[摘要]電廠中水、汽系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量的好壞直接影響到鍋爐、汽輪機(jī)設(shè)備及系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，嚴(yán)重時(shí)還可能產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的腐蝕事故。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)多數(shù)電廠的除鹽系統(tǒng)普遍存在自動(dòng)化程度偏低、生產(chǎn)狀況落后的現(xiàn)象，設(shè)備往往采用人工控制的方法，勞動(dòng)強(qiáng)度大，由于閥門(mén)眾多，從而造成整個(gè)化學(xué)汽水處理流程中眾多影響因素彼此間不能及時(shí)協(xié)調(diào)、及時(shí)響應(yīng)處理，往往會(huì)誤開(kāi)閥門(mén)對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響。這種以人為主的控制方式控制效果不佳，造成酸堿耗量經(jīng)常超標(biāo)且制水質(zhì)量經(jīng)常不能穩(wěn)定控制。因此，在火力發(fā)電廠中，為了提高生產(chǎn)效益，實(shí)現(xiàn)綜合化控制系統(tǒng)，水處理工作對(duì)保證發(fā)電廠的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有十分重要的意義。

化學(xué)水處理

[關(guān)鍵詞]電廠；化學(xué)水；工藝

化學(xué)水處理是火電廠重要的生產(chǎn)過(guò)程，確?；瘜W(xué)水處理設(shè)備可靠運(yùn)行和補(bǔ)給水質(zhì)量對(duì)火電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著非常重要的作用。電廠水處理主要是指給水處理，即鍋爐用水的處理。鍋爐用水必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的凈化處理才能使用，否則將會(huì)造成嚴(yán)重的危害。

1化學(xué)水處理工藝原理

化學(xué)水處理工藝系統(tǒng)包括化學(xué)預(yù)處理、一級(jí)除鹽系統(tǒng)和酸堿再生系統(tǒng)，其中除鹽系統(tǒng)由離子交換除鹽系統(tǒng)、酸堿再生系統(tǒng)、廢液中和系統(tǒng)組成。

1.1化學(xué)水預(yù)處理

一般天然水中含有較多的懸浮物和膠體物質(zhì)，如不首先除去，含有懸浮物和膠體物質(zhì)的水如直接進(jìn)入鍋爐，易使鍋內(nèi)結(jié)生泥垢；若水中含有有機(jī)物的膠體，進(jìn)入鍋爐則易使鍋水起泡，從而惡化蒸汽品質(zhì)。因此，在電廠水處理工藝中，應(yīng)首先除去懸浮物和膠體物質(zhì)，使水得到澄清，或者預(yù)先除去部分硬度，這就是水的預(yù)處理目的。

化學(xué)預(yù)處理工藝系統(tǒng)主要包括原水加藥系統(tǒng)、澄清池排污系統(tǒng)；升壓泵、工業(yè)水泵、生消水泵控制等。由于水源直接取自較混濁的天然水，通過(guò)在水中加入化學(xué)藥劑，使鈣、鎂離子轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶化物而沉淀析出。從而降低水中的硬度。

1.2除鹽原理

化學(xué)水預(yù)處理僅僅是除掉水中的鈣、鎂離子，而水中的除鹽處理則是除掉水中溶解的鹽類，常用的方法是化學(xué)除鹽?；瘜W(xué)除鹽就是應(yīng)用離子交換反應(yīng)的原理進(jìn)行除鹽。

由一個(gè)強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換器和一個(gè)強(qiáng)堿性陰離子交換器所組成的除鹽系統(tǒng)，是除鹽系統(tǒng)中最簡(jiǎn)單的，原水一次相繼地經(jīng)過(guò)強(qiáng)酸性陽(yáng)離子和強(qiáng)堿性陰離子交換器稱做一級(jí)，這種形式稱為一級(jí)除鹽系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，原水中所有的陰離子都被陰離子樹(shù)脂所吸著，其中包括有HCO-3。

這種方法經(jīng)濟(jì)性較差，因?yàn)楫?dāng)原水通過(guò)強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換后，其中所有的HCO-3都轉(zhuǎn)變成游離的CO2，這就有可能用除碳器將它除去，在上述系統(tǒng)中因不設(shè)除碳器，那么HCO-3就被陰離子樹(shù)脂吸著，這樣就需要多量的陰離子樹(shù)脂，并且在再生中要消耗更多的再生劑，所以這種系統(tǒng)只適用于供水量很小或進(jìn)水中含HCO-3一量很小的情況。

