浅谈火力发电厂化水除盐处理技术的优化

浅谈火力发电厂化水除盐处理技术的优化

吴晓丹

上海华电电力发展有限公司望亭发电分公司  江苏  苏州  215155

摘要:火力发电厂化水系统传统的除盐技术有活性炭吸附和离子交换法，该工艺除盐原理简单，技术成熟，近年来随着工艺的发展，以超滤、反渗透及EDI为核心的全膜处理技术开始兴起，具有操作简单、出水率高及二次污染小的特点。以某清能环保有限公司为例，对传统和优化两套工艺的处理过程进行研究分析，对比适用条件和优缺点，为化水系统的日常运行提供理论指导。

关键词:火力发电厂;除盐技术;全膜处理;EDI

引言

火力发电厂是利用水的具体形态的转变，将燃烧燃料产生的热能转换成电能。水汽几乎贯穿发电全过程，若水质不达标，会造成加热器内部腐蚀、锅炉管道堵塞及汽机结垢等危害，因此水质的好坏直接影响火力发电厂的安全和高效运行。本文对火力发电厂经常采用的化水除盐处理技术进行研究，并以某清能环保有限公司为例，对传统和优化两套工艺进行分析对比，以期为相关负责人提供技术借鉴，选择合适的化水处理技术，进而保障火力发电厂安全高效地运行。

1化水处理常用技术

1.1活性炭吸附

活性炭吸附技术是一种常用的水处理技术，主要利用活性炭本身的多孔特性和巨大的比表面积，对水中的污染物进行物理吸附和化学吸附，具有处理效果较好、运行稳定及维护方便等优点。火力发电厂化水系统的进水通常来自水库或经处理后达到一级A标准的工业水，进水水质较好，但仍然存在较难去除的有机物。何嘉莉等研究表明，活性炭对三氯甲烷、苯酚、苯和邻苯二甲酸酯等典型有机物的去除效果达到80%以上。活性炭的选择应充分考虑进水水质条件、活性炭的功能定位、运行维护及日常管理等因素，必要时，可通过中试实验确定。

1.2离子交换法

离子交换法是一种基于阴、阳离子交换树脂的吸附能力，吸附水中游离的阴、阳离子，释放出氢离子和氢氧根离子，从而达到除盐目的。具有运行成本低、除盐效果好及回收率高等优点，但也存在普适性差、耗盐量大、运行不稳定及过量的再生废液等缺点。离子交换法对重金属、抗生素及难降解大分子有机物等有良好的去除效果，被认为是处理染料废水、医药废水及电镀废水等工业废水最简单、经济高效且很有前途的水处理技术。火力发电厂化水系统的进水水质稳定，有机物含量较低，因此离子交换法一直是应用广泛的除盐水生产技术。

1.3超滤膜技术

超滤膜技术是在一定的压力下将水溶液透过膜表面，利用膜表面的微孔结构选择性地分离物质，微孔直径为0.1μm以下，能截留大部分细菌、胶体、大分子有机物及泥沙等。虽然超滤膜技术的前期投入成本较大，但具有能全面滤除固态杂质、出水水质稳定及二次污染废水少等优点，在经济发达地区广泛应用。在电厂化水系统的改造升级中，经常使用超滤膜技术作为补充模块，保证系统的稳定运行。

1.4反渗透技术(RO)

反渗透技术是以压力差为推动力，对膜一侧的溶液施压使其透过RO膜，在膜的低压侧得到低浓度溶液，留在高压侧的则成为浓水。微孔直径一般为0.5～10nm，能截留大部分溶解盐类、胶体、微生物及有机物等，具有高脱盐率、工艺简单、耗能低和污染少等优点。工程应用中一般用脱盐率、产水量和回收率来衡量RO膜的性能，进水压力、温度、pH值及盐浓度都会对RO膜的性能产生影响。但是RO技术的出水水质难以达到火力发电厂的锅炉用水标准，还需要再加除盐技术，例如混合离子交换器和电除盐装置。

1.5电除盐技术(EDI)

电除盐技术(EDI)是一种将离子交换与电渗析相结合的深度除盐技术，在阴、阳离子交换膜之间填充离子交换树脂形成极室，在直流电的推动下，淡水室水流中的阴阳离子分别通过离子交换膜进入到浓水室，并通过浓水室的水流将离子带出系统，从而达到离子去除的目的。EDI既提高了电渗析极化除盐不够彻底的问题，又解决了离子交换树脂失效后的再生问题，EDI制备的出水能有效满足锅炉用水需求中硬度、碱度、电导及活性硅等的标准，是现代火力发电厂广泛采用的除盐新技术。

