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高參數(shù)機組電廠化學(xué)水處理技術(shù)發(fā)展探討

2009/4/22

高參數(shù)機組電廠化學(xué)水處理技術(shù)發(fā)展探討

慧聰網(wǎng)   2005年7月14日16時20分   信息來源：劉洪升

摘　要：綜合考慮高參數(shù)機組安全運行要求、環(huán)境保護(hù)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃和目前電廠化學(xué)水處理技術(shù)的基礎(chǔ)，從水處理技術(shù)的突破和水汽質(zhì)量監(jiān)督自動化程度的提高方面探討了高參數(shù)機組電廠化學(xué)水處理技術(shù)適應(yīng)21世紀(jì)發(fā)展的趨勢，并強調(diào)了水處理管理工作的重要性。　        關(guān)鍵詞：高參數(shù)機組　水處理技術(shù)　水汽質(zhì)量監(jiān)督　        1　高參數(shù)機組電廠化學(xué)水處理技術(shù)基礎(chǔ)                    機組參數(shù)的提高使設(shè)備材料對水汽運行工況的敏感度提高，相應(yīng)地對安全、可靠的化學(xué)水處理的要求也更嚴(yán)格了；高參數(shù)機組用水量的增大對水資源和水環(huán)境污染壓力加重，使得高參數(shù)機組電廠化學(xué)水處理無論是處理工藝、處理精度，還是監(jiān)督維護(hù)都與低參數(shù)機組有很大的不同。主要表現(xiàn)在更注重提高安全、可靠性，走水資源持續(xù)發(fā)展的道路，避免高參數(shù)機組水汽故障、事故的發(fā)生，制訂嚴(yán)格的水處理運行、監(jiān)督和維護(hù)規(guī)范、導(dǎo)則?！?nbsp;           　           大機組的水處理技術(shù)既包含與中小機組相似的安全運行必須的補給水處理、給水處理(及汽包爐的爐水處理)，又有大機組本身特定的、嚴(yán)格的凝結(jié)水處理、水內(nèi)冷式發(fā)電機冷卻水處理，以及與環(huán)境保護(hù)規(guī)劃相協(xié)調(diào)的節(jié)水型循環(huán)冷卻水處理、廢水處理。特別是超臨界參數(shù)機組的發(fā)展，凝結(jié)水處理成為必然，凝結(jié)水處理設(shè)備不僅成為電廠水處理設(shè)備必設(shè)的主要組成部分，而且更重視設(shè)備運行的安全性、性能的先進(jìn)性和運行的經(jīng)濟(jì)性。隨著水資源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的深化，節(jié)水和環(huán)境保護(hù)的要求使得循環(huán)水處理日漸引人注目，尋求經(jīng)濟(jì)、可靠和少污染以至于無污染的循環(huán)冷卻水處理方法及水質(zhì)穩(wěn)定藥劑就成為必然。此外，高參數(shù)機組設(shè)備材料、運行條件的改變，對給水處理和爐水處理提出了更高的要求；為了更進(jìn)一步穩(wěn)定高參數(shù)機組發(fā)電機的運行效率，減少電流泄漏損失和腐蝕、沉積堵塞使水?dāng)嗦?、超溫等事故的發(fā)生，發(fā)電機內(nèi)冷卻水的水質(zhì)調(diào)整也就成為高參數(shù)機組電廠化學(xué)水處理的常規(guī)內(nèi)容。                    2　高參數(shù)機組電廠化學(xué)水處理技術(shù)的突破                    蒸汽參數(shù)越高，水汽品質(zhì)的不良影響越明顯，水處理技術(shù)不做突破就無法使機組參數(shù)提高。        