熱力發(fā)電廠水處理

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。其水質是指水和其中雜質共同表現出來的綜合特性，也就是常說的水的質量。表示水中雜質個體成分或整體性質的項目成為水質指標，它是衡量水質好壞的參數。膜技術是一項具有巨大潛力的實用性技術,反滲透技術的核心是反滲透膜,這是一種用高分子材料制成的、具有選擇性半透性質的薄膜。 關鍵詞：電廠水處理  水質分析  膜分離技術   熱力發(fā)電廠中,由于汽水品質不良,會引起熱力設備結垢和腐蝕,引起過熱器和汽輪機積鹽,為了保證熱力系統(tǒng)中有良好的水質,必須對水進行適當的凈化處理

2、和嚴格地監(jiān)督汽水質量,確保發(fā)電廠熱力設備安全、經濟運行。全球淡水資源短缺問題日趨嚴重，使中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”。雖然中水經二級處理后已經去除了大部分的SS、COD、BOD、色度、濁度，但是，由于中水、成分復雜、千變萬化給回用工程帶來了諸多問題和影響。當前，在火電廠中水深度處理和回技術中還存在一些技術難題，需要進一步研究和解決。 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前我國鍋爐水處理可分為鍋外水、鍋內水處理兩個環(huán)節(jié),二者的目的

3、均是防止鍋爐的腐蝕、結垢。鍋外水重點在于水的軟化,以物理、化學及電化學處理方法去除原水中存在的鈣、氧、鎂硬度鹽等雜質;而鍋內水則以工業(yè)藥劑添加為主要處理手段。作為鍋爐水處理關鍵性環(huán)節(jié)的鍋外水處理包含3個部分,其中,預處理、除氧處理的應用較少,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期目標,水的堿度不能有效降低。 1.2 水質對鍋爐能效的關鍵性影響   水處理不當造成的水質問題往往會引發(fā)鍋爐結垢、腐蝕以及排污率增大等現象,導致鍋爐熱效率下降,而鍋爐熱效率每個百分點的下降都會增加1.21.5的能耗。 首先,結

4、垢對鍋爐能效的影響。鍋爐結垢可分為硫酸鹽、碳酸鹽、硅酸鹽水垢以及混合水垢,其導熱性能相較于普通鍋爐鋼,僅為后者的1/201/240。由傅立葉公式推導可知,結垢會極大降低鍋爐傳熱性能,使燃燒熱量為排煙所帶走,造成鍋爐出力、蒸汽品質的下降,通常而言,1mm結垢會造成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,為保障受壓元件免受腐蝕,工業(yè)鍋爐需通過排污及鍋內水處理加以控制,確保原水堿度達標。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%,鍋爐能效嚴重受限;再次,汽水共

5、騰造成的蒸汽含鹽量上升也會造成設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。其應用普遍存在這些問題:第一,大量蒸汽的耗費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、腐殖質等懸浮物和膠體，在對原水進行深度處理之前，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藥劑，削弱這些物質的穩(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

6、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)，還要先進行過濾處理。在重力或壓力差作用下，水通過多孔材料層的孔道，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。 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，由于淡水中的化學位高，水分子會自動的從左邊的淡水室穿透半透膜向右邊鹽室轉移。 2.5離子交換除鹽   除去水中離子態(tài)雜質最為普遍的方法是離子交換法。離子交換法是指當某些材料遇水時，能將本身具有的離子與水中帶同類電荷

7、的離子進行交換反應的方法。 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，凝汽器是主要的換熱設備。它的作用是將汽輪機的排氣冷卻稱為凝結水，送回熱力系統(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凝結水精處理   發(fā)電廠鍋爐的給水由汽輪機凝結水和化學補給水組成，其中凝結水的水量占給水總量的絕大部分。所以，給水質量不僅取決于

