大型火电厂化学水处理技术进展与应用探讨

1、 l0概述l电厂化学水处理发生深刻变化的动力：l高参数大容量机组对水质的要求和环境的需要； l新的水处理技术与材料的出现与应用又为电厂水处理技术的发展提供了可能 ；l为降低生产成本，生产流程优化重组的需要。l1 总体发展特点总体发展特点 l1.1 水处理设备集中化布置水处理设备集中化布置从传统按功能一般设有：净水预处理、锅炉补给水处理、凝结水精处理、汽水取样监测分析、加药系统、综合水泵房、循环水加氯、废水及污水处理等系统。其存在占地面积大，生产岗位分散，管理不便等问题。到现在优化水处理整体流程的需要出发，设备布置紧凑、立体、集中的构型取代平面、松散、点状的构型。节约了占地面积和厂房空间，提高了

2、设备的综合利用率，方便运行管理。 l1.2 水处理生产集中化控制水处理生产集中化控制l集中化控制就是把电厂所有化学水处理的各个子系统为一套控制系统，取消传统的模拟盘，采用PCL和上位机的2级控制结构，利用PCL对各个系统中的设备分别进行数据采集和控制，上位机和PCL之间通过数据通信接口进行通讯。各个子系统以局域网的总线形式集中联接在化学主控制室上位机上，从而实现化学水处理系统相对集中的监视、操作与自动控制。 l1.3 水处理方式以环保和节能为导向水处理方式以环保和节能为导向l随着环境保护意识的提高，尽可能减少水处理过程中生产的各类污染，不用或少用化学药品已成为首先的选择。“绿色水处理”的概念也

3、逐渐深入人心。如锅炉水处理正朝着“少排污、零排污”，“少清洗、零清洗”的方向发展。l1.3 水处理方式以环保和节能为导向水处理方式以环保和节能为导向l随着水资源的可持续发展战略的深化，作为耗水大户，合理地利用水资源，提高水的重复利用率已成为电厂水处理工作的紧迫任务。依靠科技进步与管理制度，实现水的循环使用、循环使用（串级使用）和水的回收使用尤为重要。废水的“零排放”已在部分电厂得到实现，即只能从水体取水而不向水体或周围环境排放任何废水。l1.4 水处理工艺呈现多种形式水处理工艺呈现多种形式l传统的电厂水处理工艺中，主要以混凝过滤、离子交换、磷酸酸处理为主要特征。如今，电厂水处理技术出现了多种形

4、式。随着化工材料技术的不断进步，膜处理技术（包括微滤、超滤、反渗透、纳滤等）开始广泛应用于水处理中，离子交换树脂的种类、使用条件与范围也有较大的进展，粉末树脂在凝结水处理中发挥着积极的作用。 l1.5 检测方式方法日趋科学化检测方式方法日趋科学化l化学检测与诊断技术进一步得到发展与应用，检测与诊断的方法方式日趋科学化。在观念上，化学诊断在从事后分析逐步向事前防范转变；在手段上，逐步实现从手工分析到在线诊断的转变。所有的这些转变，为预防事故的发生，保证机组的安全稳定运行提供了有力的保障。 2 电厂化学水处理技术的进展与应用电厂化学水处理技术的进展与应用2.1 水处理工艺技术水处理工艺技术2.1.

5、1 锅炉补给水处理锅炉补给水处理 l预处理：传统的锅炉补给水预处理通常采用混凝与过滤处理。国内大型火电厂澄清处理设备多为机械加速搅拌澄清池，其优点是：反应速度快、操作控制方便、出力大。l近年来，变频技术不断地应用到混凝处理中去，进一步提高了预处理出水水质，减少了人工操作。 l2.1.1 锅炉补给水处理锅炉补给水处理 l在滤池方面：以纤维材料代替粒状材料作为滤元的新型过滤设备不断出现，纤维过滤材料因尺寸小、表面极大及其材质柔软的特性，而具有很强的界面吸附、截污及流水调节能力。代表性的产品有纤维球过滤器、胶囊挤压式纤维过滤器、压力板式纤维过滤器等。 2.1.1 锅炉补给水处理锅炉补给水处理 l预除

