电厂化学制水处理的工艺与节能分析

摘 要：随着科学技术的不断创新和进步，社会生产力水平和人们的生活质量有了显著的提高。日常生活中，电力的作用举足轻重，但电力生产中的化学制水也带来了一定的环境问题，因而采取何种方式来减少电厂化学制水对人和环境造成的影响，并减少水资源的输出与浪费，成为目前关注的重点问题。鉴于此，对电厂化学水处理工艺和节能情况进行探究。

关键词：电厂化学制水;处理工艺;节能分析

0    引言

在电厂生产期间实施化学水处理技术的创新和优化工作，有利于提升电力生产的稳定性和经济效益。从当前情况来看，非法排放化学废水对水资源有严重的不良影响，和我国环境保护政策不符。近几年，我国化学制水处理技术有所改善，应用效果较佳，可以有效维护水资源的安全性和清洁性，能够实现节能的目的。

1    电厂化学水处理工艺

1.1    锅炉补给水处理工艺

生水经净化处理后，用来补充水汽循环系统中损失的水。如今，随着科技的发展，我国已大批投入百万发电机组，随着机组中蒸汽的参数提高，对进入锅炉的补给水水质要求也越来越严格，一般以二级除盐水作为补给水。常规的二级除盐水工艺主要包括预处理（混凝、沉淀、过滤）和除盐处理（反渗透、离子交换器、电渗析）两大部分。主要有以下几种方式：

（1）预处理+多级反渗透工艺：原水→原水池→机械加速搅拌澄清池→海砂过滤池→清水池→多介质过滤器→超滤→5 μm精密过滤器→一级反渗透→中间水箱→二级反渗透→除盐水箱→用户。

（2）预处理+离子交换除盐工艺：原水→原水池→机械加速搅拌澄清池→海砂过滤池→清水池→多介质过滤器→超滤→中间水箱→阳离子交换器→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→用户。

（3）预处理+一级反渗透+离子交换除盐工艺：原水→原水池→机械加速搅拌澄清池→海砂过滤池→清水池→多介质过滤器→超滤→5 μm精密过滤器→一级反渗透→中间水箱→阳离子交换器→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→用户。

（4）预处理+一级反渗透+EDI除盐工艺：原水→原水池→机械加速搅拌澄清池→海砂过滤池→清水池→多介质过滤器→超滤→5 μm精密过滤器→一级反渗透→中间水箱→EDI电除盐→除盐水箱→用户。

1.2    工业废水处理工艺

火力发电厂是工业耗水大户，也是废水排放大户，随着水资源短缺的加剧和环境污染的日益严重，废水处理和废水回用成为火电厂节水减排的重要途径。通过对火电厂自身的废水回用，既可替代大量的新鲜水，又可减少电厂的外排废水量，减轻对环境的污染。废水通常有两种处理方式，一种是集中处理，另一种是分类处理。

（1）经常性废水的处理工艺：废水储存池→pH调节池→混合池→澄清池（器）→中间水池→自反洗过滤器→清水池→排放或回用。

（2）非经常性废水的处理工艺一：高COD废水→废水储存池（压缩空气搅拌）→氧化槽→反应槽→pH调节池→混合池→澄清池（器）→中间水池→自反洗过滤器→清水池→排放或回用。

（3）非经常性废水的处理工艺二：高铁和高SS废水→废水储存池（压缩空气搅拌）→加入石灰，将pH值提高至10左右→沉淀分离→pH调节池→混合池→澄清池（器）→中间水池→自反洗过滤器→清水池→排放或回用。

2    电厂化学制水处理工艺的应用

2.1    离子交换水处理技术

在离子交换技术应用的初期，采用的只是天然的和无机质的交换剂，目前普遍应用于水处理中的交换剂是合成的离子交换树脂。离子交换树脂是一类带有活性基团的网状结构的高分子化合物，其还包含了能够解离的基团，处于水溶液内离子交换剂中能够解离的基团可以和溶液内其他阴离子相互交换，产生的交换反应为平衡反应。在层析柱上面进行反应的时候，因为需要添加新的交换溶液，因此使得平衡一直朝着反应正方向进行，直到完全反应即可，此种操作原理有利于洗脱离子交换剂内的离子。单一离子交换技术的优点是降低了设备成本，但是运行费用高，操作繁琐，再生用酸碱耗量大，对环境污染的风险也相应增大。需要明确注意的是，应用离子交换技术获取的水，虽然纯度高、品质好，但电导率和pH值非常低，根本不符合鍋炉补水的基本要求，基于此，就需要应用加药系统，通过加入氨水等药品提升电导率和pH值，保证高温高压容器不被腐蚀，促使电厂安全生产。

