電廠化學(xué)制水處理的工藝與節(jié)能分析

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步，社會(huì)生產(chǎn)力水平和人們的生活質(zhì)量有了顯著的提高。日常生活中，電力的作用舉足輕重，但電力生產(chǎn)中的化學(xué)制水也帶來(lái)了一定的環(huán)境問(wèn)題，因而采取何種方式來(lái)減少電廠化學(xué)制水對(duì)人和環(huán)境造成的影響，并減少水資源的輸出與浪費(fèi)，成為目前關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。鑒于此，對(duì)電廠化學(xué)水處理工藝和節(jié)能情況進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：電廠化學(xué)制水;處理工藝;節(jié)能分析

0? ? 引言

在電廠生產(chǎn)期間實(shí)施化學(xué)水處理技術(shù)的創(chuàng)新和優(yōu)化工作，有利于提升電力生產(chǎn)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效益。從當(dāng)前情況來(lái)看，非法排放化學(xué)廢水對(duì)水資源有嚴(yán)重的不良影響，和我國(guó)環(huán)境保護(hù)政策不符。近幾年，我國(guó)化學(xué)制水處理技術(shù)有所改善，應(yīng)用效果較佳，可以有效維護(hù)水資源的安全性和清潔性，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能的目的。

1? ? 電廠化學(xué)水處理工藝

1.1? ? 鍋爐補(bǔ)給水處理工藝

生水經(jīng)凈化處理后，用來(lái)補(bǔ)充水汽循環(huán)系統(tǒng)中損失的水。如今，隨著科技的發(fā)展，我國(guó)已大批投入百萬(wàn)發(fā)電機(jī)組，隨著機(jī)組中蒸汽的參數(shù)提高，對(duì)進(jìn)入鍋爐的補(bǔ)給水水質(zhì)要求也越來(lái)越嚴(yán)格，一般以二級(jí)除鹽水作為補(bǔ)給水。常規(guī)的二級(jí)除鹽水工藝主要包括預(yù)處理（混凝、沉淀、過(guò)濾）和除鹽處理（反滲透、離子交換器、電滲析）兩大部分。主要有以下幾種方式：

（1）預(yù)處理+多級(jí)反滲透工藝：原水→原水池→機(jī)械加速攪拌澄清池→海砂過(guò)濾池→清水池→多介質(zhì)過(guò)濾器→超濾→5 μm精密過(guò)濾器→一級(jí)反滲透→中間水箱→二級(jí)反滲透→除鹽水箱→用戶。

（2）預(yù)處理+離子交換除鹽工藝：原水→原水池→機(jī)械加速攪拌澄清池→海砂過(guò)濾池→清水池→多介質(zhì)過(guò)濾器→超濾→中間水箱→陽(yáng)離子交換器→陰離子交換器→混合離子交換器→除鹽水箱→用戶。

（3）預(yù)處理+一級(jí)反滲透+離子交換除鹽工藝：原水→原水池→機(jī)械加速攪拌澄清池→海砂過(guò)濾池→清水池→多介質(zhì)過(guò)濾器→超濾→5 μm精密過(guò)濾器→一級(jí)反滲透→中間水箱→陽(yáng)離子交換器→陰離子交換器→混合離子交換器→除鹽水箱→用戶。

（4）預(yù)處理+一級(jí)反滲透+EDI除鹽工藝：原水→原水池→機(jī)械加速攪拌澄清池→海砂過(guò)濾池→清水池→多介質(zhì)過(guò)濾器→超濾→5 μm精密過(guò)濾器→一級(jí)反滲透→中間水箱→EDI電除鹽→除鹽水箱→用戶。

1.2? ? 工業(yè)廢水處理工藝

火力發(fā)電廠是工業(yè)耗水大戶，也是廢水排放大戶，隨著水資源短缺的加劇和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，廢水處理和廢水回用成為火電廠節(jié)水減排的重要途徑。通過(guò)對(duì)火電廠自身的廢水回用，既可替代大量的新鮮水，又可減少電廠的外排廢水量，減輕對(duì)環(huán)境的污染。廢水通常有兩種處理方式，一種是集中處理，另一種是分類(lèi)處理。

（1）經(jīng)常性廢水的處理工藝：廢水儲(chǔ)存池→pH調(diào)節(jié)池→混合池→澄清池（器）→中間水池→自反洗過(guò)濾器→清水池→排放或回用。

