电厂化学水处理的特点与技术工艺分析王宣德

电厂化学水处理的特点与技术工艺分析王宣德

王宣德王跃军

（神华国华寿光发电有限责任公司山东寿光262714）

摘要：在我国城市发展及经济建设过程中，电能始终是一种最主要的清洁能源，人们对它的重视度日益提升。现阶段，我国的电力主要由化石燃料的燃烧所产生，仅有少部分产生于其他新型能源。因此，大型发电设备的正常运作是确保电力生产正常运行的根本。随着大型发电设备生产效率及相关功能的日益提升，其对水质提出了越来越高的要求。对燃煤发电厂而言，它们只有通过运用科学的措施来确保水质，才能使大型发电设备长久稳定的运行。文章从电厂化学水处理系统的特点着眼，对其发展趋势进行了分析和研究，希望能为电厂化学水的处理工作提供一些参考和借鉴，减少水污染问题。

关键词：电厂；化学水处理系统；特点；发展趋势

引言

在电厂生产工艺流程中，化学水处理系统占据了相当重要的位置，不仅能为各个生产环节提供符合要求的供水，还能对废水进行相应的回收处理和循环利用，减少由此引发的水环境污染问题。针对当前电厂化学水处理系统中存在的问题，技术人员应该重视起来，从系统本身的特点出发，做好化学水处理技术的研究。

1、我国燃煤电厂化学水处理特点及现状分析

1.1设备布置由分散逐渐向集中化发展

传统发电厂主要依据各个设备的用途单元化、分散布置的状态对设备进行布置，无法科学有效的利用空间，导致资源的过度浪费，并且各种公共介质的管道较长，导致输送过程中产生了大量的能量消耗，对电厂的实际生产及需求产生了不利影响。现阶段，各个厂逐渐向立体化形式布置，设备布置的集中度更高，不仅节省了大量场地，而且使设备的使用率提升。

1.2生产监控逐渐向集中化、自动化、智能化发展

化学水处理的传统体系所采取的形式多为人工现场监控，对生产现场进行管理，人为操作频率过大，失误率较高，常常会因为操作不当而产生安全事故。随着计算机技术、远程控制的日益发展，可编程逻辑控制器(PLC)被广泛地运用，运用该控制器可以对各个设备的相关数据进行收集与控制，对整个化学水处理体系进行集中性的监督、操作及管控，同时运用连锁控制来处理一些紧急突发状况。

1.3水资源基本实现零排放综合利用

尽管我国拥有充沛的水资源，但是人均用水率显著缺乏。在发电厂的实际运作中需要耗费大量的水资源，为了贯彻环保要求，必须合理有效的运用水资源。现阶段，一部分电厂已具备较高的自动化水平，实现了废水零排放，不仅节约了水资源，而且避免对环境造成污染。

1.4电厂化学水处理新技术不断使用

传统化学水处理的常见工艺主要有加药浓缩、过滤沉降等等，相对而言，已经过于落后，且不具备完善的水质处理能力。随着技术的不断发展，一部分新型的水处理技术应运而生，例如超滤、反渗透等新型技术的发展为化学水处理提供了科学的技术基础。

1.5过程检测控制逐步趋于完善且检测结果更加精确

随着技术日益发展，各种类型的在线检测技术的完善，检测精准度的提升，电厂化学水处理体系实施在线监控具备了相应的保障。对化学水处理过程进行有效的在线监控，能够促进水质的事先预防，对设备的正常运作提供有效的保障。

1.6方式以环保和节能为导向

21世纪环保观念已深入大家心中，随着环境保护意识的不断提高，减少水处理过程中产生的污染，尽量不使用或者少量的使用化学品已经成为一个趋势。绿色的水处理概念已经广泛的被大家接受。“少排放、零排放”、“少清洗、零清洗”也就成为了锅炉水的发展方向。

