發電廠鍋爐補給水處理系統

摘要：在熱力發電廠中，水處理工作的主要任務是鍋爐補給水的制備，即將原水，通過凈化加工，供鍋爐需要。所以，在電廠項目的水處理系統設計過程中，主要是設計制取鍋爐補給水的系統。另外為保證優良的給水品質和蒸汽質量，需對凝結水進行精處理；為保證環保要求，需對電廠廢水進行處理。本設計除鹽系統采用二級反滲透加混床系統。將混床串聯在反滲透裝置之后，反滲透能除去水中大部分鹽類，而用混床進行深度除鹽。預處理階段采用了混凝、澄清、過濾的工藝。經詳細的設計計算及核算，選定的工藝出水可以達到亞臨界煤粉爐進水標準，滿足設計要求。

關鍵詞：離子交換；除鹽；反滲透

1 引言

水作為電廠鍋爐系統中能量傳遞與轉換的介質，其品質的高低直接影響設備的安全性與經濟性。近年來，隨著電力工業的發展，高參數、大容量發電機組在我國相繼建設投產，對火電廠的水質處理也提出了越來越嚴格的要求。為降低鍋爐管的腐蝕速率，減小爐管沉積物與結垢量，提高蒸汽品質，延長相關設備的使用年限，減少污染物的排放量，必須對鍋爐補給水、凝結水、循環水、廢水等一系列相關的水進行除鹽等處理。

2 項目概述

項目名稱：華電章丘發電有限公司。

建設地點：廠址位于山東省濟南市。

項目規模：2X330MW雙抽凝汽式汽輪發電機組。

機組型式：本期擬建設2X330MW雙抽凝汽式汽輪發電機組。電廠規劃容量2000MW，并留有再擴建的條件。配套2x1110t/h亞臨界煤粉爐。額定供汽量：工業負荷l.OMpa，360℃，2x170t/h（工業用汽不回收）；采暖負荷0.5Mpa，270℃，2x300t/h（采暖用汽100%回收）；

3 水處理工藝及設備

3.1 鍋爐補給水處理系統

選擇系統是非常重要的，因為系統選擇的好壞，直接關系到后運行的安全性和經濟性。因此應當根據鍋爐型式、蒸汽參數、減溫方式、原水水質等因素，并考慮技術經濟兩方面因素對系統進行綜合比較，選擇在技術上先進，能滿足熱力設備對水質的要求，在經濟上又合理的水處理系統。本設計所選的系統主要是指補給水處理系統。補給水處理系統包括兩個部分：預處理及預脫鹽系統和離子交換系統。每一部分的選擇都必須考慮后續系統（設備）對其出水水質的要求及本身進水水質兩方面的因素。

本組水質總鹽含量較高，可以采用強、弱型樹脂的聯合應用的一級復床除鹽加混床系統或反滲透加混床系統。綜合考慮，為了滿足熱力設備的進水要求，經技術經濟比較，選用反滲透加混床系統。

為了滿足鍋爐進水水質要求，鍋爐補給水處理系統工藝流程為：水庫水—水利循環澄清池—清水箱—清水泵—進水分配槽—重力式無閥濾池—自清洗過濾器保安過濾器—高壓泵—一級反滲透裝置—清水箱—高壓泵—二級反滲透裝置—除二氧化碳器—中間水箱—中間水泵—混合離子交換器—樹脂捕捉器—除鹽水箱——除鹽水泵—用水點。

3.2 凝結水精處理系統

凝結水精處理系統由三部分組成：前置過濾—除鹽—后置過濾。前置過濾主要用來去除水中的金屬腐蝕產物和懸浮雜質，除鹽則是用于去除水中的溶解鹽類，后置過濾主要用于截留混床可能漏出的碎樹脂，目前已用樹脂捕捉器代替。凝結水含鹽量非常低，適合直接采用強酸樹脂和強堿樹脂組成的H/OH混床除鹽。亞臨界及以上參數的汽輪機凝結水精處理通常采用中壓系統，每臺機組設一套精處理系統，與熱力系統的鏈接方式采用單元制。

因此適用空冷機組的凝結水處理工藝如下：

凝結水泵出口凝結水4粉末樹脂覆蓋過濾器4高速混床4樹脂捕捉器（高速混床雖然增加了動力消耗，但保證了出水質量）選用凝結水系統的問題說明：

（1）既要考慮滿足要求，又要考慮設備少，投資省，對于亞臨界煤粉鍋爐，選用了前置過濾器。

（2）混床中樹脂比例的選用：氨化混床陽陰樹脂比一般為1：1。

（3）后置過濾器一般采用樹脂捕捉器，用于去除碎樹脂。

（4）混床樹脂用大孔型樹脂。

（5）凝結水處理系統上要有足夠的旁路管道及旁門閥門，以保證在任何情況下都能送出足夠的凝結水，不會影響機爐的運行需要。如當凝結水處理裝置運行中壓差升高、流量減小時，就要依靠其系統的旁路管道及自動調節的旁路閥門，調節供出的凝結水量。