8、補給水的水質，還取決于凝結水的水質。由于現代高參數機組對給水的水質要求很高，故凝結水還必須進行深度處理。由于這是對雜質含量很低的水進行處理，因此稱為凝結水精處理。 4.膜分離技術簡介   膜分離技術的發(fā)展給廢水處理和提制純水提供了新的解決方案。膜分離技術是一類技術的總稱,和水處理有關的主要包括反滲透、微濾、超濾、鈉濾以及電除鹽等。其原理均是利用特定材料,選擇性地分離水和水中的雜質。鍋爐補給水制備工藝中,可采用反滲透技術替代陽陰床一級除鹽,用EDI技術替代混床離子交換,其流程為:原水預處理反滲透(RO)電除鹽(EDI)鍋爐補給水。即通過膜分離技術可以從預處

9、理后的原水生成出可用的鍋爐補給水。   膜技術中的反滲透技術實質上是一種橫流過濾技術,它與一般過濾技術不同點在于:一般過濾技術是采用垂直過濾,需過濾液體全部流過過濾介質,過濾介質中截留液體中的懸浮物和膠體;而反滲透技術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品水。反滲透技術可有效的濾除有機物、溶質等雜質。5膜技術技術在電廠水處理中的應用   預處理的主要目的是濾除原水中的機械雜質,如泥沙、植物、有機物等。多介質過濾器可以保證進水濁度低于2mg/L,活性炭過濾器保證有機物COD低于2mg/L,鈉離子交

10、換器用以控制進水硬度,以保證反滲透及EDI裝置的進水硬度進而保證其長期穩(wěn)定運行。   EDI結合電滲析技術與離子交換技術,從而無需鹽堿即可去除離子。某電廠采用了GE公司的設備,其出水水質可以達到以下標準:硬度0、二氧化硅<10g/L、電導率(25)<0.1S/cm。實際應用中,電導率一直低于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充水使用。   反滲透裝置可以去除絕大部分的無機鹽、有機物和微生物,從而達到EDI對進水水質的要求,不同的EDI對進水水質的要求不盡相同。6.膜技術在電廠水處理應用

11、中的新發(fā)展   在以前的大量應用中,都是采用了案例中“預處理反滲透EDI電除鹽”的工藝流程。隨著膜技術的發(fā)展,超濾(UF)和微濾(MF)作預處理過程的替代將三個步驟全部采用膜技術。超濾和微濾也是一種壓力型驅動膜,但其分離原理與反滲透膜不同,基本上屬于多孔膜上的機械截留,用以分離范圍為大分子物質、病毒、膠體等,表征其分離性能的指標通是截留分子量,如截留分子量為10萬,表示水中分子量大于10萬的物質基本上都無法透過膜,被截留在膜面。經試驗和實際運行檢驗,微濾作為預處理裝置,其后反滲透的產水量比澄清、過濾預處理系統(tǒng)提高了15%25%,可將反滲透膜的污染降低到最低水平,因

12、此反滲透膜化學清洗次數可從每月1次降到每年1次或更少。如果考慮預處理工藝出水水質對后續(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。據研究,“MF-RO-EDI”全膜工藝進行除鹽試驗,其出水硬度、活性硅、電導率等參數均能滿足電廠超高壓、亞臨界鍋爐的補水水質要求。   7.結束語   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)能降耗是一項系統(tǒng)工程。筆者以為,這一改造應與鍋爐的整體技術革新相配合,通過對節(jié)能潛力的詳細分析,制定具有針對性的措施,實現節(jié)能效果的最優(yōu)化。我國反滲透膜的性能及膜的投資費用是膜技術在電廠中迅速推廣應用的主要障礙。隨著反滲透膜新材料的研究及其制造成本的不斷下降,以及運行經驗的不斷積累,反滲透的投資和運行費用會不斷降低。但應當注意到,隨著水資源的日趨緊張以及環(huán)保等要求的逐步加強,膜技術必將在我國電廠水處理中取得越來越廣泛的應用,從而創(chuàng)造更大的經濟價值和社會價值。