1.7生产集中化控制

传统的生产控制采用了模拟盘，而现在的趋势是集中化控制，即将电厂中所有化学水处理的子系统合为一套控制系统，取消了模拟盘，采用了PCL、上位机2级控制结构，并且利用PLC对各个系统中设备进行数据采集、控制，上位机、PCL之间通过数据通信接口进行了通信。各个子系统以局域网总线形式集中的联接在化学主控制室上位机上，从而实现化学水处理系统集中监视、操作、自动控制。

1.8检测方法方式趋科学化

随着技术的发展，化学检测、诊断技术进一步的得到了发展、应用，其方式也日趋科学化。化学诊断实现从事后分析到事前防范转变，实现从手工分析到在线诊断转变，实现从微量分析到痕量分析转变。所有的转变，为预防事故发生、保证机组安全稳定运行提供有力保障。

1.9工艺多元化

传统电厂水处理工艺以混凝过滤、离子交换、磷酸铵盐处理等为主。当前，电厂的水处理技术出现多元化的特点。随化工材料的技术不断进步与发展，膜处理技术也开始广泛应用在水质处理当中，离子的交换树脂种类、使用的条件、范围也有了较大进展，粉末树脂在凝结水的处理中也同样发挥着积极作用。

2.0设备集中化布置

传统电厂化学水处理系统包括净水的预处理、锅炉补给水的处理、凝结水精的处理、汽水取样的监测分析、加药的、综合水泵房、循环水的加氯、废水的及污的水处理等系统。它存在占地的面积较大、生产的岗位较分散、管理的不便等等诸如此类的问题。现在，为了优化水处理整体流程，设备布置也发生了变化，其以紧凑、立体、集中构型来代替平面、松散、点状构型。节约占地面积、厂房空间，提高设备的综合利用率，并且方便运行的管理。

2电厂化学水处理技术及应用

2.1原水净化处理

发电厂的运行需要使用大量水资源，而其中大部分来源为附近区域未经处理的自然水，即为原水。这种原水未经处理通常含有大量杂质、无机溶盐、有机物和微生物等，若直接用于发电设备不可避免会对其造成破坏，因此在使用原水时必须对其进行净化预处理，使不溶于水的物质沉淀同时降低无机盐的含量。在原水净化处理过程中需要监控其酸碱度，保证其pH值处在正常范围之内。对于酸碱度的调节又会涉及到药剂的使用量，因而原水净化处理是一项复杂且重要的技术工序。传统的处理技术一般采用沙土、活性炭过滤，这种方法往往只能对尺寸较大的颗粒进行沉淀去除，对于无机盐离子的处理效果比较差。当前超滤这种较为先进的膜技术已被应用于原水处理上，超滤技术不但能对大颗粒物质进行有效的处理并且可以根据半透膜的性质对无机盐离子有良好的去除效果，还可以控制微生物的含量。新兴技术的应用极大提高了原水处理的效果，降低对于发电厂设备的破坏，节约成本。

2.2FCS技术应用

FCS技术的总线控制系统可以有效地对水质进行实时监控，保护危险区域，同时可以控制易变过程，应对特殊环境的变化。FCS的总线控制系统自动化程度高、易于相互操作并且具有很大开放性的特点恰好满足了电厂化学水处理的需求，FCS技术可以将分散落后的操作系统合并重组，这会有效的降低出错的几率，对于每个环节的运行也会做到准确地掌控。当前FCS技术已经应用于部分化水工序及辅助系统中，在火电厂的冷凝水系统的自动化处理中也取得良好的成效。FCS技术的运用在对操作系统的升级后克服了无法对于水质实时监控的难点，并且可以对数据进行及时的处理和反馈。另外，大量减少了人力，降低了水处理系统的危险性，极大的降低了成本，顺应了电厂化学水处理集成化、数字化的发展趋势。

