摘要：在熱力發(fā)電廠中，水處理工作的主要任務(wù)是鍋爐補(bǔ)給水的制備，即將原水，通過(guò)凈化加工，供鍋爐需要。所以，在電廠項(xiàng)目的水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要是設(shè)計(jì)制取鍋爐補(bǔ)給水的系統(tǒng)。另外為保證優(yōu)良的給水品質(zhì)和蒸汽質(zhì)量，需對(duì)凝結(jié)水進(jìn)行精處理；為保證環(huán)保要求，需對(duì)電廠廢水進(jìn)行處理。本設(shè)計(jì)除鹽系統(tǒng)采用二級(jí)反滲透加混床系統(tǒng)。將混床串聯(lián)在反滲透裝置之后，反滲透能除去水中大部分鹽類(lèi)，而用混床進(jìn)行深度除鹽。預(yù)處理階段采用了混凝、澄清、過(guò)濾的工藝。經(jīng)詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算及核算，選定的工藝出水可以達(dá)到亞臨界煤粉爐進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)，滿足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：離子交換；除鹽；反滲透

1 引言

水作為電廠鍋爐系統(tǒng)中能量傳遞與轉(zhuǎn)換的介質(zhì)，其品質(zhì)的高低直接影響設(shè)備的安全性與經(jīng)濟(jì)性。近年來(lái)，隨著電力工業(yè)的發(fā)展，高參數(shù)、大容量發(fā)電機(jī)組在我國(guó)相繼建設(shè)投產(chǎn)，對(duì)火電廠的水質(zhì)處理也提出了越來(lái)越嚴(yán)格的要求。為降低鍋爐管的腐蝕速率，減小爐管沉積物與結(jié)垢量，提高蒸汽品質(zhì)，延長(zhǎng)相關(guān)設(shè)備的使用年限，減少污染物的排放量，必須對(duì)鍋爐補(bǔ)給水、凝結(jié)水、循環(huán)水、廢水等一系列相關(guān)的水進(jìn)行除鹽等處理。

2 項(xiàng)目概述

項(xiàng)目名稱：華電章丘發(fā)電有限公司。

建設(shè)地點(diǎn)：廠址位于山東省濟(jì)南市。

項(xiàng)目規(guī)模：2X330MW雙抽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。

機(jī)組型式：本期擬建設(shè)2X330MW雙抽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。電廠規(guī)劃容量2000MW，并留有再擴(kuò)建的條件。配套2x1110t/h亞臨界煤粉爐。額定供汽量：工業(yè)負(fù)荷l.OMpa，360℃，2x170t/h（工業(yè)用汽不回收）；采暖負(fù)荷0.5Mpa，270℃，2x300t/h（采暖用汽100%回收）；

3 水處理工藝及設(shè)備

3.1 鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)

選擇系統(tǒng)是非常重要的，因?yàn)橄到y(tǒng)選擇的好壞，直接關(guān)系到后運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。因此應(yīng)當(dāng)根據(jù)鍋爐型式、蒸汽參數(shù)、減溫方式、原水水質(zhì)等因素，并考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)兩方面因素對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合比較，選擇在技術(shù)上先進(jìn)，能滿足熱力設(shè)備對(duì)水質(zhì)的要求，在經(jīng)濟(jì)上又合理的水處理系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)所選的系統(tǒng)主要是指補(bǔ)給水處理系統(tǒng)。補(bǔ)給水處理系統(tǒng)包括兩個(gè)部分：預(yù)處理及預(yù)脫鹽系統(tǒng)和離子交換系統(tǒng)。每一部分的選擇都必須考慮后續(xù)系統(tǒng)（設(shè)備）對(duì)其出水水質(zhì)的要求及本身進(jìn)水水質(zhì)兩方面的因素。

本組水質(zhì)總鹽含量較高，可以采用強(qiáng)、弱型樹(shù)脂的聯(lián)合應(yīng)用的一級(jí)復(fù)床除鹽加混床系統(tǒng)或反滲透加混床系統(tǒng)。綜合考慮，為了滿足熱力設(shè)備的進(jìn)水要求，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選用反滲透加混床系統(tǒng)。

