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電廠化學(xué)水處理技術(shù)的進展與應(yīng)用
來源:
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作者:黑龍江聯(lián)創(chuàng)實業(yè)有限公司
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發(fā)布時間: 2015-03-18
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隨著國內(nèi)火電機組的不斷擴建，機組的參數(shù)與容量不斷提高，電廠化學(xué)水處理發(fā)生了深刻的變化。電廠化學(xué)水處理在技術(shù)選用方式、設(shè)備布置、工藝流程、控制監(jiān)測、運行維護、生產(chǎn)管理等環(huán)節(jié)均發(fā)生了深刻的變化。
1.鍋爐補給水處理
傳統(tǒng)的鍋爐補給水預(yù)處理通常采用混凝與過濾處理。國內(nèi)大型火電廠澄清處理設(shè)備多為機械加速攪拌澄清池，其優(yōu)點是：反應(yīng)速度快、操作控制方便、出力大。近年來，變頻技術(shù)不斷地應(yīng)用到混凝處理中去，進一步提高了預(yù)處理出水水質(zhì)，減少了人工操作。在濾池的發(fā)展方面，以粒狀材料為濾料的過濾技術(shù)經(jīng)歷了慢濾池、快濾池、多層濾料濾池等發(fā)展階段，在改善預(yù)處理水質(zhì)方面發(fā)揮了一定的作用。但由于粒狀材料的局限性，使過濾設(shè)備的出水水質(zhì)、截污能力和過濾速度均受到較大的限制。目前，以纖維材料代替粒狀材料作為濾源的新型過濾設(shè)備不斷地出現(xiàn)，纖維過濾材料因尺寸小、表面積大及其材質(zhì)柔軟的特性，具有很強的界面吸附、截污及水流調(diào)節(jié)能力。代表性的產(chǎn)品有纖維球過濾器、膠囊擠壓式纖維過濾器、壓力板式纖維過濾器等。
在鍋爐補給水預(yù)脫鹽處理技術(shù)方面，反滲透技術(shù)（簡稱RO）的發(fā)展已成為一個亮點。反滲透最大的特點是不受原水水質(zhì)變化的影響，反滲透具有很強的除有機物和除硅能力，COD 的脫除率可達83%，滿足了大機組對有機物和硅含量的嚴格要求。反滲透由于除去了水中的大部分離子（一般為90%左右），減輕了下一道工序中離子交換系統(tǒng)的除鹽負擔，從而減少酸、堿廢液排放量，降低了排放廢水的含鹽量，提高了電廠經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
在鍋爐補給水除鹽處理方面，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)在兩個方面：環(huán)保與節(jié)能。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，樹脂的再生是由通過H2O 電離的H+ 和OH-完成，即在直流電場中電離出來的H+ 和OH- 直接充當樹脂的再生劑，不需再消耗酸、堿藥劑。同時，該裝置對弱電離子，如SO2、CO2的去除能力也較強。
2.鍋爐給水處理
鍋爐給水目前用氨和聯(lián)氨的揮發(fā)性處理較成熟，但它比較適用于新建的機組，待水質(zhì)穩(wěn)定后可轉(zhuǎn)為中性處理和聯(lián)合處理。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)下即可生成保護膜，抑制腐蝕。此法還可以降低給水系統(tǒng)的腐蝕產(chǎn)量，減少藥品用量、延長化學(xué)清洗間隔、降低運行成本。氧化性水化學(xué)運行方式在歐洲的應(yīng)用較為普及，國內(nèi)基本處于研試階段。必須強調(diào)的是，氧化性水化學(xué)運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。
3.鍋爐爐水處理
爐內(nèi)磷酸鹽處理技術(shù)已有70 余年的歷史，現(xiàn)在全世界范圍內(nèi)有65%的汽包鍋爐使用過爐水磷酸鹽處理。由于以前的鍋爐參數(shù)較低，水處理工藝落后，爐水中常常出現(xiàn)大量的鈣鎂離子，為防止鍋爐結(jié)垢，不得不向鍋爐中加入大量的磷酸鹽以去除爐水中的硬度，這樣，爐水的pH 值就非常高，堿性腐蝕問題顯得特別的突出。在這樣的情況下，協(xié)調(diào)磷酸鹽處理應(yīng)運而生，并取得了一定的防腐效果。但隨著鍋爐參數(shù)不斷的提高，磷酸鹽的“隱蔽”現(xiàn)象越來越嚴重，由此引起的酸性腐蝕也越來越多。而在另一方面，高參數(shù)機組的鍋爐補給水系統(tǒng)已全部采用二級除鹽，凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)有精處理裝置。這樣，爐水中基本沒有硬度成分，磷酸鹽處理的主要作用也從除硬度轉(zhuǎn)為調(diào)整pH 值防腐。因此，近10 年來，人們又提出低磷酸鹽處理與平衡磷酸鹽處理。低磷酸鹽處理的下限控制在0.3～0.5 mg/L，上限一般不超過2～3 mg/L。平衡磷酸鹽處理的基本原理是使爐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，同時允許爐水中有小于1 mg/L 的游離NaOH，以保證爐水的pH 值在9.0～9.6 的范圍內(nèi)。
