应。
3）再生工艺，这种工艺技术又分为体内再生和体外再生两种。凝结水处理的混床技术是从锅炉补给水转移过来的，最初混床工艺是进一步净化一级除盐水的工艺，但因为存在诸多缺点多以已被很少运用。而体外再生工艺的发展是为了调合体内再生方式中运行水流量与再生液流量的矛盾，同时预防再生液和废液进入热力系统危害其运作，并且已成为了凝结水处理混床工艺的主要方式。它的再生流程为：混床失效后，将混床内的树脂输送到混床体外的容器中，进行空气擦洗、反洗分层、再生、清洗和混合等操作，最后送到混床内运行。 三、分析电厂化学水处理工艺出现的问题
1）有机物致使反渗透及阴离子交换树脂遭到污染。
从电厂化学水处理工艺中原水的角度来说，不仅要求其溶解氧达到标准要求，同时必须确保原水没有受到污染或污染状态较轻。目前电厂化学水处理工艺采用原水经过前期的沉淀过滤处理后，经过超滤、反渗透再进入阳床、阴床、混床的运行方式。水中的有机物如果不处理或处理效果不佳将会对反渗透膜以及阴离子交换树脂造成污染，从而使反渗透及阴树脂的正常工作产生很大的影响，不仅减短其运行周期，也会在一定程度上加大再生剂的耗费量，从而影响工作效率的提升。 2）系统器械防腐及保养工作不达标。
电厂热力系统实际工作情况下，水中含有一定的溶解氧，可以通过除氧设备把水中的溶解氧控制在合理范围内。如果有一些供热机组的补水量较大，除氧设备起不到预期的效果，或者除氧设备运行情况不好，都会导致水中溶解氧浓度超标，从而严重腐蚀系统管道，更会在过热器中产生氧化皮，在超温情况下氧化皮会剥落，容易堵塞管道，引起爆管，造成不可避免的损失。电厂热力系统所使用的器械设备种类繁多，运行情况复杂，运行中及停用状态的器械也应按不同情况给予各种针对性的有效保养及防腐保护，这给一般的检修维护团队带来不小的压力。
3）化学仪表投入情况不佳。
化学仪表是保障水处理设备运行安全性及经济性的重要条件，化学仪表诸如温度、PH、压力、电导、硬度，重要离子含量等一系列的表计，可以客观反映出化学水处理设备的实际运行情况。但由于受到表计成本或便利程度的限制以及管理维护方面漏洞的影响，电厂化学水处理工艺运行中部分化学仪表投入情况不佳，致使实际运行中不能对所有指标进行准确的测量及监督。一旦其中某项指标实际存在不合格，轻则可能导致部分水处理设备不能正常工作，重则整个热力系统发生严重事故，从而引发巨大的安全与经济损失。 四、完善电厂化学水处理工艺流程的策略
1）优化化学水处理工艺，降低水源污染物含量。
大多电厂对水源进行预处理的流程是：原水进行沉淀、过滤，再经除碳器、阴床等处理。经过优化之后的预处理流程为：原水加热至25～30℃，经过曝气、加氯、沉淀、高效过滤器、活性炭过滤器、除碳器等处理。经过优化的处理流程可以降低源水中的有机物含量，处理后原水的耗氧量在一定程度上有所降低，同时把其拦截至高效过滤器的过滤纤维气囊中，该流程可以进行反复运行，可以有效改善阴床树脂的运行周期，在一定程度上降低酸碱的消耗量。目前我厂主要通过在预处理水中加次氯酸钠的方法处理有机物，通过控制预处理水中氯的含量，最大程度降低有机物对反渗透及阴离子交换树脂的危害。但水中的次氯酸钠对反渗透膜也有较大危害，目前采用在反渗透进水中加还原剂的方法，去除水中的余氯。 2）对系统器械给予相应的保护措施。
为了有效降低水中溶解氧浓度，达到防止铁质器械设备腐蚀的效果，应强化除氧设备的维护及管理工作，派遣专业人员对除氧设备进行调试和监督，保障除氧设备可以在良好的调试参数下正常运行，实现除去水中溶解氧并将其浓度掌控在正常范围之内。化学人员也要积极配合除氧设备的调试和监督环节，便于提升给水除氧工作的效率。对于电厂热力系统中运行或停用的设备，养护及维护工作甚为重要。可以组织专业的检修维护团队对有关器械设备实施维护和管理，实时监控管理实际运行的设备，同时记录所有停用器械的使用时间、材质构架，便于综合分析不同因素对其的影响，给予有效的保护措施。加强对锅炉水汽系统的保护措施，确保其金属表面不遭受溶解氧的腐蚀。
3）全面使用化学仪表实时监控各项指标。
在电厂化学水处理流程中全面使用化学仪表对各项指标进行监控，同时由专业的化学仪表维护团队，及时有效的采取措施，调整维护各类化学仪表，确保整个化学水处理系统运行效率的高效性。就压力表、流量计、温度计等传统化学仪表的范围来说，还可以增设原水总水表、过滤水池、生活用水水表等仪表，实现全面监控水处理流程的目的。 结束语
综上所述，化学水处理对于电厂每一个运作环节都可以说是无处不在至关重要，因此要把握好每道处理工序的技术工艺和操作准确。但除了技术工艺以外，还需考虑注意做好机器设备升级、设备合理布置、科学化管理等方面，并且注意加强原有设施的利用率和使用效率，降低能耗节约成本，更应注重整个处理过程中的环保性，走可持续路线。 参考文献：
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