化學制水處理系統制水工藝研究與節能實踐

劉莉莉（內蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責任公司，內蒙古 赤峰 025350）

為了實現電力產業的集約化發展，實現減少成本、提高效率、降低污染等要求，我國陸續關停、合并了一些中小型發電廠，尤其是以煤炭資源為主要動力的火力發電企業；大型火力發電機組的不斷出現，不僅對電廠原本的生產格局提出了改進要求，同樣對配套的生產系統提出了升級要求，而這其中化學制水處理系統尤為突出，不僅在技術上更加復雜化，同時在控制工藝方面提出了新的要求。

1 化學制水處理系統制水工藝概述

現階段，我國的電廠化學制水處理系統中主要是依據鍋爐壓力劃分參數規格的。火電企業中鍋爐一般劃分為低壓、中壓、高壓、超高壓、亞臨界、高臨界六個等級。鍋爐壓力等級不同，化學制水處理工藝規格也不同；一般來說，在電廠鍋爐的水質控制方面，工作壓力越高對水質的要求也越高。

電廠生產過程中加強對水質的監控，其目的是為了防止鍋爐發生不良影響，如：水中的雜質形成的結垢、電離子腐蝕等。消除這些不利因素有利于提高汽輪機的安全運行，減少鍋爐的排放損失，提升電廠的效益。

參考工作壓力的影響，在不同的階段化學制水處理系統采取的手段也是不同的，如低壓鍋爐中主要采取水質軟化的處理，而中壓鍋爐（部分高壓鍋爐）主要采用的是弱化離子交換的手段，包括脫堿、除鹽等，需要用到一些化學試劑。在一些更高壓力作業的鍋爐中，除了使用化學手段之外，還有一些輔助的工藝手段，用來調節水質的pH值。

2 電廠化學制水處理系統的運行問題及分析

一般電廠的化學制水處理系統經過長時間運行以后，所出現的問題有如下幾種：

2.1 除鹽系統效能降低。新投入的化學制水處理系統的除鹽工作周期為8-10小時，運行1000天之后，除鹽工作周期普遍降低60%-70%，甚至更低（2-3小時）。

2.2 樹脂的破碎現象出現頻繁，長期投入使用之后，樹脂的機械強度降低，性能變差，工作交換容量也減小。

2.3 化學制水成本開始上升，1000天后每頓制水的成本上升200%。

2.4 酸堿性調控難度增加，排放出來的廢水所含有的有害物質濃度提升，對環境的污染性加大。

2.5 其他影響因素。如連續使用設備進行制水，導致整個體系的勞動強度提升，突發性事故等。

在以上存在的問題中，一些負面因素隨著電廠設備和生產能力的升級，逐漸地被削弱或者消除，但另外一些負面因素已經成為了主要的問題趨勢，例如除鹽過程中出現的酸堿消耗，工作壓力越大，影響越大。

以下重點針對酸堿消耗進行分析。

首先，造成化學制水處理系統中酸堿消耗過高的原因來源于水質。電廠化學制水中采用的水源多以地表水（節約成本），地表水的成分復雜，混雜雨水、生活污水等，其中的無機物、金屬離子、鹽分的含量較高。一旦在化學制水過程中與樹脂形成反應，就會導致樹脂自身的性能劣化。因此，大型電廠在水源選擇上，總和保護生態環境的基礎上要選擇優質水源。

其次，樹脂例子交換過程中，由于雜質污染會逐漸喪失置換作用，影響再生效率，進一步降低了制水周期。

再次，人工操作也是造成電廠化學制水發生不穩定的主要因素。現代大型電廠中要盡量減少人工干預，防止以經驗作為參考的做法，嚴格按照科學的數據來進行計算。

3 化學制水處理系統制水工藝選擇

我國電廠所采用的化學制水處理系統制水工藝主要有三種，分別是：離子交換方式、反滲透混床方式、EDI方式。

3.1 離子交換方式

離子交換方式是早期電廠作業中較為常用的一種工藝。在預處理設備中注入原水（通常來源為地下水），經過原水加壓泵、多介質過濾器、活性炭過濾器等裝置，消除掉大量的無機物和雜質，最終獲得軟水。

為了確保軟水滿足一定壓力工作條件，需要再次經過更為精密的過濾器，包括陰/陽樹脂過濾床和微孔過濾器，最終獲得需要的水質。

3.2 反滲透混床方式

反滲透混床方式對水質的要求不是很嚴格，自來水管道即可以作為水源。

通過元水泵的工作之后，開始加入絮凝沉淀化學劑，經過一段時間的反應導入機械過濾裝置；機械過濾裝置的層級根據需要進行安排，隨后進入活性炭過濾。以上完成了第一步的凈化需求。

將得到的軟水導入阻垢加藥反應容器，利用高壓水泵抽入反滲透裝置，隨即進入混床設備，這一階段耗時較長，也會用到精密過濾器和除鹽試劑。

3.3 EDI方式

EDI方式的關鍵是匹配了電去離子裝置，不需要用酸堿進行調節即可生產超純水。原水經過一系列的過濾設備之后變成軟水，隨后軟水經過一級反滲透機作業進入EDI系統。

綜上所述，結合我國電廠發展的實際需要，EDI工藝是最具有發展前景的。這種工藝不僅減緩了制水流程，提高了工作效率，同時對環境的影響很小。

[1]張春生.DCS控制系統在電廠化學水處理過程中的應用和研究[D].華北電力大學,2011.

[2]張春生,李巖,趙繼陽,朱存旭.電廠化學水處理DCS的應用與研究[J].應用能源技術,2011,05:1-5.