2.2    反渗透+混床处理方式的水处理工艺

此种类型的水处理方式对于水质的要求较低，通常来讲，地表水、地下水和城市中水都能够作为水源供给，完成取水工作。水处理的第一步就是实施储水操作，待达到相应的水体规模后，向反应池内添加絮凝剂，进行混凝、沉淀。将沉淀池的上清液导入指定的过滤装置内，将水中的悬浮物和大颗粒物过滤掉，再进入活性炭过滤器（或石英砂+无烟煤）进一步过滤后，通过超滤将悬浮物、胶体、有机物等去掉。通过阻垢剂加药装置，使阻垢剂与超滤产水充分混合后进入反渗透装置，反渗透产水的含盐量已相当低，再进入离子交换器进一步纯化，制成电导率小于0.15 μs/cm的超纯水。此工艺因反渗透已除去了大部分盐分，离子再生所需的酸碱耗量也相应减少，而且投资成本适中，已成为近几年电厂化学水处理工艺的首选。但是，此工艺因制水环节多，占地面积大，运行维护费用也相应增多，随着环保要求的日益严格以及征地费用的日益提高，也不再是最佳方案。

2.3    反渗透+EDI水处理工艺

此种工艺与2.2中的工艺区别是，在得到含盐量低的反渗透产水后，用EDI电除盐方式代替了传统的离子交换技术。电除盐是一种将离子交换除盐和电渗析除盐相结合的纯水制造技术，相较于传统离子除盐，电除盐生产除盐水只需电能，不用酸碱，一般只用少量的NaCl，运行费用低，废水和化学污染物排放少，有利于节水和环保，而且占地面积小，具有很好的发展前景。但是，进口电除盐装置对进水要求非常严格，因此，一级反渗透产水经常达不到连续电除盐装置的进水要求，需要二级反渗透产水作为连续电除盐装置的进水，这就使投资成本大幅上升。

3    电厂化学制水的节能策略

3.1    对电厂化学制水系统进行改进和升级

在环境状况的影响下，社会生产和人们日常生活逐渐趋于环保化和节能化。在电厂发电期间，消耗的能源和水资源都比较多，实现电厂发电和化学制水处理等工作的节能化、环保化有利于人类长久发展。在传统的电厂化学制水系统中，一般是采取二级复床除盐制水法，也就是说，将水源经由阳床、除氧器等进行一级处理，经由阴床进行二级处理，以此净化水质。可是在该系统设计期间，将二级除盐当成一级除盐的辅助设备，大多数制水期间没有将存在的问题考虑进去，相关设备匹配不到位，系统中的强酸难以满足电厂发电要求，不利于电厂运行。所以就需要做好传统化学制水系统的升级和改进工作，减少系统运行期间的能源消耗量，提升工作效率，以此实现节能环保的目标。

3.2    及时对活性炭过滤器进行擦洗

在离子交换除盐设备系统中，活性炭过滤器起着决定性的效果。这是因为活性炭过滤器可以有效保护树脂，提升树脂的使用性能。另外，要想确保活性炭过滤器的性能，还应做好擦洗工作，将活性炭过滤器中包含的悬浮物和有机物等杂质清除，进而起到良好的吸附效果。由此可知，保护树脂免受污染的主要方式是定期擦洗活性炭过滤器。

3.3    满式床技术的引进

对于电厂的化学制水，国外研究出了一项满式床技术，该项技术可以满足锅炉化学制水处理工作的基本要求，本身具备操作便利、成本较低、自用水量较少、交换容量高等一系列优势，其出水水质和标准要求相一致，大约可以运行一年半的时间，不需要对其进行不断的清洗，经济效益良好，有利于电厂稳定运行。该技术中，均粒树脂完全替代了以往单一的生产搅拌工艺，拓展了接触面积，解决了受力不均衡的问题，为制水提供了良好的帮助。

4    结语

从以上论述来看，在电厂内化学制水系统起着极大的作用，這是因为直接使用自然水的话，其中包含的有害物质就会使电厂内的设备受损，不利于电厂生产安全，所以，引进化学水处理系统不但可以提升化学水的处理效率，而且能够提高企业的经济效益。

[参考文献]

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[2] 符美逍.论电厂化学制水处理的工艺及节能[J].科技展望，2016，26（7）：72.

[3] 王晓兰.电厂化学水处理工艺探讨[J].硅谷，2014（24）：117.

收稿日期：2020-04-08

作者简介：马小原（1988—），男，山西广灵人，助理工程师，研究方向：电厂化学水处理。