循环水除氟技术在火力发电厂中的应用

循环水除氟技术在火力发电厂中的应用

王亮

滨州绿能热电有限公司

摘要：火力发电厂中循环水流道流态特征对循环水泵的能量特性、经济性、安全性和可靠性影响显著。循环水流道内回流、偏流、旋涡和脱流等不良流态会导致水泵机组发生振动、汽蚀破坏，影响循环水泵的经济性能。循环水泵的水力性能与循环水流道设计有着密切的关系，循环水流道的设计对于火电厂的运行至关重要。

关键词：循环水除氟技术；火力发电厂；应用

引言

随着世界经济的高速发展与人口数量的增长，水资源的短缺和水环境的恶化日益明显，水资源的短缺已成为制约经济发展和阻碍人们生活质量提高的主要问题。在解决这一问题的过程中，水资源的回用已成为必须考虑的关键问题。火力发电厂用水一直在工业企业用水中占有较大的份额，水资源的短缺制约了火力发电企业的发展，开发城市中水回用就成了解决这一问题的关键。

1电厂生产用水的分类

为保证锅炉运行安全，在日常生产活动中，应了解水质情况，明确电厂生产用水的种类，具体如下：1）生水，这是一种没有经过处理的天然水，在电厂中可作为制取锅炉补给水的水源，还可以作为消防水使用。2）锅炉补给水，这是生水经过净化处理后，负责对热力系统进行水源补充的水，由于净化方式不同，锅炉补给水也会有不同的形式，比如软化水或者蒸馏水。3）凝结水，即汽轮机做功后经过蒸汽凝结形成的水。4）疏水，蒸汽管道与用气设备经过蒸汽凝结形成的水，它与凝结水不同是因为形成的位置不同，且疏水最重要汇集到疏水箱。5）返回凝结水，即供热之后回收的凝结水，其中包含热网加热器凝结水与生产蒸汽凝结水两种。6）给水，即被送往锅炉内的水，一般情况下，电厂内发电机给水主要有凝结水与补给水两种情况。

2电厂化学水处理的重要意义

在社会发展的新时期，工业发展速度不断加快，为人们的生活带来了诸多方面的便利，但是需要注意的是，也存在一些不良方面的影响。其中，电厂所存在的问题比较明显。对于电厂而言，在其正常运行过程中，需要保证各种类型设备的正常工作。在电厂循环系统中，如果所应用的水质量较差，没有达到相关的要求，会在很大程度上加大对设备的损耗，进而影响设备的正常运行。比如，如果水的纯净度较低，在没有达到相关标准的情况下，直接将其引入到锅炉中，在经过一定的时间之后，通过对锅炉内部的观察，可以看到会出现比较明显的水垢，如果时间越长，水垢情况也会相应的越严重。由于水垢的导热性能较差，在高温压力下，比较容易出现问题，轻则可能会导致锅炉管道出现变形的情况，重则会导致管道直接炸裂。一旦管道发生炸裂，所带来的损失将会更加严重。另外，在化学水处理技术水平较低的情况下，不管是在设备运行过程中，还是在设备维护环节，都需要消耗大量的费用。比如，如果所应用的净水系统性能较差，会导致水的纯净度较低，与汽轮机凝汽器发生反应之后，会产生大量的水垢，导致内部的空气含量较高，直接对设备的运行造成影响。

