循環(huán)水處理在火力電廠節(jié)能中的作用

杜小輝　李巍

【摘 要】目前，節(jié)能理念已經(jīng)深入到了人們的生活中，各行各業(yè)都開始也進(jìn)行了生產(chǎn)技術(shù)和管理技術(shù)的改革，以達(dá)到一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的目的。而且當(dāng)前，在火電廠的生產(chǎn)運(yùn)行過程中，對于冷卻水的用量很高，因此對于水的循環(huán)利用不但避免了水資源的浪費(fèi)，還有利于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。本文通過對循環(huán)水處理技術(shù)進(jìn)行簡要的介紹，討論了循環(huán)水處理技術(shù)在火電廠中的應(yīng)用和對節(jié)能的管理中的作用，以供相關(guān)人士參考。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能；循環(huán)水處理技術(shù)；火力發(fā)電廠

0.引言

水資源是人們生產(chǎn)生活中不可缺少的一部分，它在人們生活中有著十分重要的意義。目前我國的淡水資源總量為28000億立方米，而且占全球總水量的6%，在世界上排行第四。但是我國也是一個(gè)缺水十分嚴(yán)重的國家，這主要是因?yàn)槲覈丝诒姸?，人均占水量只有世界水平的四分之一，而且分布地區(qū)很不均勻，有許多地區(qū)常年處于干旱的情況，這個(gè)工業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境都有著一定的影響，因此對于水資源的節(jié)制是很有必要的。

1.節(jié)能的概念

隨著環(huán)境的破壞和能源的減少，人們也逐漸認(rèn)識到能源的重要性，因此人們在生活生產(chǎn)中不斷提出節(jié)能的口號，并且近幾年，我國也開始提出了“低碳生活”和“可持續(xù)發(fā)展”等節(jié)能方面的戰(zhàn)略發(fā)展。節(jié)能的主要是為了盡可能的減少人們在生產(chǎn)生活中的能源消耗，實(shí)現(xiàn)對其能源的管理，在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都采用合理的手段，減少各個(gè)環(huán)節(jié)的能量消耗和損失，從而達(dá)到人與自然和諧相處的目的，使得社會(huì)改變傳統(tǒng)的發(fā)展方向，朝著節(jié)能的目的強(qiáng)行。

目前，節(jié)能已成為我國的基本國策，并且也已經(jīng)制度出了相關(guān)的法律法規(guī)，來對人們繼續(xù)約束，對環(huán)境進(jìn)行一定程度的保護(hù)，并且取得了不錯(cuò)的效果，而且人們也已經(jīng)自覺的擁有了一定的節(jié)能意識，這對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著絕對性的作用。

當(dāng)前，火電廠對燃料和水資源都有著很大的消耗，因此我們在對燃料進(jìn)行節(jié)能措施的保護(hù)的時(shí)候，也要考慮到水資源的節(jié)省，這不但有了有利于電力行業(yè)的發(fā)展，還推動(dòng)了當(dāng)前節(jié)能技術(shù)的進(jìn)步。因此在火電廠發(fā)電的時(shí)我們不但要采取節(jié)水措施，還要充分的利用水資源，提高水資源的利用率，這樣才能做到環(huán)境的保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施。

2.火力發(fā)電廠

火力發(fā)電廠又被人們稱之為火電廠，它主要是通過燃料燃燒產(chǎn)生的熱能，把水轉(zhuǎn)化成水蒸氣，在蒸汽壓力的作用下推動(dòng)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得熱能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能，從而帶來發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能。其實(shí)工作原理很簡單就是通過汽水系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)的配合使用，達(dá)到能源的轉(zhuǎn)換，讓熱能轉(zhuǎn)化成電能，起到電能生產(chǎn)的目的。

火力發(fā)電是一門比較久遠(yuǎn)的發(fā)電技術(shù)，它起源于19世紀(jì)70年代，而且隨著時(shí)代的發(fā)展，在20世紀(jì)30年代的時(shí)候已經(jīng)得到了較大的發(fā)展和廣泛的使用。由于不斷的發(fā)展與進(jìn)步火力發(fā)電技術(shù)越來越成熟，現(xiàn)在也已經(jīng)成為電力主要的來源。不過火力發(fā)電也存在著許多的確定，其中最主要的就是對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，對資源的消耗也十分的大，對不可再生能源有著一定的影響。而且在火電廠中消耗的不只是礦產(chǎn)資源，還要大量的水資源。在我國火電廠中冷卻水消耗的總量就占整個(gè)發(fā)電工程的90%以上，并且當(dāng)前水資源的問題越來越突出，因此循環(huán)水系統(tǒng)有著十分重要的作用。但是在使用循環(huán)水時(shí)，也對熱力系統(tǒng)有著一定的影響，有可能或影響發(fā)電設(shè)備的發(fā)電效率，所以我們在進(jìn)行循環(huán)水處理的時(shí)候，一定要注意。

3.現(xiàn)代循環(huán)水處理技術(shù)

3.1過濾法

過濾是最常用的旁流處理方式，它的處理能力通常是循環(huán)水總量的2%-5%，可以除掉水里面含有的大部分懸浮固體、粘泥和微生物等，但是降低不了水的含鹽量和硬度，反沖洗時(shí)可以將雜質(zhì)隨著反洗水一起排出系統(tǒng)，反洗水的雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)高于排污水的，所以消耗的水量較少，通過過濾可以顯著降低排污量。

