原水水质变化对除盐水站的影响

焦小花

【摘 要】随着我国火电装机容量飞速增长，亚临界、超临界、超超临界机组成为主力机组，热力系统压力、温度等级逐步提升。为防止热力系统腐蚀、结垢、积盐，影响效率甚至发生爆管等恶性事故，化学监督对除盐水要求越来越高。原水水质变化对除盐水站离子交换器的前置系统的影响非常明显，会对膜组件造成不可逆的损坏，缩短过滤器运行周期，降低除盐水品质，危及热力系统安全运行。

【关键词】火力发电；化学水处理；膜过滤；离子交换

随着我国火电技术的快速发展，火电装机容量飞速增长。热力系统压力、温度等级和容量逐步提升，对过热器、汽包、水冷壁、省煤器等高温高压区的金属强度和晶相组织稳定性要求越来越高；同时，汽轮机对过热蒸汽和再热蒸汽的品质要求越来越高，少量携带盐分就可能在主气门、高中压缸积盐，导致效率下降或者重大安全事故；另外，精密部件的大量运用，也对热力系统水汽品质的要求越来越高。

火力发电厂热力系统中，水汽质量的品质是影响火电机组热力设备安全、经济运行的重要因素之一。水汽品质劣化将直接导致：（1）热力设备结垢：进入热力系统的除盐水不合格，长时间运行会在受热面上结垢，尤其是热负荷最高的锅炉炉管、水冷壁等部位最容易结垢.结垢对热力系统的安全、经济运行存在着巨大的危害。由于水垢的导热性能比金属差的多，结垢部位局部高温，导致金属强度下降，最终产生局部変形、鼓包、甚至引起锅炉爆管等严重事故。并且会增加煤耗，在凝汽器内结垢会降低真空，影响轮机热效率和出力下降；（2）热力设备腐蚀：火力发电厂汽水品质劣化，热力系统的给水管道、高低加、省煤器、水冷壁、过热器、凝汽器等部位都极易发生金属腐蚀。腐蚀不仅会缩短设备使用寿命，还会因腐蚀导致管壁变薄，发生四管泄漏、爆管等危害。同时腐蚀产物进入水中，进一步劣化汽水品质，蒸汽品质的恶化会加剧受热面的结垢，结成的水垢又会加速炉管腐蚀，形成一个恶性循环；（3）热力设备积盐：水汽品质的劣化会造成蒸汽对盐分的溶解携带和机械携带，盐分会随蒸汽大部分沉积在过热器、汽轮机各个部位。过热器积盐会造成过热器管壁局部过热、变形鼓包甚至爆管；汽轮机积盐会大大降低轮机效率，积盐严重时还会使推力轴承负荷增大，隔板弯曲，造成非停。

为防止热力系统的化学危害，除盐水的品质越来越受到高度的重视，如何保证除盐水站平稳运行成为当下火电厂研究的重要课题之一。

1 原水水质变化对过滤器的影响及调整

原水水质变化对多介质过滤器及盘式过滤器的主要影响为为淤泥、杂质对滤孔或者碟片通道的物理性堵塞，降低通量；有机物容易滋生菌群，导致滤料板结、对滤料造成不可逆的污染。

（1）多介质过滤器滤孔通道部分污堵会造成偏流，并且增加过滤器的压力，容易造成滤层破裂。原水中包含的油污，截留在过滤器内，无法彻底反洗干净，反洗后残余部分吸附在滤料表面，是导致滤料板结的主要原因。

（2）原水中携带淤泥和有机物，容易沉积在盘滤的滤元通道，尤其是滤片沟槽棱边交叉位置易形成坏点，导致通流量急剧下降，产水量降低。另外，油污等有机物会跟淤泥、机械杂质一起形成联合污堵，形成的污堵物很难通过正常的反冲洗清洗干净，会形成周期性的恶性循环，缩短运行周期，并导致产水品质恶化。

（3）原水水质变化对预处理过滤器的影响主要有以下几点：缩短运行周期、降低周期制水量和单位产水量；对多介质过滤器的滤料及盘滤碟片造成不可逆的污染或板结，无法通过反洗恢复原有性能；产水品质恶化，主要表现为有机物、电导、悬浮物超标，影响下一级的正常运行。

