淺析火力發(fā)電廠水處理及水質(zhì)控制

河北石油職業(yè)技術(shù)大學(xué)熱能工程系 張 康

1 火力發(fā)電廠主要水處理方式特點(diǎn)

水處理工作在火力發(fā)電廠的運(yùn)行中占據(jù)重要地位。發(fā)電廠在進(jìn)行發(fā)電作業(yè)時(shí)需消耗大量水資源，如火力發(fā)電過程所應(yīng)用的水資源沒有經(jīng)過水處理程序，則水資源在被使用過程中會(huì)因熱力作用而產(chǎn)生水中雜質(zhì)的堆積，并進(jìn)而造成發(fā)電設(shè)備的水垢產(chǎn)生。在水垢及其他有害物質(zhì)的長(zhǎng)期影響下，發(fā)電廠相關(guān)設(shè)備的熱傳遞效果開始減弱，設(shè)備本身更可能因此遭受腐蝕，對(duì)火力發(fā)電廠的長(zhǎng)久運(yùn)行造成不利影響，埋下長(zhǎng)久經(jīng)營(yíng)的安全隱患。

所以對(duì)發(fā)電廠來說，其在水資源使用的過程中做好水處理工作，具有非常重要的運(yùn)行安全上的意義[1]。不論是發(fā)電過程中的有關(guān)設(shè)備所需經(jīng)歷的鍋爐給水過程，還是其他設(shè)備的補(bǔ)水、水循環(huán)過程等，其內(nèi)流通的水資源都需經(jīng)過妥善的水處理程序予以排除雜質(zhì)，保證用水安全。鍋爐內(nèi)部的水處理更需加以高度重視，在水處理過程中推動(dòng)其技術(shù)上的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)水處理效果的不斷進(jìn)步[2]。

目前的火力發(fā)電廠水處理呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)：首先，水處理的主要方式開始朝向集中形態(tài)的趨勢(shì)發(fā)展。該特征的出現(xiàn)主要是由于電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步及其在水處理領(lǐng)域的深入應(yīng)用而導(dǎo)致的。電子科技的進(jìn)步已可使水處理的中央化控制成為可能，通過統(tǒng)一的集中處理平臺(tái)，各個(gè)發(fā)電設(shè)備的水處理程序都被統(tǒng)一監(jiān)督與控制。工作人員可借助數(shù)字技術(shù)在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中將化學(xué)水處理的全部過程進(jìn)行精細(xì)化控制，并對(duì)處理過程中的信息搜集、處理、反饋等做到即時(shí)性，保證對(duì)水處理結(jié)果的精確掌控[3]。

其次，火力發(fā)電廠的化學(xué)水處理方式呈現(xiàn)出向綠色發(fā)展方向進(jìn)行轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)與特點(diǎn)。隨著能源雙控政策的提出與落實(shí)，在電力應(yīng)用領(lǐng)域，電力行業(yè)的資源消耗水平也應(yīng)該朝向綠色發(fā)展方向進(jìn)行轉(zhuǎn)型。水處理技術(shù)的綠色特性的實(shí)現(xiàn)正是火力發(fā)電廠的重要改革內(nèi)容之一。隨著綠色技術(shù)資源的投入增多，很多火力發(fā)電單位都開始以能源消耗降低為目標(biāo)開展電力領(lǐng)域的科研項(xiàng)目，希望能在自身業(yè)務(wù)水平精進(jìn)的基礎(chǔ)上減少對(duì)水資源的消耗，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力用水的循環(huán)，進(jìn)而維護(hù)良好的資源環(huán)境生態(tài)，保證電力事業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)事業(yè)進(jìn)步的和諧。

再次，火力發(fā)電廠的水處理方式開始朝向多元化的趨勢(shì)進(jìn)步。伴隨電力領(lǐng)域材料科學(xué)的進(jìn)步，化學(xué)水處理技術(shù)不斷實(shí)現(xiàn)更新?lián)Q代。傳統(tǒng)的交換法、單純的水資源雜質(zhì)過濾的方法開始逐步讓位于樹脂技術(shù)的方式和全膜水處理技術(shù)等。相較于傳統(tǒng)的水處理模式，新時(shí)期的水處理方式不但實(shí)現(xiàn)了處理效果與效率的大幅度提升，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了水處理工藝難度的降低，能減少水處理設(shè)施本身對(duì)資源的消耗，從而雙向?qū)崿F(xiàn)水處理技術(shù)向綠色環(huán)保的方向轉(zhuǎn)變[4]。

