文 傅毓赟 保定電力職業(yè)技術學院 楊淑文 保定熱電廠 馬東偉 河北省電力研究院

火力發(fā)電廠節(jié)水途徑探究

文/傅毓赟 保定電力職業(yè)技術學院 楊淑文 保定熱電廠 馬東偉 河北省電力研究院

火力發(fā)電的過程，實際上是一個能量轉換的過程。燃料燃燒的化學能通過鍋爐轉換為熱能傳遞給水、汽，熱能通過汽輪機轉換為機械能，汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電將機械能轉換為電能。做完功的乏汽經(jīng)凝汽器冷卻變?yōu)槟Y水循環(huán)使用。

在能量轉換過程中水承擔著傳遞能量和冷卻介質的主要作用。因此，電廠可謂是一個用水大戶。目前，各個電廠的機組及系統(tǒng)情況和水源情況差異也很大，如何從中尋找一些對大多數(shù)電廠都適用的節(jié)水減排的途徑方法確實值得探討。

經(jīng)過多方面的研究分析，建議從以下幾方面開展火電廠的節(jié)水減排工作。

1 鍋爐補給水制取系統(tǒng)

目前電廠鍋爐補給水制取系統(tǒng)一般是預處理+離子交換系統(tǒng)、預處理+膜處理+離子交換系統(tǒng)或預處理+反滲透+EDI除鹽系統(tǒng)等。在上述各種系統(tǒng)組成中分為預處理和除鹽系統(tǒng)兩部分。

(1) 預處理

預處理設備清洗水回收?？梢詫⑦^濾設備，如高效過濾器、多介質過濾器清洗水及超濾裝置沖洗水收集至專用的回收水池，然后送往相應的機組冷水塔內。如果采用超濾系統(tǒng)，可將錯流過濾改為死端過濾，節(jié)水效果明顯。如果在預處理環(huán)節(jié)采用了石灰處理，由于泥渣的成分與脫硫漿液的成分比較接近，含鈣量可達到90%以上，可以用于脫硫使用。某廠采用這種方式，泥渣產量可達3～5t/h，節(jié)能減排效果明顯。

另外，預處理裝置、凈水站、精處理排出的泥漿水和廢水處理澄清器產生的泥漿等直接進入泥漿池,經(jīng)濃縮池濃縮后送入脫水機脫水,用卡車運到廠外,清水回至最終中和池。

(2) 除鹽系統(tǒng)

除鹽系統(tǒng)主要涉及膜除鹽和離子交換除鹽。

膜除鹽一般可將反滲透濃排水及沖洗水收集至儲水池，作為脫硫工藝水源的一部分；也可引入循環(huán)水系統(tǒng)，從而減少脫硫系統(tǒng)及循環(huán)水系統(tǒng)對新鮮地表水的用量。離子交換除鹽在陰、陽床再生過程中，傳統(tǒng)的做法是將所有酸堿再生廢液送去中和池、廢水回收站處理，目前比較典型的節(jié)水工藝是陰、陽床再生正洗水回收，混床投運前沖洗水回收，繼續(xù)為除鹽系統(tǒng)使用。

河北某熱電廠生產水源為地下水，由于地下水補充不足，地下水位下降嚴重。該廠使用的水處理工藝為一級離子交換除鹽+混床，設計產水量為1100t/h，年酸堿廢水排放量68萬t。為了改善這種狀況，該廠對離子交換正洗水進行回收。回收程序流程為：正洗水→回收管道→回收水池→回收水泵→二級離子交換系統(tǒng)清水箱回用 。經(jīng)過大量試驗充分驗證，正洗水回收可于正洗開始后5min后開始，而且其整體水質優(yōu)于原水（地下水）；陽床運行周期增加30%；陰床增加50%；年減少廢水排放約8萬t；年節(jié)約資金3354800元。

2 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

循環(huán)冷卻水占電廠用水量的份額最大，可達電廠總用水量的70%～90%。循環(huán)水節(jié)水應從濃縮倍率的提高、排污水的綜合利用、實現(xiàn)零排放等方面考慮。

某火電廠對其原有的循環(huán)水系統(tǒng)進行了改造，排污水量大幅減少，節(jié)水效果明顯。其水量平衡及工藝系統(tǒng)消耗圖1所示。（單位：t/h）

按圖1平衡關系列出平衡計算公式后，經(jīng)計算最大濃縮倍率N≈5.6。一般的循環(huán)水系統(tǒng)運行濃縮倍率為2～4，經(jīng)過節(jié)水系統(tǒng)改造，濃縮倍率大大提高，配合藥劑投放，無結垢腐蝕現(xiàn)象，節(jié)水效果較好。

3 凝結水精處理系統(tǒng)

凝結水精處理系統(tǒng)的主要任務是對凝結水進行進一步的凈化處理，保證鍋爐水汽品質。

精處理系統(tǒng)一般主要包括前置過濾器、高速混床及樹脂捕捉器。

(1) 精處理系統(tǒng)在鍋爐啟動階段的節(jié)水減排作用

在鍋爐啟動階段盡早投入精處理系統(tǒng)，會大大縮短啟動時間，縮短洗硅時間，節(jié)水效果明顯。

新建機組或長期停用后啟動的機組，使用凝結水精處理設備以后，能大幅度縮短機組的啟動時間，使系統(tǒng)中的水質很快合格，可大大縮短鍋爐洗硅時間，縮短機組啟動達到正常運行的時間。如果沒有凝結水精處理設備，短時間內很難使水汽品質合格，不僅延誤了機組的啟動，而且也要消耗大量的燃料（包括部分燃油）和費用。因此，從機組安全和經(jīng)濟的角度考慮，凝結水處理設備都是必要的。

