浅谈海防电厂锅炉补给水处理工艺.pdf

2009.09.25第23卷Vol. 23总第91期 收稿日期：2008- 11- 02 作者简介： 雷黎 （1981-） ，男，2003年7月毕业于重庆建筑大学城市建设与环境工程学院环境工程专业，现就职于东方电气集团公司海防项 目部，化水专业工程师。 浅谈海防电厂锅炉补给水处理工艺 雷黎 东方电气股份有限公司，610036 摘 要： 本文结合越南海防电厂一期（2 3 M W ） 工程实际，简述了海防电厂原水预处理及锅炉补给水处理流程，对机械加 速澄清池搅拌刮泥机、重力式无阀滤池、活性碳过滤器和离子交换除盐等主要处理设备的结构和功能也一并做了简要介绍。 关键词：原水；预处理；机械加速澄清池；无阀过滤器；离子交换除盐；除盐水 中图分类号： T M 6 1 2 . 8文献标识码： B文章编号： 1 0 0 1 - 9 0 0 6（2 0 0 9 ） 0 3 - 0 0 6 7 - 0 5 Pre-treatment and Boiler Make-up Water System of Haiphone 230 MW Power Plant Abstract：T h i s a r t i c l e i n t r o d u c e s t h e f r e s h w a t e r p r e -t r e a t m e n t p r o c e d u r e a n d b o i l e r m a k e -u p w a t e r s y s t e mo f H a i p h o n e 2 3 0 M Wp o w e r p l a n t a c c o r d i n g t o t h e a c t u a l s i t u a t i o n o n a p r o j e c t s i t e . T h e s t r u c t u r e a n d f u n c t i o n o f t h e c l a r i f i e r ，b l e n d e r ，s l u d g e s c r a p e ，a c t i v a t e d c a r - b o n f i l t e r ，i o n e x c h a n g e r a n d g r a v i t y f i l t e r , e t c . a m o n g t h e i s s u e s a r e a l s o m e n t i o n e d . Key words：f r e s h w a t e r ；p r e -t r e a t m e n t ；m e c h a n i c a l a c c e l e r a t e d c l a r i f i e r ；g r a v i t y f i l t e r ；d e m i n e r a l i z e d w a t e r LEILi （ D o n g f a n g E l e c t r i c C o r p o r a t i o n L t d . ，6 1 0 0 3 6 ，C h e n g d u ，C h i n a） 越南海防燃煤火电厂一期工程由中国东方电 气集团公司承建，位于越南四大直辖市之一的海 防市以北 1 5k m处 T h u yN g u y e n区的 G I A河与 B a c h D a n g 河交汇处，距越南首都河内约 1 2 0 k m ， 隔海与中国海南岛相望，占地面积约 1 2 1 . 4 5 万平 方米。电厂原水处理及锅炉补给水处理系统，委 托西北电力设计院根据电厂原水进水水质和主合 同出水水质技术要求进行设计。 1原水进水水质 海防电厂原水水源来自 D a N a n g 水库，原水取 水泵房距离电厂西侧约 2 公里，为海防一期和二 期共用，共设置三台原水泵，2 备 1 用 （单泵流量 8 0 0m 3 / h ） 。按照主合同要求，对原水水质进行取 样分析 （取样方式：雨季和旱季分别选取 3 个月水 样送检；检测单位：西安热工研究院） 。下表为 2 0 0 6 年 8 月 D a n a n g 水库水样分析主要指标： 原水经过厂外原水管线输送至厂区净化站， 进入预处理流程。 序号水质指标单位检测值 1单位电荷阳离子总和m m o l / L4 . 2 4 2单位电荷阴离子总和m m o l / L4 . 2 4 3总硬度m m o l / L2 . 1 5 4总碱度m m o l / L1 . 7 5 5酸度m m o l / L0 . 0 0 6P H8 . 3 1 7总固体m g / L2 6 8 . 8 0 8溶解固体m g / L2 5 7 . 