熱力發(fā)電廠水處理論文[技術(shù)研究]

1、熱力發(fā)電廠水處理摘要：目前電廠用水水源主要有兩種：地表水和地下水。其水質(zhì)是指水和其中雜質(zhì)共同表現(xiàn)出來(lái)的綜合特性，也就是常說(shuō)的水的質(zhì)量。表示水中雜質(zhì)個(gè)體成分或整體性質(zhì)的項(xiàng)目成為水質(zhì)指標(biāo)，它是衡量水質(zhì)好壞的參數(shù)。膜技術(shù)是一項(xiàng)具有巨大潛力的實(shí)用性技術(shù),反滲透技術(shù)的核心是反滲透膜,這是一種用高分子材料制成的、具有選擇性半透性質(zhì)的薄膜。關(guān)鍵詞：電廠水處理 水質(zhì)分析 膜分離技術(shù) 熱力發(fā)電廠中,由于汽水品質(zhì)不良,會(huì)引起熱力設(shè)備結(jié)垢和腐蝕,引起過(guò)熱器和汽輪機(jī)積鹽,為了保證熱力系統(tǒng)中有良好的水質(zhì),必須對(duì)水進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬艋幚砗蛧?yán)格地監(jiān)督汽水質(zhì)量,確保發(fā)電廠熱力設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。全球淡水資源短缺問(wèn)題日趨嚴(yán)重，使中

2、水回用成為解決水資源問(wèn)題的有效途徑。近年來(lái)，隨著電力建設(shè)的高速發(fā)展，作為用水大戶的火電廠已將循環(huán)冷卻系統(tǒng)用水放在城市中水回用和“零排放”。雖然中水經(jīng)二級(jí)處理后已經(jīng)去除了大部分的SS、COD、BOD、色度、濁度，但是，由于中水、成分復(fù)雜、千變?nèi)f化給回用工程帶來(lái)了諸多問(wèn)題和影響。當(dāng)前，在火電廠中水深度處理和回技術(shù)中還存在一些技術(shù)難題，需要進(jìn)一步研究和解決。1.鍋爐水處理對(duì)鍋爐能效的影響因素1.1 鍋爐水處理原理因素 當(dāng)前我國(guó)鍋爐水處理可分為鍋外水、鍋內(nèi)水處理兩個(gè)環(huán)節(jié),二者的目的均是防止鍋爐的腐蝕、結(jié)垢。鍋外水重點(diǎn)在于水的軟化,以物理、化學(xué)及電化學(xué)處理方法去除原水中存在的鈣、氧、鎂硬度鹽等雜質(zhì);而鍋

3、內(nèi)水則以工業(yè)藥劑添加為主要處理手段。作為鍋爐水處理關(guān)鍵性環(huán)節(jié)的鍋外水處理包含3個(gè)部分,其中,預(yù)處理、除氧處理的應(yīng)用較少,效果不盡理想,而軟化處理所采用的鈉離子交換法在陰離子HCO3-的去除上難以完成預(yù)期目標(biāo),水的堿度不能有效降低。1.2 水質(zhì)對(duì)鍋爐能效的關(guān)鍵性影響 水處理不當(dāng)造成的水質(zhì)問(wèn)題往往會(huì)引發(fā)鍋爐結(jié)垢、腐蝕以及排污率增大等現(xiàn)象,導(dǎo)致鍋爐熱效率下降,而鍋爐熱效率每個(gè)百分點(diǎn)的下降都會(huì)增加1.21.5的能耗。首先,結(jié)垢對(duì)鍋爐能效的影響。鍋爐結(jié)垢可分為硫酸鹽、碳酸鹽、硅酸鹽水垢以及混合水垢,其導(dǎo)熱性能相較于普通鍋爐鋼,僅為后者的1/201/240。由傅立葉公式推導(dǎo)可知,結(jié)垢會(huì)極大降低鍋爐傳熱性能

4、,使燃燒熱量為排煙所帶走,造成鍋爐出力、蒸汽品質(zhì)的下降,通常而言,1mm結(jié)垢會(huì)造成3%5%的燃煤損失;其次,鍋爐排污率的影響。如前文對(duì)水處理原理的分析,目前軟化處理中采用的鈉離子交換法無(wú)法完成除堿目標(biāo),為保障受壓元件免受腐蝕,工業(yè)鍋爐需通過(guò)排污及鍋內(nèi)水處理加以控制,確保原水堿度達(dá)標(biāo)。因此,我國(guó)工業(yè)鍋爐排污率長(zhǎng)期保持在10%20%之間,而排污率每增長(zhǎng)1%,就會(huì)造成燃料損耗增長(zhǎng)0.3%1%,鍋爐能效嚴(yán)重受限;再次,汽水共騰造成的蒸汽含鹽量上升也會(huì)造成設(shè)備損害及鍋爐能耗的增加。1.3 熱力除氧效率偏低造成的熱量損耗 受工藝技術(shù)的影響,容量較大的工業(yè)鍋爐通常需要安裝熱力除氧器。其應(yīng)用普遍存在這些問(wèn)題:

5、第一,大量蒸汽的耗費(fèi)降低了鍋爐熱量的有效利用率;第二,鍋爐給水溫度與省煤器平均水溫的溫差增大,致使排煙熱損失的增加。2.電廠水處理的幾種基本除雜方法2.1水的混凝 天然水中含有泥沙、粘土、腐殖質(zhì)等懸浮物和膠體，在對(duì)原水進(jìn)行深度處理之前，必須除去他們。尺寸較小的懸浮物和膠體可以通過(guò)混凝處理使他們聚集成大顆粒而除去?；炷褪窍蛩型都踊瘜W(xué)藥劑，削弱這些物質(zhì)的穩(wěn)定性而沉淀。2.2沉淀與澄清 固體顆粒在水中的沉降受到許多因素的影響，包括顆粒本身的特性、水的密度和粘度、水中懸浮物含量和水流狀態(tài)等。2.3過(guò)濾 水經(jīng)過(guò)澄清處理后，還不能直接送入后續(xù)除鹽系統(tǒng)，還要先進(jìn)行過(guò)濾處理。在重力或壓力差作用下，水通過(guò)多

6、孔材料層的孔道，而懸浮物被截留在截至上。用于過(guò)濾的多孔材料稱為濾料或過(guò)濾介質(zhì)。2.4反滲透除鹽 在一定溫度下，用一張易透水而難透鹽的半透膜將淡水與鹽水隔開(kāi)，由于淡水中的化學(xué)位高，水分子會(huì)自動(dòng)的從左邊的淡水室穿透半透膜向右邊鹽室轉(zhuǎn)移。2.5離子交換除鹽 除去水中離子態(tài)雜質(zhì)最為普遍的方法是離子交換法。離子交換法是指當(dāng)某些材料遇水時(shí)，能將本身具有的離子與水中帶同類電荷的離子進(jìn)行交換反應(yīng)的方法。3.幾種常見(jiàn)的電廠水處理方法3.1循環(huán)冷卻水處理 用水來(lái)冷卻工藝介質(zhì)的系統(tǒng)稱作冷卻水系統(tǒng)。冷卻水系統(tǒng)通常有三種：直排式冷卻水系統(tǒng)、密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、和敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。在發(fā)電廠中的循環(huán)冷卻系統(tǒng)中，凝汽器

7、是主要的換熱設(shè)備。它的作用是將汽輪機(jī)的排氣冷卻稱為凝結(jié)水，送回?zé)崃ο到y(tǒng)繼續(xù)循環(huán)使用。凝汽器的傳熱性能可用凝汽器的真空度和端差表示。3.2凝結(jié)水精處理 發(fā)電廠鍋爐的給水由汽輪機(jī)凝結(jié)水和化學(xué)補(bǔ)給水組成，其中凝結(jié)水的水量占給水總量的絕大部分。所以，給水質(zhì)量不僅取決于補(bǔ)給水的水質(zhì)，還取決于凝結(jié)水的水質(zhì)。由于現(xiàn)代高參數(shù)機(jī)組對(duì)給水的水質(zhì)要求很高，故凝結(jié)水還必須進(jìn)行深度處理。由于這是對(duì)雜質(zhì)含量很低的水進(jìn)行處理，因此稱為凝結(jié)水精處理。4.膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介 膜分離技術(shù)的發(fā)展給廢水處理和提制純水提供了新的解決方案。膜分離技術(shù)是一類技術(shù)的總稱,和水處理有關(guān)的主要包括反滲透、微濾、超濾、鈉濾以及電除鹽等。其原理均是利用