2 火力發(fā)電廠水質(zhì)控制的重要意義

火力發(fā)電廠在運(yùn)行過程中需大量水資源，且需盡量少含有雜質(zhì)或其他有害物質(zhì)的水資源以實(shí)現(xiàn)良好的發(fā)電效果。就具體的水資源消耗而言，火力發(fā)電站的鍋爐系統(tǒng)是消耗水資源最多的體系，鍋爐補(bǔ)給的水處理也是其整個(gè)體系中最重要組成部分之一。在鍋爐補(bǔ)給水的水處理過程中，對(duì)水處理技術(shù)的選擇要根據(jù)具體的預(yù)處理效果來確定。當(dāng)預(yù)處理效果經(jīng)過一段時(shí)間的空置而得到體現(xiàn)時(shí)，水處理工藝的選擇也被確定下來。如果工藝選擇的不正確、或被選擇的工藝在技術(shù)上不穩(wěn)定，造成水資源處理過后的雜質(zhì)產(chǎn)生，則電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全就會(huì)受到威脅，電力設(shè)備也可能因?yàn)樵陂L(zhǎng)期運(yùn)行過程中受到雜質(zhì)的侵襲而導(dǎo)致出現(xiàn)故障，損害設(shè)備的運(yùn)行壽命。

根據(jù)我國(guó)目前的水資源狀況，人均水資源保有量不容樂觀。截止目前為止，部分地區(qū)的水資源依舊在遭受破壞，水污染的情況在局部地區(qū)得到了加強(qiáng)。從整體而言，水資源的稀缺程度在逐步提高，民眾在生產(chǎn)生活中應(yīng)高度重視對(duì)水資源的保護(hù)與節(jié)約。所以，火力發(fā)電廠在進(jìn)行水資源處理時(shí)應(yīng)以維護(hù)水質(zhì)安全為角度，采取科學(xué)的水處理工藝。但在現(xiàn)實(shí)的電力事業(yè)經(jīng)營(yíng)中，很多電力有關(guān)企業(yè)為能實(shí)現(xiàn)較高的經(jīng)濟(jì)收益，不愿投入資源用于水處理工作，導(dǎo)致電力用水中所含有的富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)超標(biāo)，對(duì)水體健康造成危害。

電力企業(yè)應(yīng)以保護(hù)水資源的角度進(jìn)行水處理工作，在生產(chǎn)電力資源的過程中充分考慮到水資源的消耗水平與利用效率，盡可能從提高其循環(huán)利用比率的方式出發(fā)降低水資源污染，避免水資源的過度消耗。當(dāng)水資源的處理不當(dāng)時(shí)，鍋爐中的水體活性鹽類物質(zhì)開始大幅度降低并導(dǎo)致水質(zhì)出現(xiàn)污染，進(jìn)而對(duì)整個(gè)發(fā)電設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行安全造成消極影響，不但降低了電力資源的生產(chǎn)能力，同時(shí)也對(duì)電力資源的供應(yīng)質(zhì)量產(chǎn)生不利效果。在長(zhǎng)期的水質(zhì)污染的情況下使用電力設(shè)備，即便其正常的電力供應(yīng)得到保證，但電力設(shè)備的使用壽命也因此遭到縮短。一旦電力設(shè)備因?yàn)槲廴疚锒鴮?dǎo)致突然停機(jī)的現(xiàn)象發(fā)生，則會(huì)對(duì)工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全造成極大負(fù)面效應(yīng)[5]。

如果水處理的效果不到位或缺失水處理環(huán)節(jié)，則在熱力效應(yīng)下水資源中所含有的有害物質(zhì)會(huì)被揮發(fā)到水汽與空氣之中，其會(huì)在化學(xué)分解作用下轉(zhuǎn)化為人類更容易吸收的有毒物質(zhì)，并進(jìn)而產(chǎn)生有機(jī)酸危害人類的生命健康，同時(shí)對(duì)發(fā)電廠的機(jī)組設(shè)備造成腐蝕，火力發(fā)電事業(yè)的運(yùn)行安全和穩(wěn)定性受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)。所以，伴隨環(huán)境意識(shí)的提高和國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)問題的日益重視，火力發(fā)電廠的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)控工作開始被高度關(guān)注。如水處理的工藝達(dá)不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，則該火力發(fā)電廠就要受到相應(yīng)負(fù)面評(píng)價(jià)，其經(jīng)營(yíng)資格被剝奪并承擔(dān)相應(yīng)的環(huán)境恢復(fù)責(zé)任。