6 0 9悬浮物m g / L1 1 . 2 0 1 0灼烧减少固体m g / L6 0 . 2 0 1 1灼烧残渣m g / L1 9 7 . 4 0 1 2全硅 （S i O 2 ）m g / L9 . 6 8 1 3化学耗氧量 （C O D ）M nm g / L4 . 5 2 1 4B O D 5m g / L5 . 7 0 1 5T O Cm g / L4 . 9 0 1 6电导率 （ 2 5 ℃ ）μs / c m4 0 2 1 7浊度N T U8 . 9 3 67 2009.09.25第23卷Vol. 23总第91期 2原水的预处理 原水中的泥沙、粘土、腐殖质等悬浮物和胶 体杂质及细菌、真菌等在水中具有一定的稳定性， 是造成水体混浊、颜色和异位的主要原因。应对 原水进行混凝处理、沉降澄清、过滤和加药吸附 等处理，以除去这些杂质，使水中悬浮物的含量 降至规定量以下，使原水得到澄清水、过滤水， 习惯上称之为水的预处理。 海防一期设一套预处理设施。系统包括两座 水箱 （单座容量为 7 5 0 0 m 3 ） 和一座容量为 7 5 0 0 m 3 的过滤水箱，水箱尺寸均为 D 2 8 m H 1 2 . 5 m 。系 统还包括两座处理能力为 2 0 0m 3 / h的机械加速澄 清池、两座处理能力均为 2 0 0m 3 / h的重力式无阀 过滤器、两台出力为 8 0 m 3 / h 的活性碳过滤器，以 及一座容量为 6 0 m 3的生活水箱以及各类水泵。 此外，净化站区域加药间内设有三套加药装 置。其中一套为混凝剂加药装置，用于给机加池 进口加药降低悬浮物，另两套为加氯设备，分别 给机加池和生活水箱加氯消毒。 海防电厂原水预处理工艺流程： 2.1混凝处理 在给水处理中，从原水投加混凝剂，到产生 大颗粒的絮凝剂，这一过程叫混凝处理过程。它 包括两个阶段：首先是胶体颗粒脱稳，它是指水 中胶体颗粒的双电层被压缩或电性中和而失去稳 定性的过程，即在瞬间内将混凝剂与水快速均匀 混合并产生一系列化学反应，这一过程所需要的 时间很短，一般可在 1 0 ~ 3 0 s 内完成，最多不超过 2 分钟；第二个阶段是絮凝，它是指脱稳后的胶体 颗粒聚合成大颗粒絮凝物的过程，这一过程需要 一定的聚合时间。 2.2沉降处理 水中悬浮颗粒在重力的作用下，从水中分离 出来的过程称为沉降。这里所说的悬浮颗粒可以 是天然水体中的泥沙、粘土颗粒，也可以是在混 凝处理中形成的絮凝体，或在沉淀处理中形成的 难溶沉淀物。 （ 1） 加药系统装置 海防电厂设混凝剂聚合铁 （P A C ） 或碱式氯化铝 自动加药系统一套，用于净化站内机械加速澄清 池的加药，加药点设在机械加速澄清池进水管上， 根据机械加速澄清池进水流量，采用人工上药、 溶解、搅拌、加药计量泵自动投加的方式，使机 械加速澄清池的出水水质满足设计要求。 （ 2） 澄清池的设置 海防电厂净化站区域设备的两台机械加速澄 清池是将混凝反应和沉降处理的过程建在同一个 构筑物内，利用悬浮状态的泥渣层作为接触介质， 来增加颗粒的碰撞机会，并提高了混凝效果，结 构如下图所示： 该类设备在国内外类似工程中，已得到了普 遍的应用，其工作原理如下： 经过加药的原水进入三角形分配槽，并从底 边的调节缝流入第一反应室。水中的空气从三角 槽顶部水面的放空管排走。进入第一反应室的水， 经过搅拌、提升至第二反应室，在此进一步进行 混凝反应，以便聚结成更大的颗粒，然后从四周 进入导流室流向分离室。由于进入分离室时，断 面积突然扩大，因此流速骤降，泥渣下沉，清水 向上经集水槽流出，沉下的泥渣从回流缝进入第 一反应室，再从第三角槽出来的原水混合。在分 离室里，部分泥渣进入泥渣浓缩斗，定期予以排 除。泥底有排泥阀，以调整泥渣含量。提升循环 混凝剂 ↓ 原水 → 原水箱 → 机械加速澄清池 → 过滤器 → 滤后水池 → 过滤水箱 → 由泵提升至锅炉补给水 车间活性碳过滤器 → 后续离子交换处理用水 1 一反应室 2 二反应室 3 搅拌机 4 刮泥机 5 分离室 6 填料层 7 集水槽 8 调节轮 9 集泥斗 68 2009.09.25第23卷Vol. 23总第91期 回流的水流是水处理的 3 ~ 5 倍。经一定循环之后， 泥渣量会不断增加，随排泥管排放至经常性废水 池进行后续处理，以达到控制沉降比的目的。 2.3过滤处理 经过机械加速澄清池处理的水，进入后续过 滤处理环节。水通过多孔材料层除去悬浮物的过 程，称为过滤。用于过滤的多孔材料称为滤料或 过滤介质。对于经过混凝处理的水，采用粒状滤 料进行过滤处理的基本原理是基于悬浮颗粒和滤 料颗粒之间存在的粘附作用。其机理类似于澄清 过程中的接触混凝，滤料也具有表面活性作用， 悬浮杂质在水力作用下靠近滤料表面时发生接触 混凝。