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)出來的綜合特性，也就是常說的水的質(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,會引起熱力設(shè)備結(jié)垢和腐蝕,引起過熱器和汽輪機(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題日趨嚴(yán)重，使中

2、水回用成為解決水資源問題的有效途徑。近年來，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化給回用工程帶來了諸多問題和影響。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)對鍋爐能效的關(guān)鍵性影響 水處理不當(dāng)造成的水質(zhì)問題往往會引發(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)的下降都會增加1.21.5的能耗。首先,結(jié)垢對鍋爐能效的影響。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)垢會造成3%5%的燃煤損失;其次,鍋爐排污率的影響。如前文對水處理原理的分析,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,我國工業(yè)鍋爐排污率長期保持在10%20%之間,而排污率每增長1%,就會造成燃料損耗增長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過濾 水經(jīng)過澄清處理后，還不能直接送入后續(xù)除鹽系統(tǒng)，還要先進(jìn)行過濾處理。在重力或壓力差作用下，水通過多

6、孔材料層的孔道，而懸浮物被截留在截至上。用于過濾的多孔材料稱為濾料或過濾介質(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，由于淡水中的化學(xué)位高，水分子會自動(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.幾種常見的電廠水處理方法3.1循環(huán)冷卻水處理 用水來冷卻工藝介質(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)替代陽陰床一級除鹽,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)上是一種橫流過濾技術(shù),它與一般過濾技術(shù)不同點(diǎn)在于:一般過濾技術(shù)是采用垂直過濾,需過濾液體全部流過過濾介質(zhì),過濾介質(zhì)中截留液體中的懸浮物和膠體;而反滲透技術(shù)則是需過濾液體橫向流過反滲透膜,部分水在壓力的作用下透過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)過濾器可以保證進(jìn)水濁度低于2mg/L,活性炭過濾器保證有機(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機(jī)鹽、有機(jī)物和微生物,從而達(dá)到EDI對進(jìn)水水質(zhì)的要求,不

10、同的EDI對進(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,表示水中分子量大于10萬的物質(zhì)基本上都無法透過膜,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)對后續(xù)反滲透膜的壽命影響,可以大幅延長反滲透膜的壽命,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 工業(yè)鍋爐水處理對鍋爐能耗的影響極為明顯,針對水處理環(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,通過對節(jié)能潛力的詳細(xì)分析,制定具有針對性的措施,實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果的最優(yōu)化。 我國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