焦小花

【摘 要】隨著我國(guó)火電裝機(jī)容量飛速增長(zhǎng)，亞臨界、超臨界、超超臨界機(jī)組成為主力機(jī)組，熱力系統(tǒng)壓力、溫度等級(jí)逐步提升。為防止熱力系統(tǒng)腐蝕、結(jié)垢、積鹽，影響效率甚至發(fā)生爆管等惡性事故，化學(xué)監(jiān)督對(duì)除鹽水要求越來(lái)越高。原水水質(zhì)變化對(duì)除鹽水站離子交換器的前置系統(tǒng)的影響非常明顯，會(huì)對(duì)膜組件造成不可逆的損壞，縮短過(guò)濾器運(yùn)行周期，降低除鹽水品質(zhì)，危及熱力系統(tǒng)安全運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】火力發(fā)電；化學(xué)水處理；膜過(guò)濾；離子交換

隨著我國(guó)火電技術(shù)的快速發(fā)展，火電裝機(jī)容量飛速增長(zhǎng)。熱力系統(tǒng)壓力、溫度等級(jí)和容量逐步提升，對(duì)過(guò)熱器、汽包、水冷壁、省煤器等高溫高壓區(qū)的金屬?gòu)?qiáng)度和晶相組織穩(wěn)定性要求越來(lái)越高；同時(shí)，汽輪機(jī)對(duì)過(guò)熱蒸汽和再熱蒸汽的品質(zhì)要求越來(lái)越高，少量攜帶鹽分就可能在主氣門、高中壓缸積鹽，導(dǎo)致效率下降或者重大安全事故；另外，精密部件的大量運(yùn)用，也對(duì)熱力系統(tǒng)水汽品質(zhì)的要求越來(lái)越高。

火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)中，水汽質(zhì)量的品質(zhì)是影響火電機(jī)組熱力設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素之一。水汽品質(zhì)劣化將直接導(dǎo)致：（1）熱力設(shè)備結(jié)垢：進(jìn)入熱力系統(tǒng)的除鹽水不合格，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)在受熱面上結(jié)垢，尤其是熱負(fù)荷最高的鍋爐爐管、水冷壁等部位最容易結(jié)垢.結(jié)垢對(duì)熱力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行存在著巨大的危害。由于水垢的導(dǎo)熱性能比金屬差的多，結(jié)垢部位局部高溫，導(dǎo)致金屬?gòu)?qiáng)度下降，最終產(chǎn)生局部変形、鼓包、甚至引起鍋爐爆管等嚴(yán)重事故。并且會(huì)增加煤耗，在凝汽器內(nèi)結(jié)垢會(huì)降低真空，影響輪機(jī)熱效率和出力下降；（2）熱力設(shè)備腐蝕：火力發(fā)電廠汽水品質(zhì)劣化，熱力系統(tǒng)的給水管道、高低加、省煤器、水冷壁、過(guò)熱器、凝汽器等部位都極易發(fā)生金屬腐蝕。腐蝕不僅會(huì)縮短設(shè)備使用壽命，還會(huì)因腐蝕導(dǎo)致管壁變薄，發(fā)生四管泄漏、爆管等危害。同時(shí)腐蝕產(chǎn)物進(jìn)入水中，進(jìn)一步劣化汽水品質(zhì)，蒸汽品質(zhì)的惡化會(huì)加劇受熱面的結(jié)垢，結(jié)成的水垢又會(huì)加速爐管腐蝕，形成一個(gè)惡性循環(huán)；（3）熱力設(shè)備積鹽：水汽品質(zhì)的劣化會(huì)造成蒸汽對(duì)鹽分的溶解攜帶和機(jī)械攜帶，鹽分會(huì)隨蒸汽大部分沉積在過(guò)熱器、汽輪機(jī)各個(gè)部位。過(guò)熱器積鹽會(huì)造成過(guò)熱器管壁局部過(guò)熱、變形鼓包甚至爆管；汽輪機(jī)積鹽會(huì)大大降低輪機(jī)效率，積鹽嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使推力軸承負(fù)荷增大，隔板彎曲，造成非停。

為防止熱力系統(tǒng)的化學(xué)危害，除鹽水的品質(zhì)越來(lái)越受到高度的重視，如何保證除鹽水站平穩(wěn)運(yùn)行成為當(dāng)下火電廠研究的重要課題之一。