2.3凝结水精处理

凝结水经水蒸气高温冷凝，本身具有很高的纯度，虽然其提供的热能比水蒸气稍差，可以为锅炉使用。当前电厂发电设备均依靠于水蒸气的气热，而水蒸气冷却后的凝结水又可以进入锅炉使用，这极大提高了水资源的利用率，并且降低成本。但凝结水的又会受到许多因素的影响，这其中如果蒸汽机发生泄漏，势必会使大量杂质进入凝结水中，会造成汽轮机运行的安全隐患，因此对于凝结水的精处理便显得尤为重要。目前，我国使用的冷凝系统主要由过滤器及高速混床结合的过滤模块和再生模块，实现凝结水的循环再生产生与精处理。凝结水经精处理后几乎不含无机盐同时可以去除细菌等微生物，降低对于锅炉等设备的腐蚀破坏，提高运行效率，减少安全隐患。

2.4膜分离技术

膜分离技术是一项绿色高效的分离技术，核心是使用具有分离、浓缩、提纯功能的选择性半透膜，实现对于混合物的选择性过滤。根据膜的特性，一般可以分为微滤、纳滤、超滤和反渗透技术。膜分离技术可以对水中的杂质进行针对性的过滤，能够根据水质要求灵活性选择不同的渗透膜，可以有效地提高水质，降低成本。其中反渗透膜的效果最为显著，它可以过滤除水分子以外所有的杂质粒子，同时避免添加中和药剂带来不必要的盐离子。膜技术因其优良的处效果，更少的污染物排放、简单易行的操作正在成为火电厂化学水处理的关键技术。

3化学水处理技术的发展特点

电厂的每一个过程可以说都离不开水处理，在机组参数和容量不断提高的过程中，现代火电厂化学水的处理主要表现为以下的发展特点。

3.1锅炉补给水处理

传统的锅炉补给水预处理通常采用混凝与过滤处理。国内大型火电厂澄清处理设备多为机械加速搅拌澄清池，其优点是：反应速度快、操作控制方便、出力大。近年来，变频技术不断地应用到混凝处理中去，进一步提高了预处理出水水质，减少了人工操作。在滤池的发展方面，以粒状材料为滤料的过滤技术经历了慢滤池、快滤池、多层滤料滤池等发展阶段，在改善预处理水质方面发挥了一定的作用。但由于粒状材料的局限性，使过滤设备的出水水质、截污能力和过滤速度均受到较大的限制。目前，以纤维材料代替粒状材料作为滤源的新型过滤设备不断地出现，纤维过滤材料因尺寸小、表面积大及其材质柔软的特性，具有很强的界面吸附、截污及水流调节能力。代表性的产品有纤维球过滤器、胶囊挤压式纤维过滤器、压力板式纤维过滤器等。

在锅炉补给水预脱盐处理技术方面，反渗透技术（简称RO）的发展已成为一个亮点。反渗透最大的特点是不受原水水质变化的影响，反渗透具有很强的除有机物和除硅能力，COD的脱除率可达83%，满足了大机组对有机物和硅含量的严格要求。反渗透由于除去了水中的大部分离子（一般为90%左右），减轻了下一道工序中离子交换系统的除盐负担，从而减少酸、碱废液排放量，降低了排放废水的含盐量，提高了电厂经济效益和环境效益。

在锅炉补给水除盐处理方面，混床仍发挥着不可替代的作用，而混床本身的发展主要体现在两个方面：环保与节能。填充床电渗析器（电除盐）CDI（EDI）是将电渗析和离子交换除盐技术组合在一起的精脱盐工艺，树脂的再生是由通过H2O电离的H+和OH-完成，即在直流电场中电离出来的H+和OH-直接充当树脂的再生剂，不需再消耗酸、碱药剂。同时，该装置对弱电离子，如SO2、CO2的去除能力也较强。

