大型火電廠(chǎng)化學(xué)水處理技術(shù)進(jìn)展與應(yīng)用探討

1、 l0概述l電廠(chǎng)化學(xué)水處理發(fā)生深刻變化的動(dòng)力：l高參數(shù)大容量機(jī)組對(duì)水質(zhì)的要求和環(huán)境的需要； l新的水處理技術(shù)與材料的出現(xiàn)與應(yīng)用又為電廠(chǎng)水處理技術(shù)的發(fā)展提供了可能 ；l為降低生產(chǎn)成本，生產(chǎn)流程優(yōu)化重組的需要。l1 總體發(fā)展特點(diǎn)總體發(fā)展特點(diǎn) l1.1 水處理設(shè)備集中化布置水處理設(shè)備集中化布置從傳統(tǒng)按功能一般設(shè)有：凈水預(yù)處理、鍋爐補(bǔ)給水處理、凝結(jié)水精處理、汽水取樣監(jiān)測(cè)分析、加藥系統(tǒng)、綜合水泵房、循環(huán)水加氯、廢水及污水處理等系統(tǒng)。其存在占地面積大，生產(chǎn)崗位分散，管理不便等問(wèn)題。到現(xiàn)在優(yōu)化水處理整體流程的需要出發(fā)，設(shè)備布置緊湊、立體、集中的構(gòu)型取代平面、松散、點(diǎn)狀的構(gòu)型。節(jié)約了占地面積和廠(chǎng)房空間，提高了

2、設(shè)備的綜合利用率，方便運(yùn)行管理。 l1.2 水處理生產(chǎn)集中化控制水處理生產(chǎn)集中化控制l集中化控制就是把電廠(chǎng)所有化學(xué)水處理的各個(gè)子系統(tǒng)為一套控制系統(tǒng)，取消傳統(tǒng)的模擬盤(pán)，采用PCL和上位機(jī)的2級(jí)控制結(jié)構(gòu)，利用PCL對(duì)各個(gè)系統(tǒng)中的設(shè)備分別進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，上位機(jī)和PCL之間通過(guò)數(shù)據(jù)通信接口進(jìn)行通訊。各個(gè)子系統(tǒng)以局域網(wǎng)的總線(xiàn)形式集中聯(lián)接在化學(xué)主控制室上位機(jī)上，從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)水處理系統(tǒng)相對(duì)集中的監(jiān)視、操作與自動(dòng)控制。 l1.3 水處理方式以環(huán)保和節(jié)能為導(dǎo)向水處理方式以環(huán)保和節(jié)能為導(dǎo)向l隨著環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，盡可能減少水處理過(guò)程中生產(chǎn)的各類(lèi)污染，不用或少用化學(xué)藥品已成為首先的選擇?！熬G色水處理”的概念也

3、逐漸深入人心。如鍋爐水處理正朝著“少排污、零排污”，“少清洗、零清洗”的方向發(fā)展。l1.3 水處理方式以環(huán)保和節(jié)能為導(dǎo)向水處理方式以環(huán)保和節(jié)能為導(dǎo)向l隨著水資源的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的深化，作為耗水大戶(hù)，合理地利用水資源，提高水的重復(fù)利用率已成為電廠(chǎng)水處理工作的緊迫任務(wù)。依靠科技進(jìn)步與管理制度，實(shí)現(xiàn)水的循環(huán)使用、循環(huán)使用（串級(jí)使用）和水的回收使用尤為重要。廢水的“零排放”已在部分電廠(chǎng)得到實(shí)現(xiàn)，即只能從水體取水而不向水體或周?chē)h(huán)境排放任何廢水。l1.4 水處理工藝呈現(xiàn)多種形式水處理工藝呈現(xiàn)多種形式l傳統(tǒng)的電廠(chǎng)水處理工藝中，主要以混凝過(guò)濾、離子交換、磷酸酸處理為主要特征。如今，電廠(chǎng)水處理技術(shù)出現(xiàn)了多種形

4、式。隨著化工材料技術(shù)的不斷進(jìn)步，膜處理技術(shù)（包括微濾、超濾、反滲透、納濾等）開(kāi)始廣泛應(yīng)用于水處理中，離子交換樹(shù)脂的種類(lèi)、使用條件與范圍也有較大的進(jìn)展，粉末樹(shù)脂在凝結(jié)水處理中發(fā)揮著積極的作用。 l1.5 檢測(cè)方式方法日趨科學(xué)化檢測(cè)方式方法日趨科學(xué)化l化學(xué)檢測(cè)與診斷技術(shù)進(jìn)一步得到發(fā)展與應(yīng)用，檢測(cè)與診斷的方法方式日趨科學(xué)化。在觀(guān)念上，化學(xué)診斷在從事后分析逐步向事前防范轉(zhuǎn)變；在手段上，逐步實(shí)現(xiàn)從手工分析到在線(xiàn)診斷的轉(zhuǎn)變。所有的這些轉(zhuǎn)變，為預(yù)防事故的發(fā)生，保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力的保障。 2 電廠(chǎng)化學(xué)水處理技術(shù)的進(jìn)展與應(yīng)用電廠(chǎng)化學(xué)水處理技術(shù)的進(jìn)展與應(yīng)用2.1 水處理工藝技術(shù)水處理工藝技術(shù)2.1.