為了滿足鍋爐進(jìn)水水質(zhì)要求，鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)工藝流程為：水庫(kù)水—水利循環(huán)澄清池—清水箱—清水泵—進(jìn)水分配槽—重力式無(wú)閥濾池—自清洗過(guò)濾器保安過(guò)濾器—高壓泵—一級(jí)反滲透裝置—清水箱—高壓泵—二級(jí)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(shù)脂捕捉器—除鹽水箱——除鹽水泵—用水點(diǎn)。

3.2 凝結(jié)水精處理系統(tǒng)

凝結(jié)水精處理系統(tǒng)由三部分組成：前置過(guò)濾—除鹽—后置過(guò)濾。前置過(guò)濾主要用來(lái)去除水中的金屬腐蝕產(chǎn)物和懸浮雜質(zhì)，除鹽則是用于去除水中的溶解鹽類(lèi)，后置過(guò)濾主要用于截留混床可能漏出的碎樹(shù)脂，目前已用樹(shù)脂捕捉器代替。凝結(jié)水含鹽量非常低，適合直接采用強(qiáng)酸樹(shù)脂和強(qiáng)堿樹(shù)脂組成的H/OH混床除鹽。亞臨界及以上參數(shù)的汽輪機(jī)凝結(jié)水精處理通常采用中壓系統(tǒng)，每臺(tái)機(jī)組設(shè)一套精處理系統(tǒng)，與熱力系統(tǒng)的鏈接方式采用單元制。

因此適用空冷機(jī)組的凝結(jié)水處理工藝如下：

凝結(jié)水泵出口凝結(jié)水4粉末樹(shù)脂覆蓋過(guò)濾器4高速混床4樹(shù)脂捕捉器（高速混床雖然增加了動(dòng)力消耗，但保證了出水質(zhì)量）選用凝結(jié)水系統(tǒng)的問(wèn)題說(shuō)明：

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

（2）混床中樹(shù)脂比例的選用：氨化混床陽(yáng)陰樹(shù)脂比一般為1：1。

（3）后置過(guò)濾器一般采用樹(shù)脂捕捉器，用于去除碎樹(shù)脂。

（4）混床樹(shù)脂用大孔型樹(shù)脂。

（5）凝結(jié)水處理系統(tǒng)上要有足夠的旁路管道及旁門(mén)閥門(mén)，以保證在任何情況下都能送出足夠的凝結(jié)水，不會(huì)影響機(jī)爐的運(yùn)行需要。如當(dāng)凝結(jié)水處理裝置運(yùn)行中壓差升高、流量減小時(shí)，就要依靠其系統(tǒng)的旁路管道及自動(dòng)調(diào)節(jié)的旁路閥門(mén)，調(diào)節(jié)供出的凝結(jié)水量。

3.3 鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)工藝計(jì)算

設(shè)計(jì)機(jī)組對(duì)補(bǔ)給水量的要求，除了要能滿足正常補(bǔ)給水量外，還要在非正常情況下也能提供足夠的合格補(bǔ)給水量。非正常情況是指機(jī)組啟動(dòng)或事故狀況下對(duì)水量的增加的需求。具體的說(shuō)，參照火力發(fā)電廠化學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程（DLT5068-2006），設(shè)計(jì)的補(bǔ)給水水量應(yīng)滿足下列諸方面需要：

（1）廠內(nèi)正常的汽水損失D1

（2）考慮機(jī)組啟動(dòng)或事故而要增加的水處理設(shè)備出力D2

（3）其他用水汽損失D4

（4）閉式熱網(wǎng)損失D5

（5）鍋爐排污損失DP

補(bǔ)給水處理系統(tǒng)的工藝計(jì)算及設(shè)備選擇一般有如下原則：

（1）水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)出力（設(shè)備最大供水量），應(yīng)能滿足發(fā)電廠正常汽水損失和因機(jī)組啟動(dòng)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(jì)算。

（2）設(shè)計(jì)水質(zhì)是采用有代表性的年平均水質(zhì)進(jìn)行工藝計(jì)算，再以年最差水質(zhì)對(duì)系統(tǒng)設(shè)備臺(tái)數(shù)和運(yùn)行周期進(jìn)行校核，要保證在最不利的條件下，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)也能滿足發(fā)電廠正常生產(chǎn)的要求。