原水在強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換器中經(jīng)陽(yáng)離子交換后，除去了水中所有的陽(yáng)離子。被交換下來(lái)的H+與水中的陰離子結(jié)合成相應(yīng)的酸，其中與HCO-3結(jié)合生成的CO2連同水中原有的CO2在除碳器中被脫除。水進(jìn)入強(qiáng)堿性陰離子交換器后，以酸形式存在的陽(yáng)離子與強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂進(jìn)行交換反應(yīng)，除去水中所有的陰離子，從而將水中溶解鹽類全部除去制得除鹽水。

2化學(xué)水處理系統(tǒng)流程

化學(xué)水處理系統(tǒng)主要由離子交換除鹽系統(tǒng)、酸堿再生系統(tǒng)、廢液中和系統(tǒng)組成。

2.1離子交換除鹽系統(tǒng)

以采用地下水的水質(zhì)為例，地下水一般水質(zhì)很好，離子交換除鹽系統(tǒng)采用一級(jí)除鹽系統(tǒng)加混床處理，其流程為：地下水——深井泵——生水池——生水泵——生水加熱器——過(guò)濾器——清水池——清水泵——強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換器——除碳器——中間水池——中間水泵——強(qiáng)堿性陰離子交換器——混床——除鹽水池——除鹽水泵——主廠房，設(shè)有五套過(guò)濾器、強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換器、強(qiáng)堿性陰離子交換器和混床以進(jìn)行切換使生產(chǎn)連續(xù)。

從生水加熱器來(lái)的原水進(jìn)入過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，將原水中殘留的懸浮物去除。經(jīng)過(guò)過(guò)濾后的水進(jìn)入清水箱，由清水泵打入強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換器，經(jīng)強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換除去水中鐵、鈣、鎂、鈉等陽(yáng)離子，再送入除二氧化碳器，通過(guò)鼓風(fēng)方式除去水中CO2，再送入強(qiáng)堿性陰離子交換器，通過(guò)強(qiáng)堿性陰離子交換，除去水中強(qiáng)酸根（Cl-、SO42-），碳酸氫根（HCO3-）及硅酸氫根（HSiO3-）等陰離子，進(jìn)入混床對(duì)剩余的陰、陽(yáng)離子進(jìn)行處理，最后送入除鹽水池，由除鹽水泵送入主廠房，以供鍋爐使用。

經(jīng)過(guò)以上工藝處理的水就是合格的鍋爐補(bǔ)給水，稱作無(wú)鹽水。用來(lái)吸收陽(yáng)離子的樹(shù)脂稱為陽(yáng)樹(shù)脂，用來(lái)吸收陰離子的樹(shù)脂稱為陰樹(shù)脂。強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換器也稱為陽(yáng)床，強(qiáng)堿性陰離子交換器也稱為陰床。

2.2酸堿再生系統(tǒng)

酸罐中的濃鹽酸（HCl）由酸泵輸送到酸計(jì)量箱，當(dāng)陽(yáng)床再生時(shí)，由除鹽水使酸噴霧器產(chǎn)生負(fù)壓，將酸計(jì)量箱內(nèi)的一定量的濃鹽酸稀釋成稀酸溶液，送入陽(yáng)床進(jìn)行再生。

堿罐中的堿液（NaOH）由堿泵輸送到堿計(jì)量箱，當(dāng)陰床再生時(shí)，由除鹽水使堿噴霧器產(chǎn)生負(fù)壓，將堿計(jì)量箱內(nèi)的一定量的濃堿稀釋成稀堿溶液，送入陰床進(jìn)行再生。

2.3廢液中和系統(tǒng)

由于在本系統(tǒng)采用的是化學(xué)除鹽工藝，再生已經(jīng)失效的陽(yáng)、陰離子交換樹(shù)脂時(shí)，所用的酸、堿液耗量不可低于或等于理論量。所以除鹽工藝的水處理系統(tǒng)再生過(guò)程中就必定產(chǎn)生大量的酸、堿廢水。不經(jīng)處置的廢液就直接排放，會(huì)污染水域、影響農(nóng)作物及魚(yú)類正常生長(zhǎng)和危及人民群眾的健康。這就必須要進(jìn)行廢酸、堿的處理，以使排放水PH值達(dá)到允許排放的標(biāo)準(zhǔn)。

陰陽(yáng)床再生過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定量的廢堿和廢酸（總量約占化學(xué)制水10%），通常采用的方法是把這些廢堿和廢酸排到中和池中，進(jìn)行自然中和，但實(shí)際使用中很難達(dá)到自然中和處理的目的，即廢堿和廢酸混合反應(yīng)后pH值不能滿足環(huán)保排放（pH值6-9）標(biāo)準(zhǔn)。