某電廠設有凝結水精處理，對鍋爐正常的冷態(tài)啟動，系統(tǒng)水汽品質一般在混床投運6小時后完全合格，可減少鍋爐排污量在200～300t?？梢?，機組正常啟動時，高速混床對改善水汽品質，尤其是對除去水汽中的含硅量及凝結水中的含鐵量，縮短啟動時間，減少鍋爐水耗、熱耗等方面發(fā)揮著重要的作用。

(2) 氨化混床的節(jié)水減排作用

為了保證水質，同時做到節(jié)水減排，建議精處理系統(tǒng)采用氫型混床與氨化混床結合的水處理方式。

某廠6臺高速混床，直徑2200mm；樹脂層高1000mm；陽樹脂與陰樹脂體積之比為3:2；運行流速100～120m/h；運行出力380～450m3/h；工作壓力＜3.4MPa；工作溫度＜50℃。混床運行中就地實行氨化，正常運行周期為40～60天，最高達104天。整個制水周期內出水水質能達到氫電導率＜0.15μs/cm；鈉＜5μg/l；二氧化硅＜10μg/l；周期制水量可達30萬～40萬m3，最高達62萬m3。

氨化混床制水周期長，而原來H-OH型混床制水周期僅5天左右，氨型混床制水量比氫型混床增加10倍。再生次數(shù)減少，能有效地減少再生除鹽水量、減少酸堿消耗、減少廢水排放量，減少再生工作量。但是在啟動階段，建議采用氫型混床來提高效率。

4 疏水系統(tǒng)

蒸汽在各用汽設備中放出汽化潛熱后, 變成同溫同壓下的飽和疏水, 未受污染的疏水近于純凈的蒸餾水, 可以直接作為鍋爐給水。

一般來說, 飽和疏水平均具有蒸汽熱能的20% 左右, 如不回收, 不但損失熱能, 還將增加化學水處理費用, 增加鍋爐排污量和增加的熱損失, 因此回收疏水是一項重要的節(jié)能降耗措施。

疏水可根據(jù)情況回收至化學鍋爐補給水處理、涼水塔或凝汽器。為了保證疏水水質，要做好輸水管道及疏水箱的防腐保護工作，如內襯等。

5 內冷水系統(tǒng)

目前，國產機組常用添加銅緩蝕劑對內冷水系統(tǒng)進行防腐, 存在的問題較大, 緩蝕劑用量大，含鹽量高, 易造成電導率超標。為降低電導率, 換水頻率增加, 水和緩蝕劑的損耗增大；若緩蝕劑濃度過小,則使保護膜不完整, 會加劇局部銅腐蝕, 使用效果不佳。

現(xiàn)在許多電廠采用對部分內冷水進行小混床（鈉型、氫型、氫氧根型樹脂）處理，且采用封閉式運行方式，根據(jù)需要加入稀釋NaOH溶液，可以有效的控制內冷水的pH＞7，電導率和含銅量均在標準值范圍內，且可做到長期基本不換水。

因此，采用適宜的發(fā)電機內冷水凈化系統(tǒng)，優(yōu)化內冷水水質在允許的標準范圍內，減輕其系統(tǒng)的腐蝕與沉積物的沉積，可以大大減少內冷水換水的損失，節(jié)水效果顯著。

6 水汽化驗分析系統(tǒng)

在火電廠的水、汽質量監(jiān)測中, 為保證采集的水、汽樣品具有充分的代表性, 鍋爐給水及蒸汽取樣閥常處于開啟狀態(tài),導致給水及蒸汽凝結水不間斷地流入取樣匯集槽，最后排入地溝, 造成極大浪費。

某廠為了達到節(jié)水、節(jié)能的目的，對老舊的水、汽采樣系統(tǒng)進行了改造，在原來的基礎上增設了一根直徑25mm的管道,使取樣匯集槽與磷酸鹽和氨加藥攪伴箱相聯(lián)通，將給水和蒸汽凝結水通過此管道成為爐內和給水水處理藥品的稀釋劑，大大提高了藥品稀釋液的溫度, 消除了過去那種常流水、冒熱氣現(xiàn)象, 達到了投資少、大幅度減少汽水損失的目的。

7 結語

廢水處理及回收利用是火力發(fā)電廠節(jié)約用水和保護環(huán)境的重要途徑。火電廠水汽系統(tǒng)復雜，除了上述措施外，還要盡量做好常規(guī)的節(jié)水減排工作，如城市中水回用；全廠廢水綜合處理實現(xiàn)廢水零排放；加強日常管理；防止“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象等。

值得注意的是, 由于城市污水經(jīng)處理后BOD、COD 以及細菌等含量仍較高，要特別注意檢測水中的氨氮。因此，在以城市污水作為火電廠循環(huán)冷卻水時必須進行嚴格的試驗研究并留有足夠的保險系數(shù)。應該在凝汽器的選材上細心謹慎；在殺菌劑、阻垢和緩蝕劑等藥品的投加、監(jiān)測與控制方面應嚴格把關。同時, 在整個循環(huán)水系統(tǒng)的設計中還應考慮水質惡化情況下的補救措施，實現(xiàn)廢水零排放處理。還需要在廢水處理系統(tǒng)及技術上加強研究，重點在提高循環(huán)水濃縮倍率、改進沖灰方式，污水（中水）回用中腐蝕防護等方面，進一步解決廢水回收利用及直排的污染物超標治理方面的問題。