（2）非經(jīng)常性廢水的處理工藝一：高COD廢水→廢水儲(chǔ)存池（壓縮空氣攪拌）→氧化槽→反應(yīng)槽→pH調(diào)節(jié)池→混合池→澄清池（器）→中間水池→自反洗過(guò)濾器→清水池→排放或回用。

（3）非經(jīng)常性廢水的處理工藝二：高鐵和高SS廢水→廢水儲(chǔ)存池（壓縮空氣攪拌）→加入石灰，將pH值提高至10左右→沉淀分離→pH調(diào)節(jié)池→混合池→澄清池（器）→中間水池→自反洗過(guò)濾器→清水池→排放或回用。

2? ? 電廠化學(xué)制水處理工藝的應(yīng)用

2.1? ? 離子交換水處理技術(shù)

在離子交換技術(shù)應(yīng)用的初期，采用的只是天然的和無(wú)機(jī)質(zhì)的交換劑，目前普遍應(yīng)用于水處理中的交換劑是合成的離子交換樹(shù)脂。離子交換樹(shù)脂是一類(lèi)帶有活性基團(tuán)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子化合物，其還包含了能夠解離的基團(tuán)，處于水溶液內(nèi)離子交換劑中能夠解離的基團(tuán)可以和溶液內(nèi)其他陰離子相互交換，產(chǎn)生的交換反應(yīng)為平衡反應(yīng)。在層析柱上面進(jìn)行反應(yīng)的時(shí)候，因?yàn)樾枰砑有碌慕粨Q溶液，因此使得平衡一直朝著反應(yīng)正方向進(jìn)行，直到完全反應(yīng)即可，此種操作原理有利于洗脫離子交換劑內(nèi)的離子。單一離子交換技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是降低了設(shè)備成本，但是運(yùn)行費(fèi)用高，操作繁瑣，再生用酸堿耗量大，對(duì)環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)也相應(yīng)增大。需要明確注意的是，應(yīng)用離子交換技術(shù)獲取的水，雖然純度高、品質(zhì)好，但電導(dǎo)率和pH值非常低，根本不符合鍋爐補(bǔ)水的基本要求，基于此，就需要應(yīng)用加藥系統(tǒng)，通過(guò)加入氨水等藥品提升電導(dǎo)率和pH值，保證高溫高壓容器不被腐蝕，促使電廠安全生產(chǎn)。

2.2? ? 反滲透+混床處理方式的水處理工藝

此種類(lèi)型的水處理方式對(duì)于水質(zhì)的要求較低，通常來(lái)講，地表水、地下水和城市中水都能夠作為水源供給，完成取水工作。水處理的第一步就是實(shí)施儲(chǔ)水操作，待達(dá)到相應(yīng)的水體規(guī)模后，向反應(yīng)池內(nèi)添加絮凝劑，進(jìn)行混凝、沉淀。將沉淀池的上清液導(dǎo)入指定的過(guò)濾裝置內(nèi)，將水中的懸浮物和大顆粒物過(guò)濾掉，再進(jìn)入活性炭過(guò)濾器（或石英砂+無(wú)煙煤）進(jìn)一步過(guò)濾后，通過(guò)超濾將懸浮物、膠體、有機(jī)物等去掉。通過(guò)阻垢劑加藥裝置，使阻垢劑與超濾產(chǎn)水充分混合后進(jìn)入反滲透裝置，反滲透產(chǎn)水的含鹽量已相當(dāng)?shù)停龠M(jìn)入離子交換器進(jìn)一步純化，制成電導(dǎo)率小于0.15 μs/cm的超純水。此工藝因反滲透已除去了大部分鹽分，離子再生所需的酸堿耗量也相應(yīng)減少，而且投資成本適中，已成為近幾年電廠化學(xué)水處理工藝的首選。但是，此工藝因制水環(huán)節(jié)多，占地面積大，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用也相應(yīng)增多，隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格以及征地費(fèi)用的日益提高，也不再是最佳方案。