6、盐方面：反渗透技术(简称RO)的发展已成为一个亮点 l反渗透最大的特点是不受原水水质变化的影响， 例如水源随季节特大幅度变化时，单纯采用离子交换的除盐设备已无法适应这样的恶劣水质 ，利用反渗透仍然可以除去90%杂质离子。减轻了下一道工序中离子交换系统的除盐负担。l另外减少酸、碱废液排放量，降低了排放废水的含盐量，提高了电厂经济效益和环境效益。 l2.1.1 锅炉补给水处理锅炉补给水处理 l混床仍发挥着不可替代的作用 ；而混床本身的发展主要体现在两个方面：环保和节能。l 填充床电渗析器（电除盐）CDI（EDI）是将电渗析和离子交换除盐技术组合在一起的精脱盐工艺，树脂的再生是由通过H2O电离的H+

7、和OH-完成，即在直流电场中电离出来的H+和OH-直接充当再生剂，不需要再消耗酸、碱药剂。同时，该装置对弱电离子，如SO2、CO2的去除能力也较强。l纤维过滤器、反渗透、电除盐与离子交换技术的组合应用将是今后锅炉补给水处理发展的新趋势。 2.1.2 锅炉给水处理锅炉给水处理 氨和联氨的发挥性处理较成熟 ；水质稳定后可转为中性处理和联合处理 ；l2.1.2 锅炉给水处理锅炉给水处理l加氧处理改变了传统的除氧器、除氧剂处理，创造氧化还原气氛，在低温状态下即可生成保护膜，抑制腐蚀。此法还可以降低给水系统的腐蚀产物，减少药品用量、延长化学清洗间隔、降低运行成本。氧化性水化学运行方式在国外应用较为普及，

8、国内在直流锅炉的应用较为普及，而汽包炉基本处于研试阶段。必须强调的是，氧化性水化学运行方式仅适用于高纯度的给水，并应注意系统材质与之的相容性。l2.1.3 炉水处理炉水处理l炉内磷酸盐处理全世界范围内有65%的汽包锅炉使用过炉水磷酸盐处理技术；l协调磷酸盐的处理应运而生，并在防止碱性腐蚀方面取得了一定的防腐效果；l低磷酸盐处理与平衡磷酸盐处理，解决磷酸盐的“隐蔽”现象，且解决由此引起的酸性腐蚀。l2.1.3 炉水处理炉水处理l低磷酸盐处理的下限控制在0.30.5mg/L，上限一般不超过23mg/L。l平衡磷酸盐处理的基本原理是使炉水磷酸盐的含量减少到只够与硬度成分反应所需的最低浓度，同时允许炉

9、水中有小于1mg/L的游离NaOH，以保证炉水的pH值在9.09.6的范围内。l例如：某压力为13.817.9MPa锅炉进行平衡磷酸盐处理的炉水控制指标：磷酸根为02.4mg/L，pH值9.09.6，游离NaHO小于1mg/L；l另一个机组磷酸根浓度范围0.11.0mg/L,期望值为0.20.5mg/L。l炉水磷酸根浓度范围0.10.5mg/L，pH值9.09.7,当炉水pH值小于9.2，则增加微量的NaOH。l2.1.4 凝结水处理凝结水处理l一般300MW及以上的高参数机组均设有凝结水精处理装置 l再生系统的主流产品是高塔分离装置与锥底分离装置，并以进口为主；l从环保与经济的角度出发，实现

10、氨化运行将是今后精处理系统的发展方向 ；但真正能实现长周期氨化运行的精处理装置并不多，国内仅有少数几家电厂，嵩屿电厂混床的运行周期在100天以上，周期制水量达50万吨以上。 l在设备投资、设备布置与工艺优化方面，应考虑尽可能多地利用电厂原有的公用系统，如减少树脂再生用的风机及混床的再循环泵等，尽可能把系统的程控装置和再生装置安装在锅炉补给水侧，以利实现集中化管理。 l具有过滤与除盐双重功能的粉末树脂（POWDEX）精处理系统也逐步得到应用，如福州华能二期、南通华能二期等电厂。但由于粉末树脂的价格较高，主要依赖于进口，使得粉末树脂精处理装置的推广应用受到了一定的限制。 l2.1.5 定冷水处理定

