化学制水处理系统制水工艺研究与节能实践

刘莉莉（内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司，内蒙古 赤峰 025350）

为了实现电力产业的集约化发展，实现减少成本、提高效率、降低污染等要求，我国陆续关停、合并了一些中小型发电厂，尤其是以煤炭资源为主要动力的火力发电企业；大型火力发电机组的不断出现，不仅对电厂原本的生产格局提出了改进要求，同样对配套的生产系统提出了升级要求，而这其中化学制水处理系统尤为突出，不仅在技术上更加复杂化，同时在控制工艺方面提出了新的要求。

1 化学制水处理系统制水工艺概述

现阶段，我国的电厂化学制水处理系统中主要是依据锅炉压力划分参数规格的。火电企业中锅炉一般划分为低压、中压、高压、超高压、亚临界、高临界六个等级。锅炉压力等级不同，化学制水处理工艺规格也不同；一般来说，在电厂锅炉的水质控制方面，工作压力越高对水质的要求也越高。

电厂生产过程中加强对水质的监控，其目的是为了防止锅炉发生不良影响，如：水中的杂质形成的结垢、电离子腐蚀等。消除这些不利因素有利于提高汽轮机的安全运行，减少锅炉的排放损失，提升电厂的效益。

参考工作压力的影响，在不同的阶段化学制水处理系统采取的手段也是不同的，如低压锅炉中主要采取水质软化的处理，而中压锅炉（部分高压锅炉）主要采用的是弱化离子交换的手段，包括脱碱、除盐等，需要用到一些化学试剂。在一些更高压力作业的锅炉中，除了使用化学手段之外，还有一些辅助的工艺手段，用来调节水质的pH值。

2 电厂化学制水处理系统的运行问题及分析

一般电厂的化学制水处理系统经过长时间运行以后，所出现的问题有如下几种：

2.1 除盐系统效能降低。新投入的化学制水处理系统的除盐工作周期为8-10小时，运行1000天之后，除盐工作周期普遍降低60%-70%，甚至更低（2-3小时）。

2.2 树脂的破碎现象出现频繁，长期投入使用之后，树脂的机械强度降低，性能变差，工作交换容量也减小。

2.3 化学制水成本开始上升，1000天后每顿制水的成本上升200%。

2.4 酸碱性调控难度增加，排放出来的废水所含有的有害物质浓度提升，对环境的污染性加大。

2.5 其他影响因素。如连续使用设备进行制水，导致整个体系的劳动强度提升，突发性事故等。

在以上存在的问题中，一些负面因素随着电厂设备和生产能力的升级，逐渐地被削弱或者消除，但另外一些负面因素已经成为了主要的问题趋势，例如除盐过程中出现的酸碱消耗，工作压力越大，影响越大。

以下重点针对酸碱消耗进行分析。

首先，造成化学制水处理系统中酸碱消耗过高的原因来源于水质。电厂化学制水中采用的水源多以地表水（节约成本），地表水的成分复杂，混杂雨水、生活污水等，其中的无机物、金属离子、盐分的含量较高。一旦在化学制水过程中与树脂形成反应，就会导致树脂自身的性能劣化。因此，大型电厂在水源选择上，总和保护生态环境的基础上要选择优质水源。

其次，树脂例子交换过程中，由于杂质污染会逐渐丧失置换作用，影响再生效率，进一步降低了制水周期。

再次，人工操作也是造成电厂化学制水发生不稳定的主要因素。现代大型电厂中要尽量减少人工干预，防止以经验作为参考的做法，严格按照科学的数据来进行计算。

3 化学制水处理系统制水工艺选择

我国电厂所采用的化学制水处理系统制水工艺主要有三种，分别是：离子交换方式、反渗透混床方式、EDI方式。

3.1 离子交换方式

离子交换方式是早期电厂作业中较为常用的一种工艺。在预处理设备中注入原水（通常来源为地下水），经过原水加压泵、多介质过滤器、活性炭过滤器等装置，消除掉大量的无机物和杂质，最终获得软水。

为了确保软水满足一定压力工作条件，需要再次经过更为精密的过滤器，包括阴/阳树脂过滤床和微孔过滤器，最终获得需要的水质。

3.2 反渗透混床方式

反渗透混床方式对水质的要求不是很严格，自来水管道即可以作为水源。

通过元水泵的工作之后，开始加入絮凝沉淀化学剂，经过一段时间的反应导入机械过滤装置；机械过滤装置的层级根据需要进行安排，随后进入活性炭过滤。以上完成了第一步的净化需求。

将得到的软水导入阻垢加药反应容器，利用高压水泵抽入反渗透装置，随即进入混床设备，这一阶段耗时较长，也会用到精密过滤器和除盐试剂。

3.3 EDI方式

EDI方式的关键是匹配了电去离子装置，不需要用酸碱进行调节即可生产超纯水。原水经过一系列的过滤设备之后变成软水，随后软水经过一级反渗透机作业进入EDI系统。

综上所述，结合我国电厂发展的实际需要，EDI工艺是最具有发展前景的。这种工艺不仅减缓了制水流程，提高了工作效率，同时对环境的影响很小。

[1]张春生.DCS控制系统在电厂化学水处理过程中的应用和研究[D].华北电力大学,2011.

[2]张春生,李岩,赵继阳,朱存旭.电厂化学水处理DCS的应用与研究[J].应用能源技术,2011,05:1-5.