5、1 鍋爐補(bǔ)給水處理鍋爐補(bǔ)給水處理 l預(yù)處理：傳統(tǒng)的鍋爐補(bǔ)給水預(yù)處理通常采用混凝與過(guò)濾處理。國(guó)內(nèi)大型火電廠(chǎng)澄清處理設(shè)備多為機(jī)械加速攪拌澄清池，其優(yōu)點(diǎn)是：反應(yīng)速度快、操作控制方便、出力大。l近年來(lái)，變頻技術(shù)不斷地應(yīng)用到混凝處理中去，進(jìn)一步提高了預(yù)處理出水水質(zhì)，減少了人工操作。 l2.1.1 鍋爐補(bǔ)給水處理鍋爐補(bǔ)給水處理 l在濾池方面：以纖維材料代替粒狀材料作為濾元的新型過(guò)濾設(shè)備不斷出現(xiàn)，纖維過(guò)濾材料因尺寸小、表面極大及其材質(zhì)柔軟的特性，而具有很強(qiáng)的界面吸附、截污及流水調(diào)節(jié)能力。代表性的產(chǎn)品有纖維球過(guò)濾器、膠囊擠壓式纖維過(guò)濾器、壓力板式纖維過(guò)濾器等。 2.1.1 鍋爐補(bǔ)給水處理鍋爐補(bǔ)給水處理 l預(yù)除

6、鹽方面：反滲透技術(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)RO)的發(fā)展已成為一個(gè)亮點(diǎn) l反滲透最大的特點(diǎn)是不受原水水質(zhì)變化的影響， 例如水源隨季節(jié)特大幅度變化時(shí)，單純采用離子交換的除鹽設(shè)備已無(wú)法適應(yīng)這樣的惡劣水質(zhì) ，利用反滲透仍然可以除去90%雜質(zhì)離子。減輕了下一道工序中離子交換系統(tǒng)的除鹽負(fù)擔(dān)。l另外減少酸、堿廢液排放量，降低了排放廢水的含鹽量，提高了電廠(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。 l2.1.1 鍋爐補(bǔ)給水處理鍋爐補(bǔ)給水處理 l混床仍發(fā)揮著不可替代的作用 ；而混床本身的發(fā)展主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：環(huán)保和節(jié)能。l 填充床電滲析器（電除鹽）CDI（EDI）是將電滲析和離子交換除鹽技術(shù)組合在一起的精脫鹽工藝，樹(shù)脂的再生是由通過(guò)H2O電離的H+

7、和OH-完成，即在直流電場(chǎng)中電離出來(lái)的H+和OH-直接充當(dāng)再生劑，不需要再消耗酸、堿藥劑。同時(shí)，該裝置對(duì)弱電離子，如SO2、CO2的去除能力也較強(qiáng)。l纖維過(guò)濾器、反滲透、電除鹽與離子交換技術(shù)的組合應(yīng)用將是今后鍋爐補(bǔ)給水處理發(fā)展的新趨勢(shì)。 2.1.2 鍋爐給水處理鍋爐給水處理 氨和聯(lián)氨的發(fā)揮性處理較成熟 ；水質(zhì)穩(wěn)定后可轉(zhuǎn)為中性處理和聯(lián)合處理 ；l2.1.2 鍋爐給水處理鍋爐給水處理l加氧處理改變了傳統(tǒng)的除氧器、除氧劑處理，創(chuàng)造氧化還原氣氛，在低溫狀態(tài)下即可生成保護(hù)膜，抑制腐蝕。此法還可以降低給水系統(tǒng)的腐蝕產(chǎn)物，減少藥品用量、延長(zhǎng)化學(xué)清洗間隔、降低運(yùn)行成本。氧化性水化學(xué)運(yùn)行方式在國(guó)外應(yīng)用較為普及，