1 原水水質(zhì)變化對(duì)過(guò)濾器的影響及調(diào)整

原水水質(zhì)變化對(duì)多介質(zhì)過(guò)濾器及盤式過(guò)濾器的主要影響為為淤泥、雜質(zhì)對(duì)濾孔或者碟片通道的物理性堵塞，降低通量；有機(jī)物容易滋生菌群，導(dǎo)致濾料板結(jié)、對(duì)濾料造成不可逆的污染。

（1）多介質(zhì)過(guò)濾器濾孔通道部分污堵會(huì)造成偏流，并且增加過(guò)濾器的壓力，容易造成濾層破裂。原水中包含的油污，截留在過(guò)濾器內(nèi)，無(wú)法徹底反洗干凈，反洗后殘余部分吸附在濾料表面，是導(dǎo)致濾料板結(jié)的主要原因。

（2）原水中攜帶淤泥和有機(jī)物，容易沉積在盤濾的濾元通道，尤其是濾片溝槽棱邊交叉位置易形成壞點(diǎn)，導(dǎo)致通流量急劇下降，產(chǎn)水量降低。另外，油污等有機(jī)物會(huì)跟淤泥、機(jī)械雜質(zhì)一起形成聯(lián)合污堵，形成的污堵物很難通過(guò)正常的反沖洗清洗干凈，會(huì)形成周期性的惡性循環(huán)，縮短運(yùn)行周期，并導(dǎo)致產(chǎn)水品質(zhì)惡化。

（3）原水水質(zhì)變化對(duì)預(yù)處理過(guò)濾器的影響主要有以下幾點(diǎn)：縮短運(yùn)行周期、降低周期制水量和單位產(chǎn)水量；對(duì)多介質(zhì)過(guò)濾器的濾料及盤濾碟片造成不可逆的污染或板結(jié)，無(wú)法通過(guò)反洗恢復(fù)原有性能；產(chǎn)水品質(zhì)惡化，主要表現(xiàn)為有機(jī)物、電導(dǎo)、懸浮物超標(biāo)，影響下一級(jí)的正常運(yùn)行。

若原水中雜質(zhì)、淤泥、有機(jī)物的含量升高，對(duì)預(yù)處理的影響特別明顯，有條件的情況下，首先應(yīng)考慮切換備用水源，徹底排除污染源后再投入運(yùn)行。如無(wú)法更換合格的水源，應(yīng)根據(jù)以下情況采取必要的措施：

如果水源永久性劣化，應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)變化情況，考慮增設(shè)水處理設(shè)施：a、增設(shè)機(jī)械澄清池，通過(guò)絮凝、凝聚去除機(jī)械雜質(zhì)和淤泥；b、增設(shè)曝氣池，通過(guò)投加菌群和曝氣，抑制菌群和微生物的滋生，降低COD；c、增設(shè)高效活性炭過(guò)濾器去除原水中的有機(jī)物。

2 原水水質(zhì)變化對(duì)超濾、反滲透的影響及調(diào)整

原水水質(zhì)變化對(duì)超濾、反滲透的影響主要表現(xiàn)為有機(jī)物、金屬氧化物、膠體、微生物污染，膜上結(jié)垢污堵等因素。

1）如果原水中高分子有機(jī)物較多，大多數(shù)會(huì)附著在膜表面上使負(fù)荷逐漸增大，導(dǎo)致膜兩側(cè)壓差增高。有機(jī)物對(duì)膜的污染大部分是不可逆的，無(wú)法通過(guò)在線化學(xué)清洗恢復(fù)性能，導(dǎo)致脫鹽率、回收率下降，段間壓差上升，加劇膜的損壞速率。除了有機(jī)物污染之外，Mn、Fe、Cu、Zn等金屬離子尤其是氧化鐵對(duì)膜的污染是最為常見(jiàn)的，會(huì)造成不可逆的金屬污染。