2.3? ? 反滲透+EDI水處理工藝

此種工藝與2.2中的工藝區(qū)別是，在得到含鹽量低的反滲透產(chǎn)水后，用EDI電除鹽方式代替了傳統(tǒng)的離子交換技術(shù)。電除鹽是一種將離子交換除鹽和電滲析除鹽相結(jié)合的純水制造技術(shù)，相較于傳統(tǒng)離子除鹽，電除鹽生產(chǎn)除鹽水只需電能，不用酸堿，一般只用少量的NaCl，運(yùn)行費(fèi)用低，廢水和化學(xué)污染物排放少，有利于節(jié)水和環(huán)保，而且占地面積小，具有很好的發(fā)展前景。但是，進(jìn)口電除鹽裝置對(duì)進(jìn)水要求非常嚴(yán)格，因此，一級(jí)反滲透產(chǎn)水經(jīng)常達(dá)不到連續(xù)電除鹽裝置的進(jìn)水要求，需要二級(jí)反滲透產(chǎn)水作為連續(xù)電除鹽裝置的進(jìn)水，這就使投資成本大幅上升。

3? ? 電廠化學(xué)制水的節(jié)能策略

3.1? ? 對(duì)電廠化學(xué)制水系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和升級(jí)

在環(huán)境狀況的影響下，社會(huì)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ钪饾u趨于環(huán)?；凸?jié)能化。在電廠發(fā)電期間，消耗的能源和水資源都比較多，實(shí)現(xiàn)電廠發(fā)電和化學(xué)制水處理等工作的節(jié)能化、環(huán)保化有利于人類(lèi)長(zhǎng)久發(fā)展。在傳統(tǒng)的電廠化學(xué)制水系統(tǒng)中，一般是采取二級(jí)復(fù)床除鹽制水法，也就是說(shuō)，將水源經(jīng)由陽(yáng)床、除氧器等進(jìn)行一級(jí)處理，經(jīng)由陰床進(jìn)行二級(jí)處理，以此凈化水質(zhì)?？墒窃谠撓到y(tǒng)設(shè)計(jì)期間，將二級(jí)除鹽當(dāng)成一級(jí)除鹽的輔助設(shè)備，大多數(shù)制水期間沒(méi)有將存在的問(wèn)題考慮進(jìn)去，相關(guān)設(shè)備匹配不到位，系統(tǒng)中的強(qiáng)酸難以滿足電廠發(fā)電要求，不利于電廠運(yùn)行。所以就需要做好傳統(tǒng)化學(xué)制水系統(tǒng)的升級(jí)和改進(jìn)工作，減少系統(tǒng)運(yùn)行期間的能源消耗量，提升工作效率，以此實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。

3.2? ? 及時(shí)對(duì)活性炭過(guò)濾器進(jìn)行擦洗

在離子交換除鹽設(shè)備系統(tǒng)中，活性炭過(guò)濾器起著決定性的效果。這是因?yàn)榛钚蕴窟^(guò)濾器可以有效保護(hù)樹(shù)脂，提升樹(shù)脂的使用性能。另外，要想確保活性炭過(guò)濾器的性能，還應(yīng)做好擦洗工作，將活性炭過(guò)濾器中包含的懸浮物和有機(jī)物等雜質(zhì)清除，進(jìn)而起到良好的吸附效果。由此可知，保護(hù)樹(shù)脂免受污染的主要方式是定期擦洗活性炭過(guò)濾器。

3.3? ? 滿式床技術(shù)的引進(jìn)

對(duì)于電廠的化學(xué)制水，國(guó)外研究出了一項(xiàng)滿式床技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)可以滿足鍋爐化學(xué)制水處理工作的基本要求，本身具備操作便利、成本較低、自用水量較少、交換容量高等一系列優(yōu)勢(shì)，其出水水質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)要求相一致，大約可以運(yùn)行一年半的時(shí)間，不需要對(duì)其進(jìn)行不斷的清洗，經(jīng)濟(jì)效益良好，有利于電廠穩(wěn)定運(yùn)行。該技術(shù)中，均粒樹(shù)脂完全替代了以往單一的生產(chǎn)攪拌工藝，拓展了接觸面積，解決了受力不均衡的問(wèn)題，為制水提供了良好的幫助。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

從以上論述來(lái)看，在電廠內(nèi)化學(xué)制水系統(tǒng)起著極大的作用，這是因?yàn)橹苯邮褂米匀凰脑挘渲邪挠泻ξ镔|(zhì)就會(huì)使電廠內(nèi)的設(shè)備受損，不利于電廠生產(chǎn)安全，所以，引進(jìn)化學(xué)水處理系統(tǒng)不但可以提升化學(xué)水的處理效率，而且能夠提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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收稿日期：2020-04-08

作者簡(jiǎn)介：馬小原（1988—），男，山西廣靈人，助理工程師，研究方向：電廠化學(xué)水處理。