其工作原理就是設(shè)置一個(gè)中和池，讓陰陽(yáng)離子交換器再生所產(chǎn)生的廢酸堿液排放到中和池中，首先讓廢酸堿液自行中和，并根據(jù)需要，加入適量的酸堿進(jìn)行中和，然后排放掉廢液。為了加快中和速度，這里設(shè)置壓縮空氣管進(jìn)行攪拌，使得加入作調(diào)節(jié)用的酸（或堿）與廢液能夠混合均勻、互相中和。

3化學(xué)水處理系統(tǒng)的自動(dòng)控制

3.1過(guò)濾器自動(dòng)控制過(guò)程

運(yùn)行時(shí)水經(jīng)上部進(jìn)水閥進(jìn)入過(guò)濾器，過(guò)濾后的水從下部送出。當(dāng)過(guò)濾器出水濁度超過(guò)規(guī)定值時(shí)必須進(jìn)行反沖洗。進(jìn)行反沖洗操作時(shí)，將過(guò)濾器內(nèi)的水排放到濾層上緣為止，首先用壓縮空氣（氣壓0.6-1.0MPa）吹洗，然后用水和壓縮空氣混合沖洗，再反洗，最后正洗至水質(zhì)合格后運(yùn)行或備用。根據(jù)具體的工藝要求設(shè)定上部排水、吹洗、混合沖洗、反洗的時(shí)間。

3.2強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換器自動(dòng)控制

運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)出水的鈉離子濃度超過(guò)規(guī)定值時(shí)必須進(jìn)行再生，再生主要有反洗、排水、頂壓、還原、置換、正洗等工藝步驟。反洗又分小反洗和大反洗兩種，一般經(jīng)過(guò)10-20個(gè)制水周期后進(jìn)行一次大反洗，由于大反洗后再進(jìn)行還原時(shí)，還原劑的用量應(yīng)比平時(shí)增加20%-50%，所以需要增加一個(gè)補(bǔ)充還原過(guò)程。各個(gè)步驟的時(shí)間需要根據(jù)具體的工藝要求設(shè)定。

3.3強(qiáng)堿陰離子交換器自動(dòng)控制

運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)出水的SiO2含量超過(guò)規(guī)定值時(shí)必須進(jìn)行再生，再生主要有反洗、還原、置換、正洗等工藝步驟。各個(gè)步驟的時(shí)間需要根據(jù)具體的工藝要求設(shè)定。

3.4除鹽系統(tǒng)的流程控制

一級(jí)除鹽系統(tǒng)聯(lián)接方式可分為單元制和母管制，不同的聯(lián)接方式具有不同的控制方法。單元制是指系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，當(dāng)某套設(shè)備失效時(shí)，備用的整套設(shè)備運(yùn)行，失效設(shè)備整套停止并進(jìn)入再生狀態(tài)。采用單元制聯(lián)接，只要系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，只需監(jiān)測(cè)陰床出水的Si02含量，就可判斷該套設(shè)備是否失效。

母管制是指系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，當(dāng)某個(gè)設(shè)備失效時(shí)，備用的該類設(shè)備運(yùn)行，失效的設(shè)備停止并進(jìn)入反沖洗或再生狀態(tài)。對(duì)兩個(gè)相同設(shè)備的操作可分為手動(dòng)和自動(dòng)，設(shè)置一個(gè)手動(dòng)一自動(dòng)位（1：自動(dòng)0：手動(dòng)），通過(guò)改變手動(dòng)一自動(dòng)位來(lái)進(jìn)行手動(dòng)和自動(dòng)的切換。

手動(dòng)狀態(tài)下設(shè)備由用戶控制，用戶可以根據(jù)需要對(duì)任一單臺(tái)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行、停止、反沖洗或再生；自動(dòng)狀態(tài)下設(shè)備由程序控制，當(dāng)某個(gè)設(shè)備失效時(shí)，備用的該類設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行，失效的設(shè)備停止并進(jìn)入反沖洗或再生狀態(tài)。設(shè)備可以是過(guò)濾器、強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換器或強(qiáng)堿陰離子交換器。

4總結(jié)

本文主要介紹了化學(xué)水處理的必要性，幾種典型的鍋爐用水名稱，重點(diǎn)敘述了鍋爐補(bǔ)給水的工藝流程，為電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)的改造提供了理論依據(jù)和指導(dǎo)方向，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]張春生，李巖，趙繼陽(yáng)，朱存旭.電廠化學(xué)水處理DCS的應(yīng)用與研究[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2011，5（161）：1-5，

[2]張春生.DCS系統(tǒng)在電廠化學(xué)水處理過(guò)程中的應(yīng)用[D].河北：華北電力大學(xué)，2011.