2）膠體污染主要是由于反滲透進(jìn)水SDI值不合格，膠體顆粒進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，附著在膜表面，影響膜的透過(guò)性，降低產(chǎn)水量。原水中如果含有較多的微生物、細(xì)菌，微生物和細(xì)菌會(huì)吸附在膜表面滋生、繁殖引起膜表面改性，進(jìn)一步加速對(duì)微生物和細(xì)菌的吸收速度，造成膜壽命縮短，膜結(jié)垢完整性被破壞。由于微生物、膠體污染對(duì)膜的改性和破壞分子結(jié)構(gòu)，是對(duì)膜徹底的損壞，其破壞程度比膠體污染和膜上結(jié)垢更為嚴(yán)重。

3）超濾、反滲透均利用膜的特性進(jìn)行物理過(guò)濾，由于膜比較脆弱，加之過(guò)濾孔隙為微米級(jí)的濾孔，應(yīng)盡量避免發(fā)生污染，做好預(yù)控工作：

（1）加強(qiáng)預(yù)處理工作，降低進(jìn)水中金屬離子、有機(jī)物、膠體等的含量；（2）加強(qiáng)定期沖洗和加酸、加堿清洗的周期，調(diào)整殺菌劑的用量；（3）嚴(yán)格控制SDI值合格運(yùn)行；（4）適當(dāng)增加緩蝕劑用量，降低反滲透回收率，可預(yù)防反滲透膜濃水側(cè)結(jié)垢。

3 原水水質(zhì)變化對(duì)離子交換器的影響及調(diào)整

原水水質(zhì)變化對(duì)離子交換器的影響主要為降低周期制水量和樹(shù)脂污染兩個(gè)方面。

1）原水中突然增加的離子，會(huì)加重一級(jí)復(fù)床的負(fù)荷，導(dǎo)致離子交換器運(yùn)行層快速下降，保護(hù)層被擊穿的可能性大幅增加，最先漏出的是低價(jià)位陰、陽(yáng)離子。最終會(huì)增加混合離子交換器的負(fù)荷，縮短運(yùn)行周期、降低周期制水量。

2）原水水質(zhì)變化對(duì)樹(shù)脂的污染形式為有機(jī)物污染和金屬污染：（1）有機(jī)物會(huì)結(jié)合樹(shù)脂活性基團(tuán)、或者使樹(shù)脂的強(qiáng)堿活性基團(tuán)性能降低；（2）高價(jià)陽(yáng)離子會(huì)導(dǎo)致樹(shù)脂快速降解，如Fe3+、Al3+等離子會(huì)與樹(shù)脂的交換活性基團(tuán)結(jié)合成牢固的分子結(jié)構(gòu)，由于這些高價(jià)金屬離子的交換勢(shì)能高，導(dǎo)致樹(shù)脂失去作用，喪失交換功能。

3）原水水質(zhì)發(fā)生變化，應(yīng)加強(qiáng)預(yù)處理和膜過(guò)濾來(lái)保證產(chǎn)水品質(zhì)，盡可能降低淡水的含鹽量，從源頭上規(guī)避淡水含鹽量高的問(wèn)題。

樹(shù)脂受金屬或者有機(jī)物污染后，很難通過(guò)再生恢復(fù)其性能，若水質(zhì)發(fā)生變化，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)樹(shù)脂的監(jiān)測(cè)，若確定樹(shù)脂已受污染，應(yīng)盡快復(fù)蘇處理。

火電廠除鹽水站工藝流程為一個(gè)鏈狀過(guò)程，一環(huán)緊扣一環(huán)，經(jīng)過(guò)多級(jí)的物理、化學(xué)除鹽，產(chǎn)生合格的除鹽水。原水水質(zhì)變化，對(duì)除鹽水站的影響從過(guò)濾器的板結(jié)、污堵，到膜組件的污染、結(jié)垢，離子交換樹(shù)脂的降解、變質(zhì)等危害，都會(huì)影響到下一級(jí)并形成惡性循環(huán)。首先應(yīng)做好源頭控制工作，做好預(yù)控，防止水質(zhì)劣化影響制水設(shè)備。如果確實(shí)因不可控因素導(dǎo)致原水水質(zhì)變化，應(yīng)立即采取有效措施，逐級(jí)控制，并盡快恢復(fù)原水水質(zhì)。若原水水質(zhì)長(zhǎng)期劣化，應(yīng)重新設(shè)計(jì)優(yōu)化制水系統(tǒng)，增加響應(yīng)的處理設(shè)施，避免除鹽水質(zhì)劣化影響到熱力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

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