简析电站锅炉补给水一级除盐方法

汤舟虹

（大唐华银金竹山火力发电分公司)

简析电站锅炉补给水一级除盐方法

汤舟虹*

（大唐华银金竹山火力发电分公司)

电站锅炉补给水除盐是保证机组安全、稳定、连续、高效运行的重要手段之一。以电站锅炉补给水一级除盐技术为研究对象，分析了离子交换法、反渗透法、电渗析法的发展历史、工作原理、优缺点等，并对比其经济性，探讨其适宜的原水含盐浓度。对新建电站锅炉补给水一级除盐方法的选择提出了建议。

电站锅炉 一级除盐 离子交换法 反渗透法 电渗析法 补给水

0 前言

水是锅炉进行热传导的重要工质，电站锅炉各部件对水质中的含盐量要求较为严格，如含盐量过高，极易造成排污增多、热力设备 （水侧金属表面）结垢、腐蚀以及过热器和汽轮机内部积盐等问题，严重时甚至造成机组事故停机。因此补给水在进入锅炉前，必须进行除盐处理。电站锅炉补给水一级除盐方法较多，除常规的混凝、沉淀、过滤外，目前较为常见的一级除盐技术主要有离子交换法、反渗透法、电渗析法等。本文旨在剖析以上三种方法的发展历史、基本原理、优缺点，比较各自的适用范围、经济特性等，为新建电站锅炉补给水一级除盐水处理方法的选择提供参考意见。

1 离子交换法

离子交换法始于19世纪中叶，在20世纪40年代得到了极大的发展。上世纪，国内电站锅炉绝大多数采用离子交换法作为补给水一级除盐方法。它利用离子交换剂和水溶液中可交换的离子间发生符合某物质的量规则的可逆性交换，分离出特定离子，达到除盐的目的。可用于离子交换法的化学试剂品种很多，使用最普遍的是阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，简称 “阳树脂”和 “阴树脂”[1]。整个脱盐过程是由H＋交换Na＋、Ca2＋等金属阳离子，OH-交换Cl-、SO42-等阴离子，交换下的 H＋和OH-结合生成水，从而达到去除盐分、改善水质的目的。

对于锅炉补给水一级除盐制备工艺而言，采用该技术的工作流程为：原水—预处理—阳离子交换床—阴离子交换床—阴阳离子混床—精处理—锅炉补给水。在实际运行中，往往采用动态离子交换方式，即以一定体积的原水、以一定的速度通过离子交换剂进行离子交换。

离子交换法操作复杂、运行费用高、自动化程度低。从机理而言，该方法需要大量酸碱等化学试剂用于维持离子交换再生，并产生大量的废再生液，其排放将严重污染环境。在环保要求日趋严格的当下，离子交换法的应用已越来越受到限制。

2 反渗透法

自上世纪70年代末开始，我国已逐步在电厂水处理中引进反渗透法。其基本原理如下：在某种驱动力的作用下，利用特定膜材料的透过性能，实现对水中的离子、分子和杂质的分离，从而获得满足一定品质需求的水源。对于锅炉补给水一级除盐制备工艺而言，利用该技术进行一级除盐，其工作流程为：原水—预处理—一级反渗透—二级反渗透—精处理—锅炉补给水。

早期的反渗透法一般遵循 “预处理—一级反渗透—二级反渗透”的工艺流程。随着技术的发展，目前新型的膜技术中普遍采用超滤 (UF)和微滤(MF)技术代替传统的预处理过程。据文献介绍，利用这种 “超滤 （MF）/微滤 （UF） —一级反渗透—二级反渗透”的全膜工艺进行除盐，其出水硬度、活性硅、电导率等参数均可满足电厂超高压、亚临界锅炉补给水的水质要求[2]。

尽管目前国内膜产品普遍存在使用寿命短、初始投资大、占地面积广等诸多问题，但就发展前景而言，利用反渗透法进行电厂锅炉补给水一级除盐水处理，无需额外添加酸、碱等化学试剂，具有安全、方便、无污染等优点，是减缓资源利用、减少能源消耗和保护环境的一项重要新技术。该法必将成为我国未来电厂水处理技术的发展热点之一。

3 电渗析法

电渗析法是20世纪50年代发展起来的一种新型水处理技术，该法最初用于海水淡化，经多年发展，目前已广泛应用于电力、化工、冶金等行业。电渗析法在处理含盐量浓度较高（500～30 000 mg/L）的原水时，效果尤为突出，具有极高的性价比。