3改造技术要求

根据DLT261-2012《火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则》的第6.4.6.1机组公用控制系统可靠性评估中关于循环水泵控制的要求：①采用母管制的循环水系统、空气冷却系统的冷却水泵、宜用空气压缩机及辅助蒸汽等重要公用系统（或扩大单元系统），宜安单元或分组纳入单元机组DCS中。不宜分开的控制系统可配置在公用DCS中，但不宜集中在一对控制器上；②每台机组的两台循环水泵，宜分别配置在两对不同的控制器中；③不同单元机组对同一个公用系统设备进行操作时，应设置优先级并增加闭锁功能，确保在任何情况下只能有1个单元机组对公用设备进行操作；④循环水泵房设备控制系统设、检修维护，应充分考虑温度、湿度、防尘、防电磁干扰、防腐蚀等因素的影响，应选用高可靠性的监控设备与装置，并配套完善的防护设施；按危险分散的原则，单元机组循环水泵控制应配置独立的控制器进行控制，并合理分配循环水泵房DO通道，使1块DO模件仅控制1台循环水泵；具有现场控制装置的循环蝶阀，其DCS控制指令应采用短脉冲信号。

4循环水除氟技术在火力发电厂中的应用

4.1凝结水处理

目前，国内大部分发电机组都配有凝结水处理设备，主要配置除铁器+混床、前置过滤器+混床、凝结水再生系统，凝结水处理系统的主要原理是在机组的启停过程中，会将金属腐蚀同时带入水中的盐分。为确保机组中水汽的质量，缩短机组启动所用的时间，增加热力系统酸洗的时间间隔，满足电厂的水质要求，主要以进口为主，现有应用最多的是高塔分离和锥底分离，但目前真正能够实现长期的氨化运行的设备并不多，由于需要满足环保需求，电厂在生产的过程中，无论是在经济上还是在环保上，精处理系统的发展主要是实现氨化运行，此方式为首选方式。根据现在的场地使用情况，设备布置更加合理，需要更充分地考虑空间优化，同时工艺得到更进一步的优化配置，从投资角度来看，对电厂原有设备系统需要充分利用，也便于对设备的集中管理，程控装置和再生装置都适合安装在锅炉补给水侧。

4.2提升水质常规化验仪器的智能化水平

高精度仪器与设备是水质化验的重要内容。对于发电厂水质的常规化验工作来说，智能化程度较高的设备可以提升化验质量，在化验中不断引进智能化化验仪器，提高化验工作的技术含量，从而强化水质化验结果的准确性。锅炉水质化验工作中，在锅炉水蒸气或者水源中取样，从某个样品中是无法反映水的质量情况，所以取样操作时应选择几种样品，重复取样，并在不同时间段进行。在选用智能化仪器设备的同时，还应完善仪器校验制度。新购入的仪器应由使用者直接参与，并在技术负责人和监督管理者的共同参与下完成仪器安装与调试工作。调试后的仪器初期试验合格，获得合格证后才能正式使用。检定之后，根据不同情况分别提升绿色、黄色、红色的标志，其中绿色代表仪器合格，黄色代表仪器可以使用，红色代表仪器停用。实施监督检测工作时，只可以使用合格和准用的仪器。检测人员应严格按说明书或操作规程进行操作，避免不必要的仪器设备损坏。

4.3循环水处埋

循环水是建龙包钢万腾生产中主要耗水项目，水源一般为中水和地表水，在北方地区，地表水资源比较不足，因此建龙包钢万腾生产中大多采用的是中水。笔者公司在使用循环水的过程中，已经提出提高循环冷却水系统的浓缩倍率是减少循环水耗损的主要途径。建龙包钢万腾之前沿用的循环水处理的浓缩倍率一般是≤2的，通过向循环水系统中加入有机阻垢剂、杀菌灭藻剂、缓蚀剂等多种药剂，同时根据各分厂的循环水水质用综合处理工艺来提高循环水的浓缩倍率，效果明显，循环水的浓缩倍率也大幅度提高，这是循环水处理技术的核心。充分对循环水进行有效利用，不仅能够有效地解决厂区的污染问题，而且也减少了废水的排放。所以，当前形式对于我国来讲，积极研究冷却水的循环利用和保证水的质量的稳定技术是相当关键的。目前，在循环水浓缩倍率方面我国与发达国家还存在着一定的差距，所以应该大力研究循环水浓缩倍率技术，提高循环水的重复利用，减少循环水对环境的二次污染。