2.1　水源的選擇                      水源是電廠維持生產(chǎn)的基本保障條件。在選擇水源上應(yīng)兼顧政策性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保要求，更應(yīng)具有超前意識。在地表水污染日趨嚴(yán)重的今天，選擇水源不僅要考慮經(jīng)濟(jì)因素，更要重視持續(xù)發(fā)展及水資源短缺的限制。無論是什么樣的水源，只要凈化水深度處理的成本低于或相當(dāng)于從廠外水源購買的新鮮水，就可以選其作為電廠的水源。因此，從這一點來說，開發(fā)污水處理廠的中水作電廠的綜合水源是我們目前有待探索的新思路。        2.2  水處理技術(shù)        （1）鍋爐補充水處理　        高參數(shù)機組地表水的預(yù)處理通常采用混凝—澄—清—過濾處理。過濾一般采用傳統(tǒng)的重力式濾池，為提高出力，可以在傳統(tǒng)方式的基礎(chǔ)上改造成雙層、三層濾料式或雙流、變孔隙式的高速過濾?；钚蕴窟^濾器可以保證有效去除有機物、游離氯，減輕對離子交換樹脂的污染和氧化影響，提高整體出水水質(zhì)。特別是反滲透技術(shù)成為主導(dǎo)的21世紀(jì)，活性炭過濾器在電廠的應(yīng)用將更廣泛。但目前活性炭吸附效率偏低、再生方法不理想的問題較突出。這就需要水處理工作者進(jìn)行深入研究和開發(fā)。目前，我國600MW機組澄清處理設(shè)備多為機械加速攪拌澄清池，其優(yōu)點是：反應(yīng)速度快、操作控制方便、出力大。21世紀(jì)澄清池的發(fā)展思路是：要求設(shè)備處理容量大，特別是要對原水濁度變化的適應(yīng)性強，處理后水質(zhì)穩(wěn)定。        鍋爐補給水的預(yù)脫鹽技術(shù)在水處理工藝設(shè)置中的分量日益增加，傳統(tǒng)的一級復(fù)床除鹽技術(shù)已受到?jīng)_擊。自60年代初膜技術(shù)實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用后，特別是反滲透膜的不斷開發(fā)和國產(chǎn)化技術(shù)水平的提高，除鹽有了突破性進(jìn)展，使與離子交換除鹽經(jīng)濟(jì)性相當(dāng)?shù)脑}量的指標(biāo)日趨降低，原水含鹽量的限制越來越放寬(低堿度水含鹽量經(jīng)濟(jì)指標(biāo)由1000mg/L以上降至150～300mg/L左右)。膜法脫鹽大量減少酸、堿用量和廢液排放量，減輕中和處理酸、堿廢液的負(fù)擔(dān)，降低了排放廢水的含鹽量，提高了電廠經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。使用膜處理與離子交換配合進(jìn)行聯(lián)合脫鹽處理過程是近代鍋爐補充水處理的新趨向。　        另外，反滲透用于處理鍋爐補給水的一個明顯特點是不受原水水質(zhì)變化影響，特別是因季節(jié)變化、污染情況而有較大、經(jīng)常性變化的河水水源，反滲透的適應(yīng)性很強。由于目前水體污染程度的增大，以及大機組對有機物和硅含量要求嚴(yán)格性的增強，使反滲透在除有機物和除硅方面的優(yōu)越性體現(xiàn)得更全面?！?        高參數(shù)機組對除鹽精度的要求是很嚴(yán)格的，用混床做出水保證在今后相當(dāng)長的時間內(nèi)是不可替代的?；齑驳陌l(fā)展方向主要在兩個方面：致力于開發(fā)性能優(yōu)越的樹脂和設(shè)計性能優(yōu)越的床型，目的都是為了提高再生效率、降低比耗，保證高出水品質(zhì)。填充床電滲析器CDI(或EDI)是將電滲析和混床除鹽技術(shù)組合在一起的精脫鹽工藝，屬環(huán)保型精脫鹽產(chǎn)品。樹脂的再生是由H2O電離的H+和OH-完成，再生時不消耗酸、堿，自動化程度高、出水品質(zhì)高。