佟得吉

（中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院，北京 100029）

近年來(lái)，我國(guó)工業(yè)發(fā)展速度較快，加大了電力需求，除了風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源應(yīng)用開(kāi)發(fā)以外，煤炭等資源是電能開(kāi)發(fā)的主要能源，構(gòu)建了較多電廠[1]。煤炭資源能量較大，可以滿足大部分地區(qū)用電需求，所以我國(guó)以煤炭資源作為電能開(kāi)發(fā)的主要資源[2]。然而，這種開(kāi)發(fā)方式需要借助鍋爐燃燒，對(duì)鍋爐水質(zhì)要求較高，如何處理電站鍋爐水成為重點(diǎn)研究問(wèn)題，本文將對(duì)此展開(kāi)研究。

一、反滲透處理工藝

反滲透技術(shù)是一種借助過(guò)濾器、水箱、水泵等裝置對(duì)原水進(jìn)行高效處理的綜合技術(shù)，多用于水質(zhì)改善處理。本文將選取此項(xiàng)技術(shù)作為鍋爐水質(zhì)處理核心技術(shù)，如圖1所示。

向生水箱中注入原水，開(kāi)啟生水泵，添加絮凝劑，經(jīng)過(guò)多介質(zhì)過(guò)濾器處理，利用阻垢劑阻止鍋爐水生成水垢，將經(jīng)過(guò)處理后的鍋爐投放到保安過(guò)濾器中，開(kāi)啟高壓泵，經(jīng)過(guò)清洗處理，除碳，鍋爐水流至中間水箱，開(kāi)啟中間水泵，借助混床，連接再生裝置和除鹽水箱，開(kāi)啟除鹽水泵，生成用戶用水[3]。在此過(guò)程中，利用羅茨風(fēng)機(jī)去除空氣罐中雜質(zhì)，構(gòu)建再生裝置，此裝置將作為混床及多介質(zhì)過(guò)濾器輔助器具，完成鍋爐水質(zhì)處理。

圖1 反滲透處理工藝流程圖

二、基于反滲透技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文將利用反滲透處理工藝，將多器具集中起來(lái)，構(gòu)建一套鍋爐水質(zhì)處理系統(tǒng)，以此消除鍋爐水中雜質(zhì)，經(jīng)過(guò)一系列處理，得到用戶用水，達(dá)到提高水資源利用率的目的。

（一）系統(tǒng)組成及原理

本系統(tǒng)由多介質(zhì)過(guò)濾器、添加混凝劑裝置、添加阻垢劑控制機(jī)制、保安過(guò)濾器、反滲透裝置、反滲透化學(xué)清洗機(jī)制、除二氧化碳器具、混床裝置、再生裝置九部分組成。

系統(tǒng)工作原理：利用混凝劑及多介質(zhì)過(guò)濾器去除鍋爐水中雜質(zhì)，通過(guò)添加阻垢劑控制鍋爐水狀態(tài)，避免水中生成水垢，經(jīng)過(guò)保安過(guò)濾器及反滲透化學(xué)清洗機(jī)制清洗濾除，去除鍋爐水中碳，在混床裝置、再生裝置作用下，濾除水中鹽，得到水質(zhì)干凈的用戶用水。

（二）系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

1.多介質(zhì)過(guò)濾器

該裝置主要用于去除原水中顆粒性雜質(zhì)，例如膠體、懸浮物等[4]。其中，無(wú)煙煤和石英砂是過(guò)濾器的核心成分，具有良好的濾除顆粒性雜質(zhì)的作用。經(jīng)過(guò)此裝置處理后的原水渾濁度有所降低，出水SDI低于3，符合反滲透進(jìn)水處理要求。

2.添加混凝劑裝置

聚合氯化鋁是此裝置的核心部分，不僅沉降速度快、工作效率高，而且不容易受到其他因素影響，具有較好的穩(wěn)定性。在水質(zhì)處理應(yīng)用中，能夠有效吸附顆粒物質(zhì)，濾除懸浮物[5]。

3.添加阻垢劑控制機(jī)制

系統(tǒng)下達(dá)壓力驅(qū)動(dòng)命令后，反滲透脫鹽裝置將純水與溶解性鹽分離開(kāi)來(lái)，在水中形成物質(zhì)分割界限，便于鹽水分離。濃水端容易形成水垢，所以向其中添加阻垢劑，延緩易結(jié)垢時(shí)間，為后續(xù)處理贏得更多時(shí)間，在物質(zhì)結(jié)垢前去除鹽，得到純凈用水。

4.保安過(guò)濾器

該裝置又稱精濾器，利用此裝置再次濾除原水中的懸浮物、膠體、顆粒等雜質(zhì)，為反滲透膜與高壓泵等裝置提供安全運(yùn)行環(huán)境，降低外界因素干擾，延長(zhǎng)使用壽命[6]。

5.反滲透裝置

本系統(tǒng)選取BW30-400/CPA3反滲透膜構(gòu)建反滲透裝置，在PLC控制下驅(qū)動(dòng)運(yùn)行。在實(shí)際應(yīng)用中，為了便于操作，添加自動(dòng)控制閥，用來(lái)操控反滲透裝置啟停。運(yùn)行期間，裝置自動(dòng)產(chǎn)水沖洗，無(wú)需使用時(shí)，將其浸泡于淡水中，保養(yǎng)滲透膜。