4.4电除盐技术

用电除盐技术进行电厂化学水处理工作时，主要是以电厂液质中所含离子自身所携带电荷性质、分子大小的利用为出发点，之后受附加电场作用影响来进行处理。这一过程的主要推动力是电位差，以膜的选择透过性这一特征应用为立足点，有效分离溶液中的电解质和离子。相关工作人员处理电厂化学水的过程中应用电除盐技术时，是以离子交换膜为主要依靠来开展处理操作。从离子交换膜方面进行分析，其主要包含的部分为以下两方面：第一，阴膜，阴膜仅允许通过的为阴离子，而阳离子的通过会遭到阻碍；第二，阳膜，与阴膜相比来说，阳膜允许通过的只有阳离子，而阴离子的通过则会遭到阻碍。在电厂化学水处理过程应用电除盐技术，能够使溶液中的杂质离子分离更快、更好、更有效地开展，不仅能够保障水的电导率与锅炉补给水要求相符，同时也能确保深层脱盐的目标有效实现，切实弥补离子交换树脂不能连续使用的这一不足。

4.5适度氧化沉淀废水深度处理

系统说明中水经过３个管道混合器分别加人浓硫酸、硫酸亚铁、双氧水进人１号ＭＯＰ反应器，下部进水上部出水；再进人２号ＭＯＰ反应器，下部进水上部出水。ＭＯＰ反应器中配置８根磁棒与催化剂，反应时间为３０ｍｉｎ／个。用浓硫酸调节ｐＨ值为４．５￣５．０，在此酸性条件下，双氧水与硫酸亚铁反应生成的羟基自由基为强氧化剂。中水中有机物ＣＯＤ与氧化剂羟基自由基、磁化铁离子反应生成羧基化铁沉淀物。持续反应罐底部配有鼓风起搅拌作用，水从上部进人下部出水，停留时间为１ｈ／个。中和混凝反应池底部配有鼓风起搅拌作用，１号中和混凝反应池中加人硫酸招，起到混凝作用；２号中和混凝反应池中加人消石灰，起到调节ｐＨ值到８．５￣９．５的作用；３号中和混凝反应池中加人阴离子聚丙烯酰胺ＰＡＭ（ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅ）助凝剂，起到去除悬浮物的作用，阴离子ＰＡＭ助凝剂只在碱性条件下发挥作用；停留时间为１０ｍｉｎ／个。斜板澄清池从结构上分为２个区域，即清水区和沉淀区。然后由中心传动刮泥机刮人集泥斗，再通过排泥阀静压排至泥水调节池。泥水调节池设置泥水提升栗，提升泥水至污泥浓缩机进行泥水浓缩，然后由污泥提升栗栗至离心脱水机，进行泥水分离。

4.6反渗透技术

在全膜分离技术中，较为重要的构成部分就是反渗透技术，反渗透技术具备的优势十分突出，即脱盐率高、回收率高、良好经济性、不会产生污染、可简便操作等，所以深受人们青睐。反渗透技术主要是在一定压力下，以反渗透膜能透过部分离子物质或小分子物质、主要能透过水分子，其他大分子、离子均无法透过这一特性的利用为出发点，确保有效达到电厂化学水处理目标。而这一过程作为该技术主要推动力的是膜两侧的压力，使原水在流动过程中，通过膜两侧高压，瞬间压缩使小于膜空隙的分子、离子透过反渗透膜，形成产水；而重金属离子及其他大分子阴阳离子均被隔离在膜外部，随着水流进入下一级加压渗透，最终形成含盐量高的浓水。因反渗透技术能将原水中所有的大离子截留，甚至可以说该技术仅能够让水资源透过膜，脱去原水中97%以上的阴阳离子，极大程度地降低了后续阴阳离子床及混床的工作压力，延长了二级除盐系统的使用周期，提高了锅炉补给水水质指标，所以电厂相关工作人员可基于反渗透法的应用，有效去除电厂化学水溶液中的可溶性金属盐及有机物、胶体粒子等物质。