在CDI出水滿足用水水質(zhì)要求時，完全可以省略混床。CDI在水處理工藝中的應(yīng)用在國外已有很好的市場和前景，設(shè)備引進(jìn)、消化吸收及國產(chǎn)化開發(fā)是我國水處理工作者面臨的任務(wù)。        （2）凝結(jié)水處理　              凝結(jié)水占給水組成的90%以上，大機組對凝汽器滲漏造成的輕微污染是不能容忍的，必須進(jìn)行凝結(jié)水除鹽處理。國外從70年代起在大容量電廠采用壓力為2～3.5MPa的中壓深層混床，為提高再生度和符合運行安全要求，基本都為體外式再生，不同的水處理設(shè)備制造公司都有自己的專利技術(shù)，主要區(qū)別表現(xiàn)在再生方式上，如氯化法、中間抽出法、濃堿法、鈣化法、錐體分離法和綜合法等。樹脂分離技術(shù)要求將約占5%～10%的混層樹脂完全分離，這是提高水質(zhì)的主要保證。目前國內(nèi)發(fā)電機組，凝結(jié)水采用中壓處理方式的還不多，而且多為國外引進(jìn)的設(shè)備。凝結(jié)水處理前置過濾裝置有多種形式，其中以高梯度磁力過濾器對除去凝結(jié)水中以腐蝕產(chǎn)物為主的濁度效果最好。如果在混合樹脂上部覆蓋一層陽樹脂，可以充當(dāng)前置過濾器，用于截留鐵腐蝕產(chǎn)物，對提高出水水質(zhì)意義顯著。球形結(jié)構(gòu)的中壓凝結(jié)水精處理系統(tǒng)運行可靠性高，不用前置過濾器，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單化。另外，高速混床的樹脂采用均粒樹脂，可使運行流速提高到120m/h，并可以解決分層不容易的問題?！?        凝結(jié)水處理可以考慮在除鹽系統(tǒng)中設(shè)置一臺陽床(H型或NH4型)和一臺混床(NH4型)，正常運行時凝結(jié)水只通過混床，不通過陽床；而當(dāng)凝汽器嚴(yán)重泄漏、水中硬度較長時間增大或機組啟動初期時，才投運混床前的陽床，根據(jù)硬度不合格時間的長短來決定是否將NH4型陽床轉(zhuǎn)變成H型。        （3）循環(huán)水處理　        600MW機組的冷卻水量達(dá)70000m3/h，補給水近20m3/h。以水管電的局面成為我國高參數(shù)機組發(fā)展的一個主要制約因素。冷卻水的循環(huán)回用和水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)的開發(fā)是當(dāng)前節(jié)水節(jié)能的必由之路，應(yīng)努力把循環(huán)水的濃縮倍率提高到3.0以上，爭取達(dá)到5.0，提高重復(fù)利用效率。循環(huán)水處理技術(shù)總的發(fā)展原則是：集節(jié)水、降成本于一體，有效協(xié)調(diào)各處理方法、設(shè)置配合處理系統(tǒng)?！?        國外大容量電廠多采用石灰處理，石灰軟化處理在技術(shù)上是穩(wěn)妥可靠的，在經(jīng)濟(jì)上是比較便宜的，廢渣可作沉淀劑利用。其缺點是設(shè)備龐大，占地面積大，處理工藝中環(huán)節(jié)復(fù)雜，自動化管理困難。采用此法濃縮倍率只能達(dá)到2.0，若與加酸或加水質(zhì)穩(wěn)定劑配合，才有節(jié)水作用。弱酸樹脂脫堿軟化處理可使?jié)饪s倍數(shù)≥5，在各種循環(huán)水處理方法中，此法節(jié)水效益最高，而且容易管理和便于自動控制，但設(shè)備投資大、樹脂耗用量大、再生用酸量大、環(huán)境排廢量大。這幾"大"限制了它的廣泛應(yīng)用。國內(nèi)電廠采用此法已有一定的運行經(jīng)驗，但不宜推廣發(fā)展?！?        水質(zhì)穩(wěn)定劑處理是循環(huán)冷卻水處理最普遍使用的方法，設(shè)備費用和運行費用都較低，防垢效果好。