8、特定材料,選擇性地分離水和水中的雜質(zhì)。鍋爐補(bǔ)給水制備工藝中,可采用反滲透技術(shù)替代陽(yáng)陰床一級(jí)除鹽,用EDI技術(shù)替代混床離子交換,其流程為:原水預(yù)處理反滲透(RO)電除鹽(EDI)鍋爐補(bǔ)給水。即通過(guò)膜分離技術(shù)可以從預(yù)處理后的原水生成出可用的鍋爐補(bǔ)給水。 膜技術(shù)中的反滲透技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種橫流過(guò)濾技術(shù),它與一般過(guò)濾技術(shù)不同點(diǎn)在于:一般過(guò)濾技術(shù)是采用垂直過(guò)濾,需過(guò)濾液體全部流過(guò)過(guò)濾介質(zhì),過(guò)濾介質(zhì)中截留液體中的懸浮物和膠體;而反滲透技術(shù)則是需過(guò)濾液體橫向流過(guò)反滲透膜,部分水在壓力的作用下透過(guò)反滲透膜被淡化形成產(chǎn)品水。反滲透技術(shù)可有效的濾除有機(jī)物、溶質(zhì)等雜質(zhì)。5膜技術(shù)技術(shù)在電廠水處理中的應(yīng)用 預(yù)處理的主要目

9、的是濾除原水中的機(jī)械雜質(zhì),如泥沙、植物、有機(jī)物等。多介質(zhì)過(guò)濾器可以保證進(jìn)水濁度低于2mg/L,活性炭過(guò)濾器保證有機(jī)物COD低于2mg/L,鈉離子交換器用以控制進(jìn)水硬度,以保證反滲透及EDI裝置的進(jìn)水硬度進(jìn)而保證其長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。 EDI結(jié)合電滲析技術(shù)與離子交換技術(shù),從而無(wú)需鹽堿即可去除離子。某電廠采用了GE公司的設(shè)備,其出水水質(zhì)可以達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn):硬度0、二氧化硅10g/L、電導(dǎo)率(25)0.1S/cm。實(shí)際應(yīng)用中,電導(dǎo)率一直低于0.1S/cm,足以滿足鍋爐用水0.2S/cm的要求,可以直接作為鍋爐補(bǔ)充水使用。 反滲透裝置可以去除絕大部分的無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)物和微生物,從而達(dá)到EDI對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的要求,不

10、同的EDI對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的要求不盡相同。6.膜技術(shù)在電廠水處理應(yīng)用中的新發(fā)展 在以前的大量應(yīng)用中,都是采用了案例中“預(yù)處理反滲透EDI電除鹽”的工藝流程。隨著膜技術(shù)的發(fā)展,超濾(UF)和微濾(MF)作預(yù)處理過(guò)程的替代將三個(gè)步驟全部采用膜技術(shù)。超濾和微濾也是一種壓力型驅(qū)動(dòng)膜,但其分離原理與反滲透膜不同,基本上屬于多孔膜上的機(jī)械截留,用以分離范圍為大分子物質(zhì)、病毒、膠體等,表征其分離性能的指標(biāo)通是截留分子量,如截留分子量為10萬(wàn),表示水中分子量大于10萬(wàn)的物質(zhì)基本上都無(wú)法透過(guò)膜,被截留在膜面。經(jīng)試驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn),微濾作為預(yù)處理裝置,其后反滲透的產(chǎn)水量比澄清、過(guò)濾預(yù)處理系統(tǒng)提高了15%25%,可將反滲

11、透膜的污染降低到最低水平,因此反滲透膜化學(xué)清洗次數(shù)可從每月1次降到每年1次或更少。如果考慮預(yù)處理工藝出水水質(zhì)對(duì)后續(xù)反滲透膜的壽命影響,可以大幅延長(zhǎng)反滲透膜的壽命,從而降低維修、清理、更換方面的成本。據(jù)研究,“MF-RO-EDI”全膜工藝進(jìn)行除鹽試驗(yàn),其出水硬度、活性硅、電導(dǎo)率等參數(shù)均能滿足電廠超高壓、亞臨界鍋爐的補(bǔ)水水質(zhì)要求。 7.結(jié)束語(yǔ) 工業(yè)鍋爐水處理對(duì)鍋爐能耗的影響極為明顯,針對(duì)水處理環(huán)節(jié)的節(jié)能降耗是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。筆者以為,這一改造應(yīng)與鍋爐的整體技術(shù)革新相配合,通過(guò)對(duì)節(jié)能潛力的詳細(xì)分析,制定具有針對(duì)性的措施,實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果的最優(yōu)化。 我國(guó)反滲透膜的性能及膜的投資費(fèi)用是膜技術(shù)在電廠中迅速推廣應(yīng)用的主要障礙。隨著反滲透膜新材料的研究及其制造成本的不斷下降,以及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的不斷積累,反滲透