火力發(fā)電廠是利用水的具體形態(tài)的轉(zhuǎn)變，將燃燒燃料產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)換成電能。水汽幾乎貫穿發(fā)電全過(guò)程，若水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，會(huì)造成加熱器內(nèi)部腐蝕、鍋爐管道堵塞及汽機(jī)結(jié)垢等危害，因此水質(zhì)的好壞直接影響火力發(fā)電廠的安全和高效運(yùn)行。本文對(duì)火力發(fā)電廠經(jīng)常采用的化水除鹽處理技術(shù)進(jìn)行研究，并以紹興市清能環(huán)保有限公司為例，對(duì)傳統(tǒng)和優(yōu)化兩套工藝進(jìn)行分析對(duì)比，以期為相關(guān)負(fù)責(zé)人提供技術(shù)借鑒，選擇合適的化水處理技術(shù)，進(jìn)而保障火力發(fā)電廠安全高效地運(yùn)行。

1、化水處理常用技術(shù)

1.1 活性炭吸附

活性炭吸附技術(shù)是一種常用的水處理技術(shù)，主要利用活性炭本身的多孔特性和巨大的比表面積，對(duì)水中的污染物進(jìn)行物理吸附和化學(xué)吸附，具有處理效果較好、運(yùn)行穩(wěn)定及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。火力發(fā)電廠化水系統(tǒng)的進(jìn)水通常來(lái)自水庫(kù)或經(jīng)處理后達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)水，進(jìn)水水質(zhì)較好，但仍然存在較難去除的有機(jī)物。何嘉莉等研究表明，活性炭對(duì)三氯甲烷、苯酚、苯和鄰苯二甲酸酯等典型有機(jī)物的去除效果達(dá)到80%以上。活性炭的選擇應(yīng)充分考慮進(jìn)水水質(zhì)條件、活性炭的功能定位、運(yùn)行維護(hù)及日常管理等因素，必要時(shí)，可通過(guò)中試實(shí)驗(yàn)確定。

1.2 離子交換法

離子交換法是一種基于陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的吸附能力，吸附水中游離的陰、陽(yáng)離子，釋放出氫離子和氫氧根離子，從而達(dá)到除鹽目的。具有運(yùn)行成本低、除鹽效果好及回收率高等優(yōu)點(diǎn)，但也存在普適性差、耗鹽量大、運(yùn)行不穩(wěn)定及過(guò)量的再生廢液等缺點(diǎn)。離子交換法對(duì)重金屬、抗生素及難降解大分子有機(jī)物等有良好的去除效果，被認(rèn)為是處理染料廢水、醫(yī)藥廢水及電鍍廢水等工業(yè)廢水最簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)高效且很有前途的水處理技術(shù)團(tuán)。火力發(fā)電廠化水系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)穩(wěn)定，有機(jī)物含量較低，因此離子交換法一直是應(yīng)用廣泛的除鹽水生產(chǎn)技術(shù)。

1.3 超濾膜技術(shù)

超濾膜技術(shù)是在一定的壓力下將水溶液透過(guò)膜表面，利用膜表面的微孔結(jié)構(gòu)選擇性地分離物質(zhì)，微孔直徑為0.1μm以下，能截留大部分細(xì)菌、膠體、大分子有機(jī)物及泥沙等。雖然超濾膜技術(shù)的前期投入成本較大，但具有能全面濾除固態(tài)雜質(zhì)、出水水質(zhì)穩(wěn)定及二次污染廢水少等優(yōu)點(diǎn)，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)廣泛應(yīng)用國(guó)。在電廠化水系統(tǒng)的改造升級(jí)中，經(jīng)常使用超濾膜技術(shù)作為補(bǔ)充模塊，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.4 反滲透技術(shù)(RO)

反滲透技術(shù)是以壓力差為推動(dòng)力，對(duì)膜一側(cè)的溶液施壓使其透過(guò)RO膜，在膜的低壓側(cè)得到低濃度溶液，留在高壓側(cè)的則成為濃水。微孔直徑一般為0.5~10nm，能截留大部分溶解鹽類(lèi)、膠體、微生物及有機(jī)物等，具有高脫鹽率、工藝簡(jiǎn)單、耗能低和污染少等優(yōu)點(diǎn)。工程應(yīng)用中一般用脫鹽率、產(chǎn)水量和回收率來(lái)衡量RO膜的性能，進(jìn)水壓力、溫度、pH值及鹽濃度都會(huì)對(duì)RO膜的性能產(chǎn)生影響。但是RO技術(shù)的出水水質(zhì)難以達(dá)到火力發(fā)電廠的鍋爐用水標(biāo)準(zhǔn)，還需要再加除鹽技術(shù)，例如混合離子交換器和電除鹽裝置。

1.5 電除鹽技術(shù)(EDI)

電除鹽技術(shù)(EDI)是一種將離子交換與電滲析相結(jié)合的深度除鹽技術(shù)，在陰、陽(yáng)離子交換膜之間填充離子交換樹(shù)脂形成極室，在直流電的推動(dòng)下，淡水室水流中的陰陽(yáng)離子分別通過(guò)離子交換膜進(jìn)入到濃水室，并通過(guò)濃水室的水流將離子帶出系統(tǒng)，從而達(dá)到離子去除的目的。EDI既提高了電滲析極化除鹽不夠徹底的問(wèn)題，又解決了離子交換樹(shù)脂失效后的再生問(wèn)題，EDI制備的出水能有效滿足鍋爐用水需求中硬度、堿度、電導(dǎo)及活性硅等的標(biāo)準(zhǔn)，是現(xiàn)代火力發(fā)電廠廣泛采用的除鹽新技術(shù)。