8、國(guó)內(nèi)在直流鍋爐的應(yīng)用較為普及，而汽包爐基本處于研試階段。必須強(qiáng)調(diào)的是，氧化性水化學(xué)運(yùn)行方式僅適用于高純度的給水，并應(yīng)注意系統(tǒng)材質(zhì)與之的相容性。l2.1.3 爐水處理爐水處理l爐內(nèi)磷酸鹽處理全世界范圍內(nèi)有65%的汽包鍋爐使用過(guò)爐水磷酸鹽處理技術(shù)；l協(xié)調(diào)磷酸鹽的處理應(yīng)運(yùn)而生，并在防止堿性腐蝕方面取得了一定的防腐效果；l低磷酸鹽處理與平衡磷酸鹽處理，解決磷酸鹽的“隱蔽”現(xiàn)象，且解決由此引起的酸性腐蝕。l2.1.3 爐水處理爐水處理l低磷酸鹽處理的下限控制在0.30.5mg/L，上限一般不超過(guò)23mg/L。l平衡磷酸鹽處理的基本原理是使?fàn)t水磷酸鹽的含量減少到只夠與硬度成分反應(yīng)所需的最低濃度，同時(shí)允許爐

9、水中有小于1mg/L的游離NaOH，以保證爐水的pH值在9.09.6的范圍內(nèi)。l例如：某壓力為13.817.9MPa鍋爐進(jìn)行平衡磷酸鹽處理的爐水控制指標(biāo)：磷酸根為02.4mg/L，pH值9.09.6，游離NaHO小于1mg/L；l另一個(gè)機(jī)組磷酸根濃度范圍0.11.0mg/L,期望值為0.20.5mg/L。l爐水磷酸根濃度范圍0.10.5mg/L，pH值9.09.7,當(dāng)爐水pH值小于9.2，則增加微量的NaOH。l2.1.4 凝結(jié)水處理凝結(jié)水處理l一般300MW及以上的高參數(shù)機(jī)組均設(shè)有凝結(jié)水精處理裝置 l再生系統(tǒng)的主流產(chǎn)品是高塔分離裝置與錐底分離裝置，并以進(jìn)口為主；l從環(huán)保與經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)

10、氨化運(yùn)行將是今后精處理系統(tǒng)的發(fā)展方向 ；但真正能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期氨化運(yùn)行的精處理裝置并不多，國(guó)內(nèi)僅有少數(shù)幾家電廠(chǎng)，嵩嶼電廠(chǎng)混床的運(yùn)行周期在100天以上，周期制水量達(dá)50萬(wàn)噸以上。 l在設(shè)備投資、設(shè)備布置與工藝優(yōu)化方面，應(yīng)考慮盡可能多地利用電廠(chǎng)原有的公用系統(tǒng)，如減少樹(shù)脂再生用的風(fēng)機(jī)及混床的再循環(huán)泵等，盡可能把系統(tǒng)的程控裝置和再生裝置安裝在鍋爐補(bǔ)給水側(cè)，以利實(shí)現(xiàn)集中化管理。 l具有過(guò)濾與除鹽雙重功能的粉末樹(shù)脂（POWDEX）精處理系統(tǒng)也逐步得到應(yīng)用，如福州華能二期、南通華能二期等電廠(chǎng)。但由于粉末樹(shù)脂的價(jià)格較高，主要依賴(lài)于進(jìn)口，使得粉末樹(shù)脂精處理裝置的推廣應(yīng)用受到了一定的限制。 l2.1.5 定冷水處理定

11、冷水處理 l國(guó)外的雙水內(nèi)冷機(jī)組由于水箱采用充氮密閉，并設(shè)有鈀樹(shù)脂催化器進(jìn)行除氧，所以多采用中性除氧方法 ；l國(guó)產(chǎn)雙水內(nèi)冷機(jī)組大多采用敞口式水箱水處理技術(shù)工藝主要有：l采用除鹽水與凝結(jié)水混合補(bǔ)水的方式；l增加少量的堿液來(lái)改善pH值；l加裝混合離子交換器對(duì)定冷水進(jìn)行處理；l還有投加MBT和BTA緩蝕劑來(lái)減緩銅腐蝕。實(shí)踐的效果看，堿性化學(xué)水工況運(yùn)行較成功，但存在著堿度不易控制與調(diào)整的問(wèn)題等。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是:不管是預(yù)膜工藝還是直接投加MBT和BTA緩蝕劑及其復(fù)合配方，應(yīng)充分考慮到系統(tǒng)的潔凈程度。 2.1.6 循環(huán)水處理循環(huán)水處理l對(duì)閉式循環(huán)冷卻的火電廠(chǎng)，冷卻水的循環(huán)回用和水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)的開(kāi)發(fā)是水處理工作的

