電廠化學制水處理的工藝與節能分析

摘 要：隨著科學技術的不斷創新和進步，社會生產力水平和人們的生活質量有了顯著的提高。日常生活中，電力的作用舉足輕重，但電力生產中的化學制水也帶來了一定的環境問題，因而采取何種方式來減少電廠化學制水對人和環境造成的影響，并減少水資源的輸出與浪費，成為目前關注的重點問題。鑒于此，對電廠化學水處理工藝和節能情況進行探究。

關鍵詞：電廠化學制水;處理工藝;節能分析

0? ? 引言

在電廠生產期間實施化學水處理技術的創新和優化工作，有利于提升電力生產的穩定性和經濟效益。從當前情況來看，非法排放化學廢水對水資源有嚴重的不良影響，和我國環境保護政策不符。近幾年，我國化學制水處理技術有所改善，應用效果較佳，可以有效維護水資源的安全性和清潔性，能夠實現節能的目的。

1? ? 電廠化學水處理工藝

1.1? ? 鍋爐補給水處理工藝

生水經凈化處理后，用來補充水汽循環系統中損失的水。如今，隨著科技的發展，我國已大批投入百萬發電機組，隨著機組中蒸汽的參數提高，對進入鍋爐的補給水水質要求也越來越嚴格，一般以二級除鹽水作為補給水。常規的二級除鹽水工藝主要包括預處理（混凝、沉淀、過濾）和除鹽處理（反滲透、離子交換器、電滲析）兩大部分。主要有以下幾種方式：

（1）預處理+多級反滲透工藝：原水→原水池→機械加速攪拌澄清池→海砂過濾池→清水池→多介質過濾器→超濾→5 μm精密過濾器→一級反滲透→中間水箱→二級反滲透→除鹽水箱→用戶。

（2）預處理+離子交換除鹽工藝：原水→原水池→機械加速攪拌澄清池→海砂過濾池→清水池→多介質過濾器→超濾→中間水箱→陽離子交換器→陰離子交換器→混合離子交換器→除鹽水箱→用戶。

（3）預處理+一級反滲透+離子交換除鹽工藝：原水→原水池→機械加速攪拌澄清池→海砂過濾池→清水池→多介質過濾器→超濾→5 μm精密過濾器→一級反滲透→中間水箱→陽離子交換器→陰離子交換器→混合離子交換器→除鹽水箱→用戶。

（4）預處理+一級反滲透+EDI除鹽工藝：原水→原水池→機械加速攪拌澄清池→海砂過濾池→清水池→多介質過濾器→超濾→5 μm精密過濾器→一級反滲透→中間水箱→EDI電除鹽→除鹽水箱→用戶。

1.2? ? 工業廢水處理工藝

火力發電廠是工業耗水大戶，也是廢水排放大戶，隨著水資源短缺的加劇和環境污染的日益嚴重，廢水處理和廢水回用成為火電廠節水減排的重要途徑。通過對火電廠自身的廢水回用，既可替代大量的新鮮水，又可減少電廠的外排廢水量，減輕對環境的污染。廢水通常有兩種處理方式，一種是集中處理，另一種是分類處理。

（1）經常性廢水的處理工藝：廢水儲存池→pH調節池→混合池→澄清池（器）→中間水池→自反洗過濾器→清水池→排放或回用。

（2）非經常性廢水的處理工藝一：高COD廢水→廢水儲存池（壓縮空氣攪拌）→氧化槽→反應槽→pH調節池→混合池→澄清池（器）→中間水池→自反洗過濾器→清水池→排放或回用。

（3）非經常性廢水的處理工藝二：高鐵和高SS廢水→廢水儲存池（壓縮空氣攪拌）→加入石灰，將pH值提高至10左右→沉淀分離→pH調節池→混合池→澄清池（器）→中間水池→自反洗過濾器→清水池→排放或回用。

2? ? 電廠化學制水處理工藝的應用

2.1? ? 離子交換水處理技術

在離子交換技術應用的初期，采用的只是天然的和無機質的交換劑，目前普遍應用于水處理中的交換劑是合成的離子交換樹脂。離子交換樹脂是一類帶有活性基團的網狀結構的高分子化合物，其還包含了能夠解離的基團，處于水溶液內離子交換劑中能夠解離的基團可以和溶液內其他陰離子相互交換，產生的交換反應為平衡反應。在層析柱上面進行反應的時候，因為需要添加新的交換溶液，因此使得平衡一直朝著反應正方向進行，直到完全反應即可，此種操作原理有利于洗脫離子交換劑內的離子。單一離子交換技術的優點是降低了設備成本，但是運行費用高，操作繁瑣，再生用酸堿耗量大，對環境污染的風險也相應增大。需要明確注意的是，應用離子交換技術獲取的水，雖然純度高、品質好，但電導率和pH值非常低，根本不符合鍋爐補水的基本要求，基于此，就需要應用加藥系統，通過加入氨水等藥品提升電導率和pH值，保證高溫高壓容器不被腐蝕，促使電廠安全生產。