2、紹興市清能環(huán)保有限公司工藝升級(jí)

紹興市清能環(huán)保有限公司是一家以城市生活垃圾為燃料的垃圾焚燒發(fā)電廠，近年來(lái)由于城市生活垃圾總量劇增和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格，原來(lái)的除鹽工藝已經(jīng)難以滿足，同時(shí)也為了響應(yīng)“無(wú)廢城市”的號(hào)召，將老廠關(guān)停并異地遷建至新廠。下面對(duì)傳統(tǒng)和優(yōu)化兩套化水系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

2.1 傳統(tǒng)和優(yōu)化工藝流程

2.1.1 傳統(tǒng)工藝流程

原水泵來(lái)水→高效混凝池→無(wú)閥濾池→工業(yè)水箱→清水泵→活性碳過(guò)濾器→弱酸陽(yáng)床→強(qiáng)酸陽(yáng)床→脫碳器→雙層陰床→除鹽水箱

2.1.2 優(yōu)化工藝流程

原水箱→原水泵→超濾裝置→超濾產(chǎn)水箱→一級(jí)RO裝置→一級(jí)RO產(chǎn)水箱→二級(jí)RO裝置→二級(jí)RO水箱→EDI裝置→除鹽水箱

2.2  傳統(tǒng)和優(yōu)化工藝對(duì)比

傳統(tǒng)工藝主要利用活性炭過(guò)濾器和離子交換器，優(yōu)化后的工藝流程采用全膜分離處理技術(shù)。在滿足各自進(jìn)水水質(zhì)條件的要求下，在進(jìn)水水質(zhì)、環(huán)境影響及日常管理方面，優(yōu)化工藝有著明顯的優(yōu)勢(shì)。

2.2.1 進(jìn)出水水質(zhì)

傳統(tǒng)工藝對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的要求不高，若進(jìn)水水質(zhì)出現(xiàn)波動(dòng)，僅需調(diào)整離子交換系統(tǒng)的工作時(shí)間。但優(yōu)化工藝對(duì)進(jìn)水水質(zhì)要求較為嚴(yán)格，全膜處理系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物和微生物的含量尤為敏感，一旦發(fā)生膜堵塞和膜污染，較難處理。傳統(tǒng)工藝的進(jìn)水為IV類(lèi)水質(zhì)的河水，能夠適應(yīng)進(jìn)水水質(zhì)的波動(dòng)。優(yōu)化工藝的進(jìn)水為工業(yè)用水和市政自來(lái)水二種水源，主要以工業(yè)用水為主，當(dāng)水質(zhì)劣質(zhì)時(shí)臨時(shí)用自來(lái)水補(bǔ)充進(jìn)水，市政自來(lái)水質(zhì)參考《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2018)，水質(zhì)較好，且各級(jí)膜技術(shù)前都配有保安過(guò)濾器，可以滿足全膜處理系統(tǒng)的進(jìn)水要求，在日常運(yùn)行中，還需要加強(qiáng)對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的監(jiān)督。傳統(tǒng)工藝和優(yōu)化工藝的進(jìn)水水質(zhì)見(jiàn)表1，出水水質(zhì)見(jiàn)表2。

2.2.2 環(huán)境影響

傳統(tǒng)工藝中的離子交換系統(tǒng)的工作模式是間斷的，當(dāng)交換器達(dá)到周期制水量或出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)時(shí)，需要進(jìn)行酸堿再生，此過(guò)程需要消耗大量的酸堿藥劑，也會(huì)產(chǎn)生大量酸堿廢水，若處理不當(dāng)將會(huì)導(dǎo)致二次污染問(wèn)題，需額外添加配套的廢水處理設(shè)施。優(yōu)化工藝采用全膜處理技術(shù)，日常運(yùn)行就包含沖洗和氣洗，化學(xué)清洗時(shí)需要的酸堿藥劑也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)工藝。

2.2.3 日常管理

雖然傳統(tǒng)工藝的日常制水和再生工藝簡(jiǎn)單，但需要大量人工操作，操作閥門(mén)多，運(yùn)行維護(hù)繁瑣復(fù)雜。優(yōu)化工藝雖然工藝復(fù)雜，但都是集成模塊，設(shè)備精簡(jiǎn)，自動(dòng)化程度較高，運(yùn)行維護(hù)工作量較低。傳統(tǒng)工藝技術(shù)經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展技術(shù)成熟，優(yōu)化工藝還處于興起階段，維護(hù)和檢修經(jīng)驗(yàn)尚不成熟，在日常運(yùn)行中難免遇到前所未見(jiàn)的問(wèn)題，若遇到重大問(wèn)題往往需要返廠維修，將會(huì)影響日常運(yùn)行。

3、結(jié)論

火力發(fā)電廠化水系統(tǒng)應(yīng)該根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)條件和出水水質(zhì)要求選擇合適的除鹽技術(shù)。活性炭吸附和離子交換法是傳統(tǒng)的除鹽技術(shù)，設(shè)備的機(jī)理、安裝、運(yùn)行及維護(hù)各方面已經(jīng)成熟。全膜處理系統(tǒng)是新興的除鹽技術(shù)，雖然對(duì)除鹽機(jī)理的研究較多，但在工程應(yīng)用還中處于探索階段，運(yùn)行和維護(hù)方面缺乏積累經(jīng)驗(yàn)。