2某清能环保有限公司工艺升级

某清能环保有限公司是一家以城市生活垃圾为燃料的垃圾焚烧发电厂，近年来由于城市生活垃圾总量剧增和环保标准越来越严格，原来的除盐工艺已经难以满足，同时也为了响应“无废城市”的号召，将老厂关停并异地迁建至新厂。下面对传统和优化两套化水系统进行详细说明。

2.1传统和优化工艺流程

2.1.1传统工艺流程

原水泵来水→高效混凝池→无阀滤池→工业水箱→清水泵→活性碳过滤器→弱酸阳床→强酸阳床→脱碳器→双层阴床→除盐水箱

2.1.2优化工艺流程

原水箱→原水泵→超滤装置→超滤产水箱→一级RO装置→一级RO产水箱→二级RO装置→二级RO水箱→EDI装置→除盐水箱

2.2传统和优化工艺对比

传统工艺主要利用活性炭过滤器和离子交换器，优化后的工艺流程采用全膜分离处理技术。在满足各自进水水质条件的要求下，在进水水质、环境影响及日常管理方面，优化工艺有着明显的优势。

2.2.1进出水水质

传统工艺对进水水质的要求不高，若进水水质出现波动，仅需调整离子交换系统的工作时间。但优化工艺对进水水质要求较为严格，全膜处理系统对有机物和微生物的含量尤为敏感，一旦发生膜堵塞和膜污染，较难处理。传统工艺的进水为Ⅳ类水质的河水，能够适应进水水质的波动。优化工艺的进水为工业用水和市政自来水二种水源，主要以工业用水为主，当水质劣质时临时用自来水补充进水，市政自来水质参考《生活饮用水标准》(GB5749－2018)，水质较好，且各级膜技术前都配有保安过滤器，可以满足全膜处理系统的进水要求，在日常运行中，还需要加强对进水水质的监督。传统工艺和优化工艺的进水水质见表1，出水水质见表2。

表1传统工艺和优化工艺的进水水质

表2传统工艺和优化工艺的出水水质

2.2.2环境影响

传统工艺中的离子交换系统的工作模式是间断的，当交换器达到周期制水量或出水水质不达标时，需要进行酸碱再生，此过程需要消耗大量的酸碱药剂，也会产生大量酸碱废水，若处理不当将会导致二次污染问题，需额外添加配套的废水处理设施。优化工艺采用全膜处理技术，日常运行就包含冲洗和气洗，化学清洗时需要的酸碱药剂也远远小于传统工艺。

2.2.3日常管理

虽然传统工艺的日常制水和再生工艺简单，但需要大量人工操作，操作阀门多，运行维护繁琐复杂。优化工艺虽然工艺复杂，但都是集成模块，设备精简，自动化程度较高，运行维护工作量较低。传统工艺技术经过二十多年的发展技术成熟，优化工艺还处于兴起阶段，维护和检修经验尚不成熟，在日常运行中难免遇到前所未见的问题，若遇到重大问题往往需要返厂维修，将会影响日常运行。

3结论

火力发电厂化水系统应该根据进水水质条件和出水水质要求选择合适的除盐技术。活性炭吸附和离子交换法是传统的除盐技术，设备的机理、安装、运行及维护各方面已经成熟。全膜处理系统是新兴的除盐技术，虽然对除盐机理的研究较多，但在工程应用还中处于探索阶段，运行和维护方面缺乏积累经验。优化工艺与传统工艺相比，具有占地面积小、出水水质稳定、二次污染废水少、自动化程度高等优点，能有效减少人工操作过程中的失误和化学药剂的使用，但需要加强日常运行监督，防止膜污染和EDI系统的故障。

参考文献

[1]何嘉莉，胡小芳，彭进湖.活性炭对几种典型有机物的去除效果研究[J].城镇供水，2021(01):43－46.

[2]占鑫星，汪文峰.浅谈离子交换树脂在水体净化中的应用进展[J]．江西化工，2021，37(02):57－60.

[3]梁国宾.环境工程水处理中超滤膜技术的应用[J].绿色环保建材，2021(04):51－52.

[4]王飞，顾小红，陈旭，等.外压式超滤在火电厂化水改造工程中的应用研究[J].电力科技与环保，2020，36(04):38－40.

[5]葛新杰.全膜分离技术在电厂化学水处理中的应用[J].中国资源综合利用，2019，37(12):178－180.