為避免磷系水處理藥劑對環(huán)境水體的二次污染，今后應(yīng)致力于開發(fā)和使用低磷或非磷系配方的高效阻垢分散劑，改變品種單一的狀況，發(fā)展多元共聚物水處理藥劑。使用高效水質(zhì)穩(wěn)定劑可使?jié)饪s倍率≥2.5，若配合加酸處理使?jié)饪s倍率≥3.0，防垢和節(jié)水效果會更好?！?        國外有些冷卻水系統(tǒng)采用反滲透處理，可使排污水量降低90%左右，從節(jié)約用水的角度來講意義較大，實際可行與否還需綜合考慮冷卻水補給水供應(yīng)情況和反滲透處理的經(jīng)濟(jì)性。　　爐煙處理目前的應(yīng)用效果不十分可靠，而且不適合大容量電廠，但此方法以廢治廢的社會效益顯著，并具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。由于目前和今后我國對環(huán)保工作的重視，排廢凈化和節(jié)水任務(wù)加重，爐煙處理也是有待進(jìn)一步摸索的技術(shù)。        （4）給水處理　        給水加氧處理在國外高參數(shù)機組和直流機組上應(yīng)用較廣，其優(yōu)越性也已被世界水處理界認(rèn)可。高參數(shù)機組目前用氨和聯(lián)氨的揮發(fā)性處理較成熟，但它比較適于新建的機組，待水質(zhì)穩(wěn)定后可轉(zhuǎn)為中性處理和聯(lián)合處理。加氧處理改變了傳統(tǒng)的除氧器、除氧劑處理，創(chuàng)造氧化還原氣氛，在低溫狀態(tài)下即可生成保護(hù)膜，抑制腐蝕，此法還可以降低給水系統(tǒng)的排污量，還能抑制爐內(nèi)壓差上升、減少藥品用量、延長化學(xué)清洗間隔、降低運行成本、抑制垢的生成、減少給水和爐水腐蝕產(chǎn)物的排放量。        2.3　水汽質(zhì)量監(jiān)測、管理和自動化        化學(xué)監(jiān)督貫穿于電力生產(chǎn)的整個過程，目前高參數(shù)機組化學(xué)管理強調(diào)的是：一機二器三抓。一機即微機監(jiān)測診斷；二器是指凝汽器和除氧器；三抓是抓防止鍋爐酸腐蝕脆爆、抓防止油進(jìn)水乳化銹蝕、抓防止發(fā)電機內(nèi)氫氣水分結(jié)露?！?        在化學(xué)監(jiān)督方面，防止高參數(shù)機組爐管的氫脆爆管是目前強調(diào)監(jiān)督爐水pH的一個主要因素。高參數(shù)機組用水水質(zhì)極純，緩沖性差，凝汽器泄漏的影響大。所以高參數(shù)機組應(yīng)強化凝結(jié)水系統(tǒng)的監(jiān)督和處理，重點應(yīng)在總結(jié)、摸索膠球清洗、造膜、選擇管材、檢修技術(shù)等方面。 　　高參數(shù)機組均配備采樣架實現(xiàn)主要化學(xué)參量在線監(jiān)測，使用微機巡測管理檢測的數(shù)據(jù)，并賦予越線報警、故障分析、診斷功能。水質(zhì)管理工作中，水質(zhì)變化趨勢的分析、監(jiān)督、預(yù)測，為診斷處理提供了可靠的依據(jù)，為進(jìn)行氧化條件下電化學(xué)測量法、自動化水監(jiān)督的發(fā)展創(chuàng)造了必要條件?！?        水處理工藝系統(tǒng)的技術(shù)特點主要表現(xiàn)在運行操作的高度自動化上，包括對出水質(zhì)量的自動監(jiān)測、藥量的自動調(diào)節(jié)、閥門和各類泵、風(fēng)機的自動操作。目前火電廠補給水處理系統(tǒng)和凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的自動化技術(shù)比較完善，而由于高溫、高壓下電化學(xué)測量儀器及在評價、分析腐蝕、結(jié)垢的影響方面存在的一些問題，使汽水系統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測、調(diào)節(jié)、控制的綜合自動化過程進(jìn)展較慢。