2.2? ? 反滲透+混床處理方式的水處理工藝

此種類型的水處理方式對于水質的要求較低，通常來講，地表水、地下水和城市中水都能夠作為水源供給，完成取水工作。水處理的第一步就是實施儲水操作，待達到相應的水體規模后，向反應池內添加絮凝劑，進行混凝、沉淀。將沉淀池的上清液導入指定的過濾裝置內，將水中的懸浮物和大顆粒物過濾掉，再進入活性炭過濾器（或石英砂+無煙煤）進一步過濾后，通過超濾將懸浮物、膠體、有機物等去掉。通過阻垢劑加藥裝置，使阻垢劑與超濾產水充分混合后進入反滲透裝置，反滲透產水的含鹽量已相當低，再進入離子交換器進一步純化，制成電導率小于0.15 μs/cm的超純水。此工藝因反滲透已除去了大部分鹽分，離子再生所需的酸堿耗量也相應減少，而且投資成本適中，已成為近幾年電廠化學水處理工藝的首選。但是，此工藝因制水環節多，占地面積大，運行維護費用也相應增多，隨著環保要求的日益嚴格以及征地費用的日益提高，也不再是最佳方案。

2.3? ? 反滲透+EDI水處理工藝

此種工藝與2.2中的工藝區別是，在得到含鹽量低的反滲透產水后，用EDI電除鹽方式代替了傳統的離子交換技術。電除鹽是一種將離子交換除鹽和電滲析除鹽相結合的純水制造技術，相較于傳統離子除鹽，電除鹽生產除鹽水只需電能，不用酸堿，一般只用少量的NaCl，運行費用低，廢水和化學污染物排放少，有利于節水和環保，而且占地面積小，具有很好的發展前景。但是，進口電除鹽裝置對進水要求非常嚴格，因此，一級反滲透產水經常達不到連續電除鹽裝置的進水要求，需要二級反滲透產水作為連續電除鹽裝置的進水，這就使投資成本大幅上升。

3? ? 電廠化學制水的節能策略

3.1? ? 對電廠化學制水系統進行改進和升級

在環境狀況的影響下，社會生產和人們日常生活逐漸趨于環保化和節能化。在電廠發電期間，消耗的能源和水資源都比較多，實現電廠發電和化學制水處理等工作的節能化、環保化有利于人類長久發展。在傳統的電廠化學制水系統中，一般是采取二級復床除鹽制水法，也就是說，將水源經由陽床、除氧器等進行一級處理，經由陰床進行二級處理，以此凈化水質。可是在該系統設計期間，將二級除鹽當成一級除鹽的輔助設備，大多數制水期間沒有將存在的問題考慮進去，相關設備匹配不到位，系統中的強酸難以滿足電廠發電要求，不利于電廠運行。所以就需要做好傳統化學制水系統的升級和改進工作，減少系統運行期間的能源消耗量，提升工作效率，以此實現節能環保的目標。

3.2? ? 及時對活性炭過濾器進行擦洗

在離子交換除鹽設備系統中，活性炭過濾器起著決定性的效果。這是因為活性炭過濾器可以有效保護樹脂，提升樹脂的使用性能。另外，要想確保活性炭過濾器的性能，還應做好擦洗工作，將活性炭過濾器中包含的懸浮物和有機物等雜質清除，進而起到良好的吸附效果。由此可知，保護樹脂免受污染的主要方式是定期擦洗活性炭過濾器。

3.3? ? 滿式床技術的引進

對于電廠的化學制水，國外研究出了一項滿式床技術，該項技術可以滿足鍋爐化學制水處理工作的基本要求，本身具備操作便利、成本較低、自用水量較少、交換容量高等一系列優勢，其出水水質和標準要求相一致，大約可以運行一年半的時間，不需要對其進行不斷的清洗，經濟效益良好，有利于電廠穩定運行。該技術中，均粒樹脂完全替代了以往單一的生產攪拌工藝，拓展了接觸面積，解決了受力不均衡的問題，為制水提供了良好的幫助。

4? ? 結語

從以上論述來看，在電廠內化學制水系統起著極大的作用，這是因為直接使用自然水的話，其中包含的有害物質就會使電廠內的設備受損，不利于電廠生產安全，所以，引進化學水處理系統不但可以提升化學水的處理效率，而且能夠提高企業的經濟效益。

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收稿日期：2020-04-08

作者簡介：馬小原（1988—），男，山西廣靈人，助理工程師，研究方向：電廠化學水處理。