火力发电厂水处理及水质控制探讨

2023-02-05符晓蓉

科学与信息化 2023年24期

符晓蓉

大唐陕西发电有限公司渭河热电厂陕西咸阳 712085

引言

近年来，许多火电厂的生产规模日渐扩大，在此过程中各火电厂对水处理、水质控制提出了新的要求。原先的水处理技术、水质控制策略在当下暴露了诸多问题，难以达到最佳的处理效果，不利于火电厂的现代化发展。各火力发电厂在当下的条件下需根据其生产特点及工艺流程，考虑行业发展趋势，采用全新的水处理技术，并创新水质控制路径。未来各火电厂需持续增大在水处理和水质控制方面的资金、技术等投入，保障水处理效果，使水质达到相应的标准。

1 火力发电厂水处理现状

1.1 火力发电厂循环水处理

依据火力发电厂的生产特征，循环水在电厂内的处理难度较大。大部分火电厂在利用水资源时，汽轮机与水长时间接触，该设备的水资源消耗与利用相对较多。火电厂的水资源中，无机盐含量较高，温度的频繁上升或者下降导致无机盐常以固态形式附着于管道内，长此以往极易引发管道的堵塞现象，对火电厂生产造成的危害较大[1]。在火电厂运行期间相关人员需遵循相应的要求处理循环水，这一处理过程本质上为处理水中水垢的过程，比较常用的方式为利用石灰实现沉淀，去除水体中的无机盐。石灰价格便宜，利用此方法处理循环水时的成本较低，很多火电厂均利用的是这一方式。

1.1.1 加酸处理。针对循环水的处理，加酸处理法相对有效，此方法就是将水中的碳酸盐成分变为非碳酸盐，再加上二氧化碳气体微溶于水，在很大程度上能抑制二氧化碳的析出。循环水加酸处理过程中，关键应注意加入的酸的类型，一般为H2SO4。硫酸浓度相对较低，pH值在7.4～7.8之间，整个处理过程中存在以下反应：

在上述反应下，水中的碳酸盐被转变为了硫酸盐，因为硫酸盐的溶解度相对较高，再加上反应产物有CO2，基本抑制了碳酸钙的生成。

1.1.2 离子交换处理。我国的火电厂众多，部分火电厂建设在水资源相对匮乏的区域，因为水源条件和地形条件，火力发电厂在生产期间对循环水冷却系统的依赖性较大。如存在频繁升温与降温过程，水中的无机盐常存在聚集现象，为科学处理循环水，在实际的工作中相关人员也需规范应用离子交换技术，以通过此技术保障循环水浓缩率[2]。基于离子交换技术的水处理过程，一般不需要补充大量的水资源。此技术下需配备离子交换机，该设备的专业性较强，必须交由专业人员来操作，设备的前期投资、后期运维投入较高。离子交换技术由弱碱性阳离子完成交换，反应过程为：

此反应的结果对水中的碳酸盐有很好的溶解作用，同时对水中的碱性进行了有效的中和。离子交换处理技术比较适合碱度较大的水和碳酸盐较多的水。

1.1.3 阻垢剂处理。火电厂中为提高循环水利用率，相关人员在实际的工作中也可在水中添加阻垢剂。但因为阻垢剂的类型相对较多，通过合理选择能保持一定的化学反应，进而溶解和去除水中的水垢。早期阶段火电厂利用阻垢剂处理循环水时主要采用的是纤维素、丹宁。在当下技术进步的过程中，陆续形成了很多全新的阻垢剂。火电厂在处理循环水时可采用的阻垢剂类型相对较多，可选择有机磷酸盐、聚合磷酸盐。许多火电厂利用聚合磷酸盐取得了良好的应用效果，但这类阻垢剂又包含三聚磷酸盐、焦磷酸盐、偏磷酸盐等类型，实际的工作中需结合火电厂循环水的类型来选择，在选定了种类后，有关人员还需控制用量，以达到最佳的水处理效果。

1.2 火力发电厂补给水处理

火电厂生产作业期间针对水处理过程，不应考虑水质、水温等差异。每一火电厂的水质、水温各有不同，实际的工作中选择的水处理工艺也各有特点，实际的工作中相关人员需立足实际情况来选择水处理技术，构建科学的水处理路径。对于不同类型的水，可通过沉降、混凝和澄清等方式去除其中的胶体颗粒。一些火电厂所处地区的水体中，盐分较高，在处理补给水时重点应做好除盐工作，如可采用反渗析和渗析工艺。在处理补给水时也需要有热力设备的保障，但不同构成成分的补给水，对热力设备的需求各有不同，相关人员需综合诸多因素，选择高性能热力设备，创造离子交换处理条件。

1.3 定冷水处理技术

在我国的火电厂生产作业中，常常也涉及定冷水处理，这一处理过程的本质就是要控制铜腐蚀现象，最终将水的pH值保持在正常范围内。针对定冷水的处理，一般应利用凝结水、除盐水混合的方式来处理。依据大量的水处理经验，碱性化学水虽对处理定冷水有一定作用，但此技术的应用难度大，特别是在碱度控制方面，一旦碱度与实际工作有偏差，必将影响整体的处理效果[3]。

1.4 废水处理技术

伴随着火电厂的生产作业，其废水产量较大，如直接排放这些废水，将对区域生态造成较大危害，影响水环境、土壤条件，威胁动植物生存环境、人类健康。为保障废水处理效果，主要需注意以下方面：以集中化方式处理生产中的废水；在将全部的废水统一后再分步处理；合理利用两相固液分离技术，如有废弃物，需采用加药混凝操作，分离水体中的杂质。