開發(fā)能適應(yīng)運行過程中水溫、壓力、水質(zhì)等多種變化的專家系統(tǒng)是汽水監(jiān)測、管理自動化進(jìn)展的方向?！?        完善的化學(xué)儀表是全自動操作的首要條件。加強在線儀表及微機自動化管理系統(tǒng)的維護(hù)和管理是至關(guān)重要的。另外，在線儀表和分析儀表的開發(fā)，除要求穩(wěn)定性、可靠性外，更應(yīng)本著適應(yīng)高參數(shù)機組水汽質(zhì)量指標(biāo)要求的原則，逐步向微量、痕量檢測限發(fā)展，提高精確度和靈敏度。在線鐵表、銅表有待實現(xiàn)國產(chǎn)化。　     專家診斷系統(tǒng)有待深化和完善，而其中很重要的一個工作就是系統(tǒng)、全面收集、總結(jié)經(jīng)驗性、典型的水質(zhì)運行狀態(tài)資料，為專家診斷系統(tǒng)提供基礎(chǔ)。這也是完成電廠整體自動化連鎖的前提。                    3　高參數(shù)機組電廠化學(xué)水處理技術(shù)發(fā)展方向                 從世界性電力工業(yè)水處理技術(shù)綜合發(fā)展趨勢看，我國電力工業(yè)水處理技術(shù)應(yīng)努力發(fā)展的目標(biāo)是：實現(xiàn)水處理技術(shù)思路的根本改變，完善現(xiàn)有工藝、國外先進(jìn)工藝的國產(chǎn)化及開發(fā)新工藝，適應(yīng)高參數(shù)機組用水要求和環(huán)保要求。　　        （1）注重環(huán)境保護(hù)需要：盡量不用或少用化學(xué)藥劑，爭取采用化學(xué)藥劑處理，實現(xiàn)無廢物排放的清潔化處理，使排水中雜質(zhì)為零(指不增加新的物質(zhì)種類?！?        （2）提倡資源的可持續(xù)發(fā)展方針：向節(jié)水型技術(shù)過渡，充分實現(xiàn)水的再循環(huán)和再利用?！?        （3）強調(diào)水處理管理工作：200MW機組一次爆管事故的損失電量在500萬kW·h，折合經(jīng)濟(jì)損失2000萬元，高參數(shù)機組的損害更嚴(yán)重。非計劃停機事故是促成腐蝕、結(jié)垢和積鹽再次發(fā)生的誘導(dǎo)條件，是影響設(shè)備安全、可靠運行的潛在因素。為提高電力生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益和滿足安全生產(chǎn)要求，水處理管理工作的原則是消除水汽品質(zhì)不良對設(shè)備材料的危害，延長設(shè)備使用壽命，降低成本，減輕維修的負(fù)擔(dān)，在使用壽命期內(nèi)，避免和減少機器、配管的修補、更換?！?        （4）做好預(yù)測工作，提高運行可靠性：化學(xué)診斷技術(shù)的應(yīng)用，使監(jiān)督觀念更新，改變了以往傳統(tǒng)的待事故發(fā)生后的被動處置，實現(xiàn)在線的分析和診斷，預(yù)防事故的發(fā)展，為清除缺陷、延緩和根除事故發(fā)生，提供了前期預(yù)見導(dǎo)向。        （5）實現(xiàn)水處理技術(shù)的高度發(fā)展：探索最佳水質(zhì)調(diào)整途徑，尋求實現(xiàn)更嚴(yán)格水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的零化學(xué)清洗是今后發(fā)展的目標(biāo)。 詳細(xì)情況請點擊網(wǎng)站：http://info.water.hc360.com/2005/07/14162056290.shtml

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