11、冷水处理 l国外的双水内冷机组由于水箱采用充氮密闭，并设有钯树脂催化器进行除氧，所以多采用中性除氧方法 ；l国产双水内冷机组大多采用敞口式水箱水处理技术工艺主要有：l采用除盐水与凝结水混合补水的方式；l增加少量的碱液来改善pH值；l加装混合离子交换器对定冷水进行处理；l还有投加MBT和BTA缓蚀剂来减缓铜腐蚀。实践的效果看，碱性化学水工况运行较成功，但存在着碱度不易控制与调整的问题等。应该强调的是:不管是预膜工艺还是直接投加MBT和BTA缓蚀剂及其复合配方，应充分考虑到系统的洁净程度。 2.1.6 循环水处理循环水处理l对闭式循环冷却的火电厂，冷却水的循环回用和水质稳定技术的开发是水处理工作的

12、重点。发达国家循环水浓缩倍率已达68倍，国内大多数电厂的循环水浓缩倍率在23倍左右，国内火电厂应在提高循环水重复利用效率上下功夫。l为避免磷系水处理药剂对环境水体的二次污染，低磷和非磷系配方的高效阻垢分散剂、多元共聚物水处理药剂逐渐得到应用。l对开式排放冷却水的火电厂，特别是以海水作为冷却水的滨海电厂，冷却水一般采用加氯处理，其常见的装置是美国Captial Control公司的产品。但是，也有部分电厂采用电解海水产生次氯酸钠作为杀生剂。如漳州后石电厂、青岛电厂等。 2.1.7 废水处理废水处理l目前，国内大型的电厂工业废水处理的布置基本套用废水集中汇集，分步处理的方式。一般采用以鼓风曝气氧化

13、、pH调整、混凝澄清、污泥浓缩处理等为主的工艺。但这种处理方式的缺点是对水质复杂且变化范围大的来水的处理难度较大，并影响到废水的综合回收利用。l近年来，两相流固液分离技术逐步得到应用，该技术采用一次加药混凝、在一个组合设施内完成絮凝、沉淀、澄清、浮渣刮除和污泥浓缩等工艺过程，使水中的泥沙、悬浮固体物、藻类悬浮物和油在同一设施内分离出来。据说这种处理技术提高了出水水质，降低了处理成本，扩大了回用范围。 2.2 水处理监控技术水处理监控技术2.2.1 控制技术控制技术 l水处理各个单独的子系统实现计算机程序控制方式，取消了继电器或模拟屏控制，直接在CRT上进行操作与控制。目前在除盐系统与凝结水精处

14、理系统中应用最为广泛。程控系统具有稳定性强、人机接口好和自动化水平高等特点，可实现对出水质量的自动监测、药量的自动调节、阀门和各类泵与风机的自动操作。 2.2 水处理监控技术水处理监控技术2.2.1 控制技术控制技术 l采用集中化控制，把化学水处理控制系统作为一个独立的控制区，实现对化学水处理相对分散的各个子系统间的有效控制与紧密联系，解决水处理设备位置分散、运行值班岗位多、巡查工作量大的问题。 2.2 水处理监控技术水处理监控技术2.2.1 控制技术控制技术l是通过网关技术或专用的以太网卡与电厂的其它网络进行联网，实现水处理生产数据的共享与交换。根据外高桥、北仑港、嵩屿、嘉兴，石洞口二电厂等电厂完成的化学水系统局部控制和相对集中化控制的效果看，化学水运行工作量大为降低。如外高桥电厂4台300MW机组，目前化学水处理运行仅20余人，较大幅度的减员增效，提高了生产效率与经济效益，增强了电厂的竞争力。 2.2.2 监测技术监测技术l对水汽进行集中采集与在线分析；l在线表计与微机相联，微机定期巡测管理监测数据；l根据监测结果进行水汽过程的自动调节；l监测数据实时显示、自动存案、越限报警、自动生成统计和管理报表等化学控测功能；l水处理工况的自动调节、在线事故分析与推断等化学人工智能控制和诊断功能；2.2.2 监测技术监测技术l为水质运行工况的调整和历史趋势分析