1.5 火力发电厂凝结水处理

火电厂在生产过程中也会产生大量的凝结水，指的是蒸汽凝结后产生的水资源。在水处理过程中有关人员需根据凝结水水量及成分构成等，选择恰当的处理方式。因为凝结水总量较大，又是经过高温后的水，其性质特殊，多用在高压或者超高压机组中，在机组相关参数变化的过程中，对水质的处理要求也各有不同，实际的工作中需创新处理工艺。凝结水中主要为铜、铁、硅、钠元素，在具体的处理中进行除盐处理即可。

2 火力发电厂的水质控制

2.1 原水管理

为保障火力发电厂的水质，在实际的工作中相关人员需加强原水管理。原水指的是水供应的源头，为供应水原料，其水质关注火电厂循环水、凝结水与供给水的水质情况。在实际的工作中相关人员需充分意识到原水管理的重要性，采取一系列措施保障原水质量。

2.2 水的净化管理

针对火电厂的水质控制，净化工艺十分关键，就是要通过一系列工艺来降低水体中的污染物含量。为此，火电厂水质控制中有关人员需重视水体的净化，根据每一阶段的水体来源、类型及污染程度，选择恰当的处理工艺。为达到净化目标，相关人员必须具有极高的专业素质与能力，与技术人员、生产人员等加强沟通，注重水体净化，并采用新工艺、新设备，密切关注水体中各种污染物的含量变化，尽可能达到国家和行业标准。

2.2.1 相应的投加混凝剂。由专人在火电厂内开展各种的专业化试验，依据试验过程和结果，选择最符合水体净化要求的混凝剂类型，将选定的混凝剂直接投加在待处理水体中，但需严格控制投加量。

2.2.2 投加相应的消毒剂。在水体中投入消毒剂同样能起到净化作用，具体的工作中有关人员需分析水资源来源等情况，选择恰当类型的消毒剂，并控制投入量。

2.3 合理采用膜法水技术

2.3.1 锅炉制水。膜法水技术属于一种新型技术，在当前的火力发电厂水处理中广受关注。为达到水质控制要求，在锅炉制水中相关人员需合理应用该技术。在火电厂的生产作业中，因为为锅炉烧水发电模式，在此过程中存在锅炉补给水，这部分水资源的需求量较大，天然水体中的杂质含量较高，如在生产中未做好净化处理，随着生产时间的延长，锅炉内将大量积累污垢，这些污垢在一些情况下甚至会腐蚀锅炉，影响锅炉的运行安全[4]。因此，火电厂在使用天然水时应做好预处理工作，通过澄清、沉淀与锅炉几个步骤，去除水中的悬浮物和胶体物质。在预处理环节，澄清阶段需配备机械搅拌加速澄清池，过滤设备选用砂滤多介质过滤与活性炭锅炉。

（1）膜处理结合传统离子技术制取锅炉补给水。针对锅炉制水的净化处理，膜处理工艺与传统离子技术相结合的效果相对理想。火电厂生产中如原水水质相对理想，不再需要混凝、沉淀和澄清等预处理步骤，只需要采用超滤技术即可。过滤采用超滤去除水体中的细小悬浮物、胶体物质、病毒、细菌和蛋白质等各类杂质；在离子交换系统之前设置反渗透装置，由该装置完成除盐处理，这一系列的处理步骤下除盐率在99%以上，后续的工作过程中离子交换除盐设备的工作量大大减少，能保持该设备最佳的运行状态[5]。在实际的工作中如能合理利用膜处理与离子交换处理技术，水中的盐离子含量大大降低，去除效果相对理想。

（2）全膜处理制取锅炉用水。一些火电厂会利用全膜处理技术来制取锅炉用水。火电厂中通过建立全膜处理系统，能保障处理效果。整个系统中超滤、反渗透、EDI流程相互衔接，可大大保障水体的净化效果，提高水质。在全膜处理制取锅炉用水时，整个过程的成本较低，可大大节约资源，减少不必要的消耗，净化后水质的各项性能指标基本能达到相应规定。

2.3.2 对火电厂中的冷却水进行处理。火电厂的生产方式特殊，整个生产流程中冷却水为一类重要的废水，指的是设备运行结束后，引起设备温度较高，需进行降温处理，而此时水体为导入设备，借助水体完成设备的物理降温，这种水体在使用过一次后不再能使用，因为水体中的杂质含量高，可能腐蚀设备。针对这一问题，在火电厂中也需合理利用膜处理技术来处理冷却水。循环冷却水系统的运行过程中，换热器的传热管表面往往沉积了各种类型的物质，主要为水垢、淤泥、腐蚀产物、生物沉积物，正是因为这些物质的存在，严重降低了水质。而通过膜技术，能沉淀、澄清冷却水，再利用超滤技术去除水体中的细小杂质，最后由离子交换技术将冷却水变为纯净水，提高水体的综合利用率。

2.3.3 反渗透技术对循环水的应用。火电厂的生产中，循环冷却水补充水源多采用的是自来水，其成本较高，伴随着生产作业的持续实施，将产生大量的废水，直接排放这些污水将引发较为严重的生态与环境问题，不利于保障电厂正常的生产作业。部分火电厂的循环水系统中，原先的设计中未设置底部排放口，后续该系统运行过程中循环水浓缩倍率一旦超出相应标准，将无法继续排放污水，此时需利用水泵泵吸或者溢流的方式实现控制，整个流程复杂且需要投入大量的人力物力资源，时间消耗长，浓缩倍率不易控制，易发生结垢现象。针对这一问题，反渗透技术相对有效，反渗透系统中包含高压泵、反渗透膜，原水在经过高压挤压时必须通过反渗透膜，但能通过的有且仅有水分子，其他的盐离子、稀有金属等无法正常通过，也就能保障水体的安全性。综合反渗透技术的过程，其流程简单，部分环节可实现自动化。