3.2电厂化学水处理工艺多元化

电厂化学水的处理工艺和方法多种多样，传统工艺的主要特征为混凝过滤、离子交换、磷酸酸处理，而现在随着科学技术的不断发展，电厂化学水处理呈现出工艺多元化的特点。这些年化学水处理工艺多元化最突出的利用微生物对水质进行处理，其中利用膜处理技术对化学水进行反渗透、细微过滤等已经被广泛地应用于水质处理，另外流动电流技术与反渗透的引用也在化学水处理中发挥着积极的作用。

4电厂化学水处理系统发展趋势

4.1工艺流程更加完善

电厂化学水处理系统控制主要是以科学合理的工艺系统为基础，想要保证控制的有效性，提升系统处理效果，就必须具备简单合理的工艺系统及可控性良好的设备。以往水处理系统中的子系统采用的是不同的控制工艺，系统之间缺乏有效联系，可控设备设计不合理，需要技术人员从工艺流程层面进行改造，在适当位置增加阀门，对部分管道流径进行调整，在强化各个子系统之间联系的同时，也可以提升工艺流程的完善性。化学水处理中，加药是一个非常重要的环节，可以对原本的加药方式进行改进，取消单回路自动加药装置，代之以PLC控制，配合先进设备来提升加药的自动化水平，以此实现对于生产成本的有效控制。

4.2软硬件功能更加丰富

当前，在电厂化学水处理系统中，应用比较广泛的PLC设备包括GE、AB、SIEMENS等，其不仅具备完善的功能，在实践中也有着较为稳定的表现。而工控机的品牌同样有很多，如研华、ICS等，相关技术指标都是依照最新的配置要求设置，尤其是IFIX、TOUCH等监控软件，更是绝佳的上位机软件，运行效果优秀。事实上，不仅软件功能越发完善，配合高素质的技术人员及承包商，可构建出良好的综合操作系统，为自动化控制及稳定性运行提供可靠支撑。

4.3通讯网络适用性强

为了能适应网络时代的发展要求，很多PLC厂商都开始了对先进网络模式的研发，强调依照电厂化学水处理系统的不同控制要求解决各种突发问题，实现综合性控制的针对性和有效性。子系统可以采用不同厂商生产的PLC及对应的通信协议，配合相应的网关技术或专用以太网，实现联网操作，完成对化学水处理系统的集中化控制。如果子系统采用的是同一厂家生产的PLC，配合局域网，就能实现对子系统的集中化控制，不同层级的网络都可通过相应的接口实现与管理网或控制网的有效连接。

4.4系统安全性不断提高

在综合控制系统中，所有控制采用的都是PLC控制，能将硬件平均故障率降到极低的程度，而运算功能与控制功能的模块化设计能有效消除接触不良、连线不当等导致的安全事故。综合系统本身具有相当完善的自诊断功能，可以帮助现场操作维护人员及时发现设备中存在的问题和隐患，采取有效的防范和应对措施，保证设备的稳定可靠运行。

4.5性价比相对较高

相比较传统单个系统控制，综合控制系统的技术更加先进，功能更加丰富，稳定性也更强，可以对现有化学水处理子系统所具备的资源进行整合利用，对设备仪表等进行优化，完成对所有设备的运行情况的集中化监控，从而有效降低运行成本。

5结束语

工业化进程的加快，带动了社会生产力水平的提高，也使得环境污染问题越发凸显。水污染不仅会影响地表水体的利用，甚至可能会对地下水、土壤、植被等产生负面影响，基于此，做好废水处理非常重要。新时期，伴随着发电技术的不断改进，电厂化学水处理系统的工艺流程变得越发复杂化，做好水处理系统的持续改进，对于提升电厂生产的经济性和安全性有着非常积极的意义。

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作者简介

王宣德（1980-）男，汉族，山东人，热能动力工程师、化学高级技师，大学本科，从事燃煤电厂化学、除灰脱硫运行工作。

王跃军（1983-）男，汉族，山西人，热能动力工程师，锅炉技师,大学本科，从事燃煤电厂锅炉专业运行及水汽管理工作。