若原水中杂质、淤泥、有机物的含量升高，对预处理的影响特别明显，有条件的情况下，首先应考虑切换备用水源，彻底排除污染源后再投入运行。如无法更换合格的水源，应根据以下情况采取必要的措施：

如果水源永久性劣化，应根据原水水质变化情况，考虑增设水处理设施：a、增设机械澄清池，通过絮凝、凝聚去除机械杂质和淤泥；b、增设曝气池，通过投加菌群和曝气，抑制菌群和微生物的滋生，降低COD；c、增设高效活性炭过滤器去除原水中的有机物。

2 原水水质变化对超滤、反渗透的影响及调整

原水水质变化对超滤、反渗透的影响主要表现为有机物、金属氧化物、胶体、微生物污染，膜上结垢污堵等因素。

1）如果原水中高分子有机物较多，大多数会附着在膜表面上使负荷逐渐增大，导致膜两侧压差增高。有机物对膜的污染大部分是不可逆的，无法通过在线化学清洗恢复性能，导致脱盐率、回收率下降，段间压差上升，加剧膜的损坏速率。除了有机物污染之外，Mn、Fe、Cu、Zn等金属离子尤其是氧化铁对膜的污染是最为常见的，会造成不可逆的金属污染。

2）胶体污染主要是由于反渗透进水SDI值不合格，胶体颗粒进入反渗透系统，附着在膜表面，影响膜的透过性，降低产水量。原水中如果含有较多的微生物、细菌，微生物和细菌会吸附在膜表面滋生、繁殖引起膜表面改性，进一步加速对微生物和细菌的吸收速度，造成膜寿命缩短，膜结垢完整性被破坏。由于微生物、胶体污染对膜的改性和破坏分子结构，是对膜彻底的损坏，其破坏程度比胶体污染和膜上结垢更为严重。

3）超滤、反渗透均利用膜的特性进行物理过滤，由于膜比较脆弱，加之过滤孔隙为微米级的滤孔，应尽量避免发生污染，做好预控工作：

（1）加强预处理工作，降低进水中金属离子、有机物、胶体等的含量；（2）加强定期冲洗和加酸、加碱清洗的周期，调整杀菌剂的用量；（3）严格控制SDI值合格运行；（4）适当增加缓蚀剂用量，降低反渗透回收率，可预防反渗透膜浓水侧结垢。

3 原水水质变化对离子交换器的影响及调整

原水水质变化对离子交换器的影响主要为降低周期制水量和树脂污染两个方面。

1）原水中突然增加的离子，会加重一级复床的负荷，导致离子交换器运行层快速下降，保护层被击穿的可能性大幅增加，最先漏出的是低价位阴、阳离子。最终会增加混合离子交换器的负荷，缩短运行周期、降低周期制水量。

2）原水水质变化对树脂的污染形式为有机物污染和金属污染：（1）有机物会结合树脂活性基团、或者使树脂的强碱活性基团性能降低；（2）高价阳离子会导致树脂快速降解，如Fe3+、Al3+等离子会与树脂的交换活性基团结合成牢固的分子结构，由于这些高价金属离子的交换势能高，导致树脂失去作用，丧失交换功能。

3）原水水质发生变化，应加强预处理和膜过滤来保证产水品质，尽可能降低淡水的含盐量，从源头上规避淡水含盐量高的问题。

树脂受金属或者有机物污染后，很难通过再生恢复其性能，若水质发生变化，应加强对树脂的监测，若确定树脂已受污染，应尽快复苏处理。

火电厂除盐水站工艺流程为一个链状过程，一环紧扣一环，经过多级的物理、化学除盐，产生合格的除盐水。原水水质变化，对除盐水站的影响从过滤器的板结、污堵，到膜组件的污染、结垢，离子交换树脂的降解、变质等危害，都会影响到下一级并形成恶性循环。首先应做好源头控制工作，做好预控，防止水质劣化影响制水设备。如果确实因不可控因素导致原水水质变化，应立即采取有效措施，逐级控制，并尽快恢复原水水质。若原水水质长期劣化，应重新设计优化制水系统，增加响应的处理设施，避免除盐水质劣化影响到热力系统的安全运行。

【参考文献】

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