3 火力發(fā)電廠主要水處理方式分析

3.1 火力發(fā)電廠膜技術(shù)水處理方式

火力發(fā)電廠應(yīng)用膜處理技術(shù)可實(shí)現(xiàn)水處理效果的提升，并保證對(duì)水資源的一定處理效率，避免對(duì)電力資源的生產(chǎn)造成不利影響。膜處理技術(shù)的使用更可使水資源的利用和環(huán)境保護(hù)的要求相一致。傳統(tǒng)的化學(xué)水處理方式需經(jīng)過多個(gè)步驟，水處理的全部工序涉及到多個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程，采用多種不同的化學(xué)處理精微工藝。

傳統(tǒng)的化學(xué)水處理程序所需要耗費(fèi)的資源要更多，其程序上也比較復(fù)雜，不利于促進(jìn)電力企業(yè)的業(yè)務(wù)發(fā)展，對(duì)電力企業(yè)的規(guī)模擴(kuò)張和利潤(rùn)水平提升等造成一定的阻礙。同時(shí)利用傳統(tǒng)的化學(xué)處理技術(shù)，電力企業(yè)的酸排放也達(dá)不到相應(yīng)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。而伴隨膜處理技術(shù)的進(jìn)步，電力企業(yè)高效利用膜處理技術(shù)進(jìn)行水資源處理，在降低工藝難度、節(jié)省電力企業(yè)資源消耗的同時(shí)大大減少了酸性物質(zhì)的排放，使得電力企業(yè)的經(jīng)營(yíng)符合國(guó)家的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)電力企業(yè)的平穩(wěn)運(yùn)行和發(fā)展進(jìn)步提供充分支持。

3.2 火力發(fā)電廠FCS 技術(shù)的水處理

水質(zhì)控制對(duì)于發(fā)電企業(yè)的設(shè)備使用具有重要意義，優(yōu)良的水質(zhì)能夠維護(hù)電力設(shè)備的良好應(yīng)用環(huán)境，保護(hù)電力設(shè)備安全，延長(zhǎng)電力器械的使用壽命。而傳統(tǒng)的水處理方式對(duì)水資源的處理呈現(xiàn)分散的狀態(tài)，水處理過程被分離到各個(gè)不相關(guān)的區(qū)域。因?yàn)樗Y源的整個(gè)處理程序沒有得到集中，因此很多水資源處理結(jié)果的質(zhì)量難以被保證，資源的消耗也因?yàn)檫^程的分離而增加。

為提高化學(xué)水處理的集中性程度，將整個(gè)水處理過程都放置到嚴(yán)密的組織體系之中，火力發(fā)電廠應(yīng)積極采用FCS 的水處理技術(shù)。在FCS 技術(shù)的充分利用中，發(fā)電廠的化學(xué)水處理過程實(shí)現(xiàn)高度集中，其技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)為高度數(shù)字化，能在技術(shù)平臺(tái)層面將分散的過程予以系統(tǒng)化，能實(shí)現(xiàn)交互性操作等。因?yàn)槠洫?dú)特的技術(shù)特點(diǎn)，F(xiàn)CS 技術(shù)能與火力發(fā)電廠的水處理現(xiàn)實(shí)高度契合，從而實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠對(duì)水質(zhì)的有效控制。同時(shí)利用FCS 技術(shù)更可以減少水處理程序中的人員投入，降低管理難度的同時(shí)提高水處理管理效率，避免出現(xiàn)人工因素對(duì)水處理程序的不當(dāng)干預(yù)?；贔CS 技術(shù)應(yīng)用結(jié)果，火力發(fā)電廠能切實(shí)提高水處理的效率與質(zhì)量，推動(dòng)業(yè)務(wù)的發(fā)展。

綜上，火力發(fā)電廠的化學(xué)水處理過程與結(jié)果對(duì)其業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)的安全和利潤(rùn)水平的維持等具有重要作用。相比較于傳統(tǒng)的水處理技術(shù)，新形態(tài)的化學(xué)處理方式使得水處理過程得到有效集中與控制，能減少對(duì)企業(yè)資源的浪費(fèi)并精準(zhǔn)控制水質(zhì)，維護(hù)用水安全，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧相處，電力事業(yè)發(fā)展與自然環(huán)境保護(hù)的和諧統(tǒng)一。