（3）澄清池（器）設(shè)計(jì)不宜少于兩臺(tái)，對(duì)凝汽式電廠當(dāng)有一臺(tái)檢修時(shí)，其余的澄清池應(yīng)能保證正常供水量（不考慮啟動(dòng)用水）。對(duì)熱電廠澄清池檢修可考慮在機(jī)組低負(fù)荷時(shí)進(jìn)行。若澄清池只用于短期懸浮物含量高的季節(jié)性處理時(shí)，可只設(shè)一臺(tái)，但應(yīng)有旁路及接觸混凝設(shè)施。

（4）過(guò)濾器（池）設(shè)計(jì)不應(yīng)少于兩臺(tái)，當(dāng)有一臺(tái)檢修時(shí)，其余過(guò)濾器應(yīng)能在正常供水量時(shí)濾速不超過(guò)規(guī)定值的上限。每晝夜每臺(tái)反洗次數(shù)宜按1?2次安排。

（5）—級(jí)除鹽的各類(lèi)離子交換器設(shè)計(jì)臺(tái)數(shù)不宜少于兩臺(tái)，其計(jì)算出力應(yīng)包括系統(tǒng)中自用水量。正常再生次數(shù)宜按每臺(tái)每晝夜1?2次考慮。當(dāng)采用程序控制時(shí)，可按2?3次考慮。

除鹽設(shè)備可不設(shè)檢修備用，當(dāng)一臺(tái)檢修時(shí)，其余設(shè)備應(yīng)能滿足全廠正常補(bǔ)給水量的需要。再生時(shí)需要的水量，對(duì)凝汽式電廠，可由除鹽水箱貯存，因此設(shè)備處理要包括再生時(shí)需要的供水量；對(duì)向外供熱的電廠，當(dāng)水處理設(shè)備出力較小時(shí)，可同凝汽式電廠一樣設(shè)置足夠容積的除鹽水箱貯存再生時(shí)需要水量，當(dāng)水處理設(shè)備處理較大時(shí)，應(yīng)設(shè)置再生備用設(shè)備。

4 箱類(lèi)的選擇

4.1 除鹽水箱

對(duì)凝汽式電廠，除鹽水箱（包括凝結(jié)水箱）其總有效容積為最大一臺(tái)鍋爐每小時(shí)最大連續(xù)蒸發(fā)量的2?3倍，并能滿足機(jī)組啟動(dòng)和鍋爐化學(xué)清洗需要。

當(dāng)采用自用水集中供應(yīng)時(shí)，可以設(shè)專用自用水箱，此時(shí)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(shè)除鹽水箱的兩級(jí)除鹽水箱，此時(shí)前一級(jí)除鹽水箱兼做自用水箱。

=3Q=3x1110=3330m3

所以，選用2臺(tái)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(shè)置于水利循環(huán)澄清池之后，后接重力無(wú)閥濾池。清水箱有效容積對(duì)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(tái)容積為300m3的水箱，頂型為錐形。

4.3 中間水箱

中間水箱設(shè)置于除碳器與混床之間，每套系統(tǒng)一臺(tái)，共兩臺(tái)。對(duì)單元制系統(tǒng)，中間水箱容積為每套設(shè)備出力的2?5min貯水量，最小不少于2 。取3min時(shí)的儲(chǔ)水量。

= = ×209.145=10.46

所以選擇兩臺(tái)容積為10 的水箱，頂型為平頂。5 結(jié)論

鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)包括離子交換系統(tǒng)和預(yù)處理系統(tǒng)，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料及部分設(shè)計(jì)規(guī)范和指南設(shè)計(jì)出二級(jí)反滲透加混床系統(tǒng)。將混床串聯(lián)在反滲透裝置之后，反滲透裝置能出去水中大部分鹽類(lèi)。預(yù)處理階段采用了混凝、澄清和過(guò)濾的工藝。

參考文獻(xiàn)

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[4]劉玉新. 電廠化學(xué)水處理技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用控析[J]. 河南科技，2014

作者簡(jiǎn)介：李鴻起，1985年8月，男，漢，山東省濟(jì)南市章丘區(qū)，助理工程師，水處理高級(jí)工，從事電廠水處理化學(xué)運(yùn)行15年。

（作者單位：華電章丘發(fā)電有限公司）