电渗析技术同样是膜分离技术的一种。它将阴、阳离子交换膜交替排列于正负电极之间，利用离子交换膜对溶液中离子的选择透过性 （阴、阳离子交换膜只允许相同极性的离子通过），在外加直流电场作用下，水中离子作定向迁移，使一部分溶液中的离子迁移到另一部分溶液中去，从而达到浓缩、纯化、分离的目的。

对于锅炉补给水一级除盐制备工艺而言，利用该技术进行一级除盐，其工作流程为：原水—预处理—电渗析—软化 （脱碱）—精处理—锅炉补给水。就其工作方式而言，通常采用立式倒极电渗析法，即根据电渗析原理，每隔一定时间 （一般为15～20 min），正负电极极性相互倒换，自动清洗离子交换膜和电极表面形成的金属盐垢，以确保离子交换膜工作效率的长期稳定。采用立式结构可有效防止电渗析器漏水，腐蚀电极接线端子。据文献报道，采用该结构的电渗析设备在每三个月拆洗一次的基础上，可至少稳定运行半年[3]。在电厂中，电渗析技术除可用于制备锅炉补给水外，还可用于对水膜除尘器后循环水中主要有害物SO2-x进行处理，以减少二次污染及管道的腐蚀，提高水的循环使用率[4]。

电渗析法因其具有能耗低、应用灵活、操作方便、工艺洁净、回收率高和使用寿命长等明显优势，在未来具有较大的发展空间。而与此同时，制约电渗析技术的瓶颈则是离子交换膜的污染问题及高昂的初投资、维护费用。

4 三种方法的经济性比较

离子交换法、反渗透法和电渗析法均具有各自的优缺点，其适用的范围也不尽相同。表1为三种方法的经济性比较。

从表1可知，离子交换法初投资较低，日常维护费用主要集中在购置酸、碱溶液上，适合处理低含盐量的原水。而当其处理高含盐量的原水时，则需消耗大量的酸、碱溶液，这将势必增加其使用费用及废弃液的排放量，故其经济性、环保性较差。反渗透法、电渗析法的初投资较大，日常维护费用主要集中于膜组件、零配件的更换，因此其更适宜用于处理高含盐量的原水。目前，我国膜系统专家正致力于研究无污染、使用寿命长的新型膜材料，这将使得反渗透法、电渗析法具有更为广阔的发展前景。

表1 离子交换法、反渗透法和电渗析法经济性比较

5 总结

本文针对电站锅炉补给水一级除盐技术进行研究，总结了常见的离子交换法、反渗透法和电渗析法的发展背景、工作原理，分析了各方法的优缺点，比较了其经济性、环保性。结果表明，处理低含盐量原水时，离子交换法更为经济，处理高含盐量原水时，可考虑反渗透法、电渗析法。也可根据电厂自身水源特点，选择两种或两种以上的一级除盐方法进行组合，但这势必将增加整个系统的复杂性。

在实际使用过程中，很多电厂采用离子交换法＋反渗透法或反渗透法＋电渗析法的组合来进行一级除盐。对于新建电厂，应经过充分的调研论证，选择适应水源特点、初投资费用适合、可长期经济稳定运行的一种或多种组合的一级除盐方法。

[1]李杰,江霜英,董斌.低浓度金属离子废水处理技术研究进展 [J].工业水处理,2010,30(2):15-17.

[2]朱红星.膜技术及其在电厂水处理中的应用 [J].中国高新技术企业,2010(20):42-44.

[3]李广,梁艳玲,韦宏.电渗析技术的发展及应用 [J].化工技术与开发,2008,37(7):28-30.

[4]吕薇,黄嘉,付国民.电渗析膜法处理电厂废水中SO2-x的影响因素 [J].系统仿真学报,2009,21(13):4050-4052.

[5]李静.反渗透在热电厂锅炉补给水处理系统中的应用[J].邢台职业技术学院学报,2003,20(5):62-65.

Brief Analysis of Primary Desalting of Make-up Water in Power Station Boiler

Tang Zhouhong

Desalination of power station boiler make-up water is an important method to ensure the system's safe,stable,continuous and efficient operation.Taking the primary desalination technology as an example,analyzes the histories,principles,merits and demerits of Ion exchange,RO method and electro-dialysis,and then discusses the suitable salt concentration of raw water considering the economic characteristics of the three method.In conclusion,puts forward suggestions for selection of primary desalting technology for newly built power station boiler.

Power station boiler;Primary desalination;Ion exchange;RO method;Electro-dialysis;Make-up water

TM 621.8

*汤舟虹，女，1961年生，工程师。冷水江市，417500。

2012-06-15）