4.凝結(jié)水處理
目前絕大部分300 MW 及以上的高參數(shù)機組均設(shè)有凝結(jié)水精處理裝置，并以進口為主，其再生系統(tǒng)的主流產(chǎn)品是高塔分離裝置與錐底分離裝置。但真正能實現(xiàn)長周期氨化運行的精處理裝置并不多，僅有廈門嵩嶼電廠等少數(shù)幾家，嵩嶼電廠混床的運行周期在100 天以上，周期制水量達50 萬t 以上。從環(huán)保與經(jīng)濟的角度出發(fā)，實現(xiàn)氨化運行將是今后精處理系統(tǒng)的發(fā)展方向。另外，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原有的公用系統(tǒng)，如減少樹脂再生用的風機及混床的再循環(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給水側(cè)，以利實現(xiàn)集中化管理。
另一方面，具有過濾與除鹽雙重功能的粉末樹脂（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。但由于粉末樹脂的價格較高，主要依賴于進口，使得粉末樹脂精處理裝置的推廣應(yīng)用受到了一定的限制。
5.循環(huán)水處埋
采用閉式循環(huán)冷卻的火電廠，冷卻水的循環(huán)回用和水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)的開發(fā)是水處理工作的重點。發(fā)達國家循環(huán)水濃縮倍率已達6～8 倍，國內(nèi)大多數(shù)電廠的循環(huán)水濃縮倍率在2～3 倍左右，國內(nèi)火電廠應(yīng)在提高循環(huán)水重復(fù)利用效率上下功夫。為避免磷系水處理藥劑對環(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。采用開式排放冷卻的火電廠，特別是以海水作為冷卻水的濱海電廠，冷卻水一般采用加氯處理，其常見的裝置是美國CaptialControl 公司的產(chǎn)品。但是，也有部分電廠采用電解海水產(chǎn)生次氯酸鈉作為殺生劑。如漳州后石電廠、北侖港電廠等。
6.廢水處理
目前，國內(nèi)大型的電廠工業(yè)廢水處理的布置基本套用寶鋼電廠的廢水處理模式，即采用廢水集中匯集，分步處理的方式。一般采用以鼓風曝氣氧化、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是對水質(zhì)復(fù)雜且變化范圍大的來水的處理難度較大，并影響到廢水的綜合回收利用。近年來，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程，使水中的泥沙、懸浮固體物、藻類懸浮物和油在同一設(shè)施內(nèi)分離出來。該處理技術(shù)提高了出水水質(zhì)，降低了處理成本，擴大了回用范圍。
1.鍋爐補給水處理
傳統(tǒng)的鍋爐補給水預(yù)處理通常采用混凝與過濾處理。國內(nèi)大型火電廠澄清處理設(shè)備多為機械加速攪拌澄清池，其優(yōu)點是：反應(yīng)速度快、操作控制方便、出力大。近年來，變頻技術(shù)不斷地應(yīng)用到混凝處理中去，進一步提高了預(yù)處理出水水質(zhì)，減少了人工操作。在濾池的發(fā)展方面，以粒狀材料為濾料的過濾技術(shù)經(jīng)歷了慢濾池、快濾池、多層濾料濾池等發(fā)展階段，在改善預(yù)處理水質(zhì)方面發(fā)揮了一定的作用。但由于粒狀材料的局限性，使過濾設(shè)備的出水水質(zhì)、截污能力和過濾速度均受到較大的限制。目前，以纖維材料代替粒狀材料作為濾源的新型過濾設(shè)備不斷地出現(xiàn)，纖維過濾材料因尺寸小、表面積大及其材質(zhì)柔軟的特性，具有很強的界面吸附、截污及水流調(diào)節(jié)能力。代表性的產(chǎn)品有纖維球過濾器、膠囊擠壓式纖維過濾器、壓力板式纖維過濾器等。
在鍋爐補給水預(yù)脫鹽處理技術(shù)方面，反滲透技術(shù)（簡稱RO）的發(fā)展已成為一個亮點。反滲透最大的特點是不受原水水質(zhì)變化的影響，反滲透具有很強的除有機物和除硅能力，COD 的脫除率可達83%，滿足了大機組對有機物和硅含量的嚴格要求。反滲透由于除去了水中的大部分離子（一般為90%左右），減輕了下一道工序中離子交換系統(tǒng)的除鹽負擔，從而減少酸、堿廢液排放量，降低了排放廢水的含鹽量，提高了電廠經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
在鍋爐補給水除鹽處理方面，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)在兩個方面：環(huán)保與節(jié)能。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，樹脂的再生是由通過H2O 電離的H+ 和OH-完成，即在直流電場中電離出來的H+ 和OH- 直接充當樹脂的再生劑，不需再消耗酸、堿藥劑。同時，該裝置對弱電離子，如SO2、CO2的去除能力也較強。
2.鍋爐給水處理