12、重點(diǎn)。發(fā)達(dá)國(guó)家循環(huán)水濃縮倍率已達(dá)68倍，國(guó)內(nèi)大多數(shù)電廠(chǎng)的循環(huán)水濃縮倍率在23倍左右，國(guó)內(nèi)火電廠(chǎng)應(yīng)在提高循環(huán)水重復(fù)利用效率上下功夫。l為避免磷系水處理藥劑對(duì)環(huán)境水體的二次污染，低磷和非磷系配方的高效阻垢分散劑、多元共聚物水處理藥劑逐漸得到應(yīng)用。l對(duì)開(kāi)式排放冷卻水的火電廠(chǎng)，特別是以海水作為冷卻水的濱海電廠(chǎng)，冷卻水一般采用加氯處理，其常見(jiàn)的裝置是美國(guó)Captial Control公司的產(chǎn)品。但是，也有部分電廠(chǎng)采用電解海水產(chǎn)生次氯酸鈉作為殺生劑。如漳州后石電廠(chǎng)、青島電廠(chǎng)等。 2.1.7 廢水處理廢水處理l目前，國(guó)內(nèi)大型的電廠(chǎng)工業(yè)廢水處理的布置基本套用廢水集中匯集，分步處理的方式。一般采用以鼓風(fēng)曝氣氧化

13、、pH調(diào)整、混凝澄清、污泥濃縮處理等為主的工藝。但這種處理方式的缺點(diǎn)是對(duì)水質(zhì)復(fù)雜且變化范圍大的來(lái)水的處理難度較大，并影響到廢水的綜合回收利用。l近年來(lái)，兩相流固液分離技術(shù)逐步得到應(yīng)用，該技術(shù)采用一次加藥混凝、在一個(gè)組合設(shè)施內(nèi)完成絮凝、沉淀、澄清、浮渣刮除和污泥濃縮等工藝過(guò)程，使水中的泥沙、懸浮固體物、藻類(lèi)懸浮物和油在同一設(shè)施內(nèi)分離出來(lái)。據(jù)說(shuō)這種處理技術(shù)提高了出水水質(zhì)，降低了處理成本，擴(kuò)大了回用范圍。 2.2 水處理監(jiān)控技術(shù)水處理監(jiān)控技術(shù)2.2.1 控制技術(shù)控制技術(shù) l水處理各個(gè)單獨(dú)的子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)程序控制方式，取消了繼電器或模擬屏控制，直接在CRT上進(jìn)行操作與控制。目前在除鹽系統(tǒng)與凝結(jié)水精處

14、理系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛。程控系統(tǒng)具有穩(wěn)定性強(qiáng)、人機(jī)接口好和自動(dòng)化水平高等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)出水質(zhì)量的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、藥量的自動(dòng)調(diào)節(jié)、閥門(mén)和各類(lèi)泵與風(fēng)機(jī)的自動(dòng)操作。 2.2 水處理監(jiān)控技術(shù)水處理監(jiān)控技術(shù)2.2.1 控制技術(shù)控制技術(shù) l采用集中化控制，把化學(xué)水處理控制系統(tǒng)作為一個(gè)獨(dú)立的控制區(qū)，實(shí)現(xiàn)對(duì)化學(xué)水處理相對(duì)分散的各個(gè)子系統(tǒng)間的有效控制與緊密聯(lián)系，解決水處理設(shè)備位置分散、運(yùn)行值班崗位多、巡查工作量大的問(wèn)題。 2.2 水處理監(jiān)控技術(shù)水處理監(jiān)控技術(shù)2.2.1 控制技術(shù)控制技術(shù)l是通過(guò)網(wǎng)關(guān)技術(shù)或?qū)Ｓ玫囊蕴W(wǎng)卡與電廠(chǎng)的其它網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)水處理生產(chǎn)數(shù)據(jù)的共享與交換。根據(jù)外高橋、北侖港、嵩嶼、嘉興，石洞口二電廠(chǎng)等電廠(chǎng)完成的化學(xué)水系統(tǒng)局部控制和相對(duì)集中化控制的效果看，化學(xué)水運(yùn)行工作量大為降低。如外高橋電廠(chǎng)4臺(tái)300MW機(jī)組，目前化學(xué)水處理運(yùn)行僅20余人，較大幅度的減員增效，提高了生產(chǎn)效率與經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)了電廠(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。 2.2.2 監(jiān)測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)技術(shù)l對(duì)水汽進(jìn)行集中采集與在線(xiàn)分析；l在線(xiàn)表計(jì)與微機(jī)相聯(lián)，微機(jī)定期巡測(cè)管理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；l根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行水汽過(guò)程的自動(dòng)調(diào)節(jié)；l監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、自動(dòng)存案、越限報(bào)警、自動(dòng)生成統(tǒng)計(jì)和管理報(bào)表等化學(xué)控測(cè)功能；l水處理工況的自動(dòng)調(diào)節(jié)、在線(xiàn)事故分析與推斷等化學(xué)人工智能控制和診斷功能；2.2.2 監(jiān)測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)技術(shù)l為水質(zhì)運(yùn)行工況的調(diào)整和歷史趨勢(shì)分析