大型循環(huán)水系統(tǒng)一般采用重力無閥旁慮池，以無煙煤和石英砂為濾料，濾速只能控制在10m/h以下，懸浮物濃度只能控制在10mg/l以下。與石英砂相比，纖維濾料具有孔隙率較高、孔隙分布合理以及比表面積大等優(yōu)點(diǎn)，濾速可高達(dá)20-85m/h。纖維柔軟且具有可壓縮性， 隨著水流阻力的增大而逐漸被壓縮， 使濾料上層受力小、孔隙大， 下層受力大、孔隙小， 使得纖維濾料納污量大、過濾周期長。[1]

3.2膜分離技術(shù)

通常所說的膜分離法，是指用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化學(xué)位差為推動(dòng)力，對雙組分或多組分的溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、分級、提純和富集的方法。膜分離技術(shù)特點(diǎn)：

3.2.1不發(fā)生相變，與其他分離技術(shù)相比能耗低。

3.2.2在常溫下進(jìn)行，尤其適用于對熱敏感的物質(zhì)。

3.2.3適用范圍廣。除了有機(jī)物、無機(jī)物、病毒、細(xì)菌、微粒外，還適用于特殊溶液體系。

3.2.4分離裝置簡單，易控制、易維修。

缺點(diǎn)：

對水質(zhì)要求高，壓力波動(dòng)會(huì)將分離膜破壞，易堵塞、污染。一次性投入成本高，膜分離法不適用處理大型電廠的循環(huán)水系統(tǒng)。

3.3化學(xué)法

化學(xué)法又叫化學(xué)沉淀軟化法，是一種采用石灰—純堿來降低水中的碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度的方法。使得水的降低濁度和硬度的同時(shí)降低。一些電廠的循環(huán)水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中各種離子及懸浮物含量不斷增大， 導(dǎo)致水質(zhì)穩(wěn)定效果下降。在電廠循環(huán)水系統(tǒng)中應(yīng)用石灰軟化—混凝沉降及二氧化碳相結(jié)合的方法可以使循環(huán)水的硬度和濁度降低，而且能夠重新返回循環(huán)水系統(tǒng)。

3.4離子交換法

弱酸陽離子交換樹脂在水質(zhì)軟化處理中的應(yīng)用越來越廣泛。弱酸樹脂的羧酸基團(tuán)對Ca2+、Mg2+具有較大的親和力，能有效降低水中的碳酸鹽硬度， 可以有效防止碳酸鈣垢的生成，并且其工作交換容量可達(dá)到強(qiáng)酸樹脂2倍以上。另外，由于補(bǔ)充水中的懸浮物被除掉，減少了行程結(jié)垢的晶核，更有利于組織結(jié)垢。但是，水中懸浮物和有機(jī)物的存在對樹脂的運(yùn)行周期產(chǎn)生嚴(yán)重的影響， 另外樹脂價(jià)格較高、操作復(fù)雜。[2]

4.循環(huán)水處理在電廠節(jié)能中所起的作用

在開放式的循環(huán)水冷卻系統(tǒng)中，循環(huán)水通過冷卻水塔冷卻，在冷卻過程中會(huì)有大量的水分蒸發(fā)掉，這樣循環(huán)水就會(huì)不斷地被濃縮。

根據(jù)以往運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可以得出，濃縮倍率越大，補(bǔ)充水率越小，但是濃縮倍率的提高的作用有限，當(dāng)其到一定程度時(shí)，進(jìn)一步提高對降低補(bǔ)充水率所產(chǎn)生的作用不大，而且提高濃縮倍率的提高與循環(huán)水處理技術(shù)和投資成本密切相關(guān)。

采用弱酸陽例子交換水給循環(huán)冷卻水作補(bǔ)充水，同時(shí)往循環(huán)水中加入一定濃度的緩蝕阻垢劑可使循環(huán)水的濃縮倍率提高到3.5-4倍左右，采用這種方法，不僅可以減少凝汽器銅管的腐蝕結(jié)垢，而且可以最大程度的節(jié)約水資源。

通過改變循環(huán)水處理方式，保持循環(huán)水良好的水質(zhì)，維持凝汽器換熱管的清潔度，提高凝汽器的真空度，從而提高電廠汽輪機(jī)部分的發(fā)電效率。在循環(huán)水的進(jìn)水溫度一定時(shí)，凝汽器的換熱效果越好，汽輪機(jī)的排汽溫度就會(huì)越低，凝汽器的真空度也會(huì)越高。凝汽器的換熱能力與換熱面的清潔程度密切相關(guān)。循環(huán)水側(cè)的結(jié)垢、污染及腐蝕物都會(huì)影響凝汽器的換熱能力的高低，直接影響汽輪機(jī)的排汽溫度及其真空度，進(jìn)而影響整個(gè)機(jī)組的發(fā)電效率。

5.結(jié)論

由此可見，在火電廠中的水資源的循環(huán)利用和處理，都有著十分重要的意義，這不但大幅的提高了水資源的利用效率，起到了良好的節(jié)能效果，還促進(jìn)了電力行業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。但是，我國火電廠在進(jìn)行循環(huán)水處理的時(shí)候還是存在一定的不足，對汽水系統(tǒng)的發(fā)電率帶來了一定的影響，因此，我們在進(jìn)行循環(huán)水的處理過程中，一定要保證凝汽器的清潔，減少循環(huán)水中的雜質(zhì)，從而降低汽水系統(tǒng)中的溫度和壓力，這樣才能很好的提高熱效率。所以，我們還要在實(shí)踐中不斷氣探索，從而促進(jìn)我國節(jié)能技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。

【參考文獻(xiàn)】

[1]席朝輝.火電廠開式循環(huán)冷卻水高頻電磁阻垢研究[D].重慶大學(xué)，2011.

[2]韓忠閣.電廠循環(huán)冷卻水濃縮倍率在線監(jiān)測[D].河北：華北電力大學(xué)，2009.