鍋爐給水目前用氨和聯(lián)氨的揮發(fā)性處理較成熟，但它比較適用于新建的機組，待水質(zhì)穩(wěn)定后可轉(zhuǎn)為中性處理和聯(lián)合處理。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)下即可生成保護膜，抑制腐蝕。此法還可以降低給水系統(tǒng)的腐蝕產(chǎn)量，減少藥品用量、延長化學(xué)清洗間隔、降低運行成本。氧化性水化學(xué)運行方式在歐洲的應(yīng)用較為普及，國內(nèi)基本處于研試階段。必須強調(diào)的是，氧化性水化學(xué)運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。
3.鍋爐爐水處理
爐內(nèi)磷酸鹽處理技術(shù)已有70 余年的歷史，現(xiàn)在全世界范圍內(nèi)有65%的汽包鍋爐使用過爐水磷酸鹽處理。由于以前的鍋爐參數(shù)較低，水處理工藝落后，爐水中常常出現(xiàn)大量的鈣鎂離子，為防止鍋爐結(jié)垢，不得不向鍋爐中加入大量的磷酸鹽以去除爐水中的硬度，這樣，爐水的pH 值就非常高，堿性腐蝕問題顯得特別的突出。在這樣的情況下，協(xié)調(diào)磷酸鹽處理應(yīng)運而生，并取得了一定的防腐效果。但隨著鍋爐參數(shù)不斷的提高，磷酸鹽的“隱蔽”現(xiàn)象越來越嚴重，由此引起的酸性腐蝕也越來越多。而在另一方面，高參數(shù)機組的鍋爐補給水系統(tǒng)已全部采用二級除鹽，凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)有精處理裝置。這樣，爐水中基本沒有硬度成分，磷酸鹽處理的主要作用也從除硬度轉(zhuǎn)為調(diào)整pH 值防腐。因此，近10 年來，人們又提出低磷酸鹽處理與平衡磷酸鹽處理。低磷酸鹽處理的下限控制在0.3～0.5 mg/L，上限一般不超過2～3 mg/L。平衡磷酸鹽處理的基本原理是使爐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，同時允許爐水中有小于1 mg/L 的游離NaOH，以保證爐水的pH 值在9.0～9.6 的范圍內(nèi)。
4.凝結(jié)水處理
目前絕大部分300 MW 及以上的高參數(shù)機組均設(shè)有凝結(jié)水精處理裝置，并以進口為主，其再生系統(tǒng)的主流產(chǎn)品是高塔分離裝置與錐底分離裝置。但真正能實現(xiàn)長周期氨化運行的精處理裝置并不多，僅有廈門嵩嶼電廠等少數(shù)幾家，嵩嶼電廠混床的運行周期在100 天以上，周期制水量達50 萬t 以上。從環(huán)保與經(jīng)濟的角度出發(fā)，實現(xiàn)氨化運行將是今后精處理系統(tǒng)的發(fā)展方向。另外，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原有的公用系統(tǒng)，如減少樹脂再生用的風機及混床的再循環(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給水側(cè)，以利實現(xiàn)集中化管理。
另一方面，具有過濾與除鹽雙重功能的粉末樹脂（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。但由于粉末樹脂的價格較高，主要依賴于進口，使得粉末樹脂精處理裝置的推廣應(yīng)用受到了一定的限制。
5.循環(huán)水處埋
采用閉式循環(huán)冷卻的火電廠，冷卻水的循環(huán)回用和水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)的開發(fā)是水處理工作的重點。發(fā)達國家循環(huán)水濃縮倍率已達6～8 倍，國內(nèi)大多數(shù)電廠的循環(huán)水濃縮倍率在2～3 倍左右，國內(nèi)火電廠應(yīng)在提高循環(huán)水重復(fù)利用效率上下功夫。為避免磷系水處理藥劑對環(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。采用開式排放冷卻的火電廠，特別是以海水作為冷卻水的濱海電廠，冷卻水一般采用加氯處理，其常見的裝置是美國CaptialControl 公司的產(chǎn)品。但是，也有部分電廠采用電解海水產(chǎn)生次氯酸鈉作為殺生劑。如漳州后石電廠、北侖港電廠等。
6.廢水處理
目前，國內(nèi)大型的電廠工業(yè)廢水處理的布置基本套用寶鋼電廠的廢水處理模式，即采用廢水集中匯集，分步處理的方式。一般采用以鼓風曝氣氧化、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是對水質(zhì)復(fù)雜且變化范圍大的來水的處理難度較大，并影響到廢水的綜合回收利用。近年來，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程，使水中的泥沙、懸浮固體物、藻類懸浮物和油在同一設(shè)施內(nèi)分離出來。該處理技術(shù)提高了出水水質(zhì)，降低了處理成本，擴大了回用范圍。
黑龍江聯(lián)創(chuàng)輕工設(shè)備有限公司
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