3.3 鍋爐補給水處理系統工藝計算

設計機組對補給水量的要求，除了要能滿足正常補給水量外，還要在非正常情況下也能提供足夠的合格補給水量。非正常情況是指機組啟動或事故狀況下對水量的增加的需求。具體的說，參照火力發電廠化學設計技術規程（DLT5068-2006），設計的補給水水量應滿足下列諸方面需要：

（1）廠內正常的汽水損失D1

（2）考慮機組啟動或事故而要增加的水處理設備出力D2

（3）其他用水汽損失D4

（4）閉式熱網損失D5

（5）鍋爐排污損失DP

補給水處理系統的工藝計算及設備選擇一般有如下原則：

（1）水處理系統設計出力（設備最大供水量），應能滿足發電廠正常汽水損失和因機組啟動或事故而需增加的汽水損失之和，各種藥品耗量則按正常供水量計算。

（2）設計水質是采用有代表性的年平均水質進行工藝計算，再以年最差水質對系統設備臺數和運行周期進行校核，要保證在最不利的條件下，設計的系統也能滿足發電廠正常生產的要求。

（3）澄清池（器）設計不宜少于兩臺，對凝汽式電廠當有一臺檢修時，其余的澄清池應能保證正常供水量（不考慮啟動用水）。對熱電廠澄清池檢修可考慮在機組低負荷時進行。若澄清池只用于短期懸浮物含量高的季節性處理時，可只設一臺，但應有旁路及接觸混凝設施。

（4）過濾器（池）設計不應少于兩臺，當有一臺檢修時，其余過濾器應能在正常供水量時濾速不超過規定值的上限。每晝夜每臺反洗次數宜按1?2次安排。

（5）—級除鹽的各類離子交換器設計臺數不宜少于兩臺，其計算出力應包括系統中自用水量。正常再生次數宜按每臺每晝夜1?2次考慮。當采用程序控制時，可按2?3次考慮。

除鹽設備可不設檢修備用，當一臺檢修時，其余設備應能滿足全廠正常補給水量的需要。再生時需要的水量，對凝汽式電廠，可由除鹽水箱貯存，因此設備處理要包括再生時需要的供水量；對向外供熱的電廠，當水處理設備出力較小時，可同凝汽式電廠一樣設置足夠容積的除鹽水箱貯存再生時需要水量，當水處理設備處理較大時，應設置再生備用設備。

4 箱類的選擇

4.1 除鹽水箱

對凝汽式電廠，除鹽水箱（包括凝結水箱）其總有效容積為最大一臺鍋爐每小時最大連續蒸發量的2?3倍，并能滿足機組啟動和鍋爐化學清洗需要。

當采用自用水集中供應時，可以設專用自用水箱，此時自用水從除鹽水箱中抽取。除鹽水箱一般布置在混床之后，甚至在混床之后再設除鹽水箱的兩級除鹽水箱，此時前一級除鹽水箱兼做自用水箱。

=3Q=3x1110=3330m3

所以，選用2臺容積為1500m3（壁為階梯型）的水箱，頂型為球面頂。

4.2 清水箱

清水箱設置于水利循環澄清池之后，后接重力無閥濾池。清水箱有效容積對凝汽式電廠為1?2h清水耗用量，取1h的清水耗用量。

=1× =1x261.00=261.00m3

所以選用1臺容積為300m3的水箱，頂型為錐形。

4.3 中間水箱

中間水箱設置于除碳器與混床之間，每套系統一臺，共兩臺。對單元制系統，中間水箱容積為每套設備出力的2?5min貯水量，最小不少于2 。取3min時的儲水量。

= = ×209.145=10.46

所以選擇兩臺容積為10 的水箱，頂型為平頂。5 結論

鍋爐補給水系統包括離子交換系統和預處理系統，結合相關文獻資料及部分設計規范和指南設計出二級反滲透加混床系統。將混床串聯在反滲透裝置之后，反滲透裝置能出去水中大部分鹽類。預處理階段采用了混凝、澄清和過濾的工藝。

參考文獻

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[2]朱紅星. 膜技術及其在電廠水處理中的應用[J]. 中國高新技術企業，2010

[4]劉玉新. 電廠化學水處理技術發展和應用控析[J]. 河南科技，2014

作者簡介：李鴻起，1985年8月，男，漢，山東省濟南市章丘區，助理工程師，水處理高級工，從事電廠水處理化學運行15年。

（作者單位：華電章丘發電有限公司）