6.反滲透化學(xué)清洗機(jī)制

為了延長(zhǎng)滲透裝置使用壽命，本系統(tǒng)添加了清洗機(jī)制，定期清洗反滲透裝置。該機(jī)制由五部分組成，包括管件、儀表、過(guò)濾器、清洗水泵、清洗水箱[7]。

7.除二氧化碳器具

按照水質(zhì)處理要求，水中二氧化碳含量不得高于5mg/L。由于反滲透膜在氣體濾除方面性能較低，為了達(dá)到水質(zhì)氣體處理標(biāo)準(zhǔn)，本系統(tǒng)利用二氧化碳專屬濾除器加以處理，以此降低陰離子交換樹(shù)脂負(fù)荷，使其達(dá)到預(yù)期處理目標(biāo)。

8.混床裝置

該裝置在系統(tǒng)中起到陰離子與陽(yáng)離子交換作用，通過(guò)設(shè)置水質(zhì)硬度，借助混床處理，控制水質(zhì)陰離子與陽(yáng)離子分布狀態(tài)，從而達(dá)到控制水質(zhì)電導(dǎo)率的目的，生成硬度達(dá)標(biāo)的用水。

9.再生裝置

再生裝置是對(duì)原水濃度及流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的輔助裝置，利用酸霧吸收器、酸堿噴射器、酸堿儲(chǔ)蓄罐等裝置控制再生液，使得濃度及流量在某一區(qū)間范圍內(nèi)恒定。

三、系統(tǒng)在電站鍋爐水處理中的應(yīng)用研究

本文將水質(zhì)處理系統(tǒng)應(yīng)用到華能長(zhǎng)春熱電廠鍋爐水處理工程中進(jìn)行探究，通過(guò)觀察水處理效果，驗(yàn)證系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方案的可靠性。

（一）工程簡(jiǎn)介

華能長(zhǎng)春熱電廠鍋爐水處理工程是對(duì)電站鍋爐水雜質(zhì)及水垢等進(jìn)行處理，得到達(dá)標(biāo)用水的水質(zhì)處理工程。此工程水處理500m3/日，水質(zhì)要求較高，傳統(tǒng)的水質(zhì)處理方式無(wú)法滿足。本文將應(yīng)用反滲透系統(tǒng)，通過(guò)污垢濾除等一系列處理，凈化水源，使得水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

（二）預(yù)處理

取PH為6.9～7.1的鍋爐水原水，控制水溫范圍在20～25℃。利用多介質(zhì)過(guò)濾器和絮凝劑加藥裝置組建預(yù)處理裝置。利用此裝置對(duì)鍋爐水采取預(yù)處理，濾除顆粒狀雜質(zhì)，經(jīng)過(guò)多次連續(xù)沖洗，降低水濁度。

本次實(shí)踐應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，對(duì)系統(tǒng)預(yù)處理裝置進(jìn)行測(cè)試，經(jīng)過(guò)60天的測(cè)試觀察，裝置過(guò)濾強(qiáng)度滿足處理需求，反洗強(qiáng)度為14L/（s·m2）。對(duì)于氣體的反洗，強(qiáng)度達(dá)到了17L/（s·m2），膨脹高度大約為50%，具有較高過(guò)濾性能。

（三）電站鍋爐水處理

將經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的反滲透系統(tǒng)搭建于電站鍋爐水處理環(huán)境中，設(shè)置反滲透膜元件通量為22.4L/（s·m2），出水與進(jìn)水壓差為0.1MPa，阻垢劑添加量為4mg/L，運(yùn)行水質(zhì)處理系統(tǒng)5天，對(duì)電站鍋爐水進(jìn)行處理，結(jié)果如表1所示。

通過(guò)觀察表1中的數(shù)據(jù)可知，在反滲透系統(tǒng)控制下，鍋爐水脫鹽率在97.5%以上，滿足鍋爐水處理要求。

（四）工程效益分析

本文設(shè)計(jì)的鍋爐水處理系統(tǒng)成本為3.52元/m3。其中，折舊費(fèi)1.90元 /m3，藥劑費(fèi)0.22元 /m3，人工費(fèi)0.41元/m3，電費(fèi)0.99元/m3。在整個(gè)工程水質(zhì)處理中，系統(tǒng)損耗電量費(fèi)用和設(shè)備折舊費(fèi)用較高，減少了藥劑使用量，按照日處理鍋爐水500m3計(jì)算，日耗費(fèi)用1760元。而傳統(tǒng)鍋爐水處理裝置日耗費(fèi)用在2000元以上，并且污水處理超標(biāo)情況頻繁出現(xiàn)，不利于環(huán)境保護(hù)。所以，無(wú)論是費(fèi)用消耗，還是環(huán)境保護(hù)，本文設(shè)計(jì)的反滲透系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)更大一些，符合電站鍋爐水處理要求。

四、總結(jié)

本文圍繞電站鍋爐水質(zhì)處理問(wèn)題展開(kāi)研究，基于反滲透工藝原理，構(gòu)建反滲透水質(zhì)處理系統(tǒng)。以華能長(zhǎng)春熱電廠鍋爐水處理工程為例，經(jīng)過(guò)預(yù)處理后投入使用。應(yīng)用結(jié)果表明，鍋爐水脫鹽率在97.5%以上，可以有效去除鍋爐水中的雜質(zhì)，生成用戶用水。與傳統(tǒng)鍋爐水處理裝置相比，反滲透系統(tǒng)裝置成本更低，對(duì)提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有所幫助。

表1 反滲透系統(tǒng)鍋爐水處理數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表