4.7混凝沉淀及过滤

针对含煤废水，以采用较多的混凝+沉淀+过滤处理工艺为例进行探讨。传统加药絮凝沉淀工艺是指通过添加药剂使水中的悬浮物得到絮凝并能够沉淀的过程，常规的药剂多为铝盐和铁盐。煤水经混凝沉淀后，往往也很难达到回用水水质标准。为实现该回用水水质要求，在末端需要进行过滤处理。当含煤废水经过过滤后，粒径在5μm以上的颗粒基本被截流，确保了出水水质。过滤后的水进入回用清水池或达标排放。在回用清水池上设置变频恒压供水或气压稳压供水系统，解决各用水点用水的不均衡性和间歇性问题，实现了废水回用各用水点水量与压力不同的要求。

4.8锅炉给水处理技术

在运用氧化总挥发性处理方法时，简单来说，其主要是指在不向水中加入任何的氧清除剂，并且只加入一定量的氨。与此同时，通过对水质的了解可以发现，主要是为弱碱性的状态。为了对铁的腐蚀速度进行控制，可以通过对系统的设置，使供给水的pH值增加来达到目的。在运用这种处理方式时，可以使供水系统中的流动加速腐蚀（FAC）现象得到缓解，在某些情况下，甚至可以完全消除这种现象，还可以使水中铁元素的含量大大降低，避免管壁在短时间内再次出现结垢的情况。因此，清理锅炉的时间也会相应的到延长。除此之外，不管是水中的酸度还是碱度，都可以得到不同程度的降低，冷凝水处理混床的操作时间也会得到大大延长。虽然此项技术的应用优势比较明显，但是与其他技术相比，这种处理方式对于水质的要求较高，如果没有水处理设备，则不能完成相应的处理工作。现阶段，通过对大部分电厂的了解发现，在对炉水进行处理时，主要运用的是氨与联氨的挥发性技术。此项技术比较容易受到水质的影响，只有在水质足够稳定时，才能够正常使用。还需要重点注意的是，联氨的毒性较强，有学者进行研究之后提出，此项物质的运用存在一定的危险，经过长时间的运用后，存在致癌的危险。尤其是在具体操作过程中，如果操作不当或稍有不慎，导致这种物质溅到皮肤上，很有可能会被皮肤吸入，进而影响人的健康。从联氨的特点来看，其还具有较强的挥发性，在运输时难度较大。但是从目前这种物质的使用情况来看，不管是在国外，还是在国内，这种物质一直在被运用。由此可见，需要对加氧技术的应用引起重视，对以往的除氧剂处理方式进行不断更新，从而使氧化还原工作能够更加合理进行，进而在温度较低的环境下，在运用联氨时，可以产生保护层，从而使腐蚀程度能够降低。

4.9锅炉给水处理

通过氨的挥发特性对新建机组的锅炉给水进行处理，目前建龙包钢万腾在锅炉给水上的处理采用除氧剂和除氧器的方法来进行处理，这种处理方式也是相对成熟的，国外其他发展中国家通过氧化还原反应，在外表形成一层保护膜，保护膜起到防腐作用，这种方式在低温下也能形成保护膜，降低了药品的使用量，延长了清洗周期，降低了运行成本。此种方法需要高度分离的给水，但是我国还没有试验成功，不能普及到生产中，因此我国还需再加强学习，对现有技术进行不断改进。

结束语

为了加大社会经济发展对电力产业的重视程度，工业锅炉作为发电机组的组成部分，锅炉的运行状态将会对电厂发展产生至关重要的影响。保证锅炉稳定运行，首先要重视锅炉水质，通过水质化验了解水质溶解氧含量、水质酸碱度以及水质硬度，加强水质软化处理，掌握不同的水质化验方法，完善化验室管理制度，保证水质化验质量，维护锅炉的稳定与安全运行。

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