由于滤料的排列比澄清设备中活性泥渣的 排列更紧密，水在滤层空隙中曲折流动时，悬浮 杂质与滤料具有更多的接触机会，因此除浊效果 更佳。石英砂是最常用的粒状过滤材料。过滤设 备中的滤料层称为滤层或滤床。装填粒状滤料的 钢筋混凝土构筑物称为滤池。装填粒状滤料的钢 制设备称为过滤器。过滤器一般分为机械式过滤 器和重力式过滤器。 海防电厂设置了两台重力式无阀过滤器，该 类型过滤器采用水力自动运行，具有无大型阀门、 正水头过滤、冲洗自动化、造价低及操作管理方 便等特点。滤池采用单层均质石英砂滤料层，水 中的悬浮物进入上层滤料形成的微小孔眼，受到 限制吸附和机械阻留作用被滤料表面层所截留， 同时，这些被截留的悬浮物之间又发生重叠和架 等作用，在滤层表面形成一层薄膜，继续过滤水 中的悬浮物。设备简图如下所示： 2.4水的加药、消毒 原水中的微生物进入后续的离子交换设备， 会对离子交换树脂造成损害。微生物进入热力系 统，会分解出一些低分子有机物，影响锅炉水和 蒸汽的品质，因此，在锅炉补给水的处理中，需 要考虑水的消毒处理。常用的消毒处理方法分为 化学法和物理法，化学法主要包括加氯或氯化物、 臭氧和二氧化氯处理等；物理法包括加热、紫外 线和超声波处理等。 海防电厂加氯装置工作原理： 加氯装置发生器主要原料为 N a C L ，配制浓度 3 %～5 %，采用电解方法，产物为 N a C L O ，其工作 原理如下： 盐水溶液中含有 N a + 、H +和 O H- 、C L -等几种 离子，按电解理论，当插入电极时，在一定的电 压下，电解质溶液由于离子移动和电极反应发生 导电作用，使 O H - 、C L -等负离子向阳极移动，而 N a + 、H +向阴极移动，并在相应的电极上发生放 电，从而进行氧化还原反应，生成相应的物质。 盐水溶液电解过程可用下列反应方程式表示： N a C L 圳 N a + + C L - H2O圳 H + + O H - 阳极电解作用：2 C L - - 2 e →C L 2↑ 阴极电解作用：2 H ++ 2 e →H 2↑ 在无隔膜电解装置中，电解质和电解生成物 除氢气从溶液里向外逸出之外，其它均在一个电 解槽内。氢气在外逸过程中对溶液起到一定的搅 拌作用，使两极间的电解生成物发生一系列的化 学反应，反应方程式如下： 2 N a C L + H2O = 2 N a O H + H2↑+ C L 2 2 N a O H + C L 2= N a C L O + N a C L + H2O 则无隔膜电解食盐水的总反应方程式为： N a C L + H2O + 2 F = N a C L O + H2↑ 其中：F为法拉第电解常数，其值为 2 6 . 8安 培小时。 加氯装置发生器主要技术指标： 电解槽电流效率：≥7 2 % 直流电耗：＜4 k w/ k g 有效氯 交流电耗：＜5 k w/ k g 有效氯 盐耗：＜4 k g / k g 有效氯 69 2009.09.25第23卷Vol. 23总第91期 阳极预测寿命：＞2 0 0 0 0 小时 通过加药、消毒处理后的水，由泵提升至锅 炉补给水车间，进行下一步的吸附处理： 2.5吸附处理 在锅炉补给水的预处理中，为了防止余氯对 后续处理的离子交换树脂造成危害，需在过滤处 理的后面再进行活性碳吸附处理。活性炭过滤器 压力容器是一种内装填粗石英砂垫层及优质活性 炭的压力容器。活性碳属于无定形碳，其结构与 石墨有些相似。活性碳内有非常多的空隙，其孔 隙壁的比表面积一般为 5 0 0 ~ 1 7 0 0 m 2 / g , 因此其吸附 容量很大。 海防电厂选用了优质椰壳活性碳，在目前市 场上常见的活性碳种类中，其吸附性能较好。根 据工程经验，在使用活性碳水处理时应注意以下 几点： （1） 如水中有悬浮物时，应先除去悬浮物、 胶体等杂质，否则易造成活性碳网孔及颗粒层间 的堵塞； （ 2） 当水中溶解性的有机物浓度过高时，不 宜直接用活性碳吸附处理，因为这样做既不经济， 在技术上也难以取得好的效果； （ 3） 当净水通过活性碳时，接触时间最好是 2 0 ~ 4 0 m i n ，流速以 5 ~ 1 0 m / h 为宜； （ 4） 如原水凝聚过滤不充分，则造成大量悬 浮物堆积在活性碳床内，会繁殖滋生大量的微生 物，使活性碳结块，增加水流的阻力。因此对床 内的活性碳要定期进行充分的反洗，或通空气擦 洗以保持床内清洁； （ 5） 影响活性碳吸附效果的还有水温和进水 P H值。 3离子交换处理 原水经混凝澄清、过滤和吸附等预处理后， 虽然除去了其中的悬浮物、胶体和大部分有机物， 但水中的溶解盐类并没有改变，因此作为锅炉的 补给水，还必须进一步处理。除去水中离子杂态 最为普遍的方法是离子交换处理。 海防电厂锅炉补给水处理系统出力按 8 0 t / h 设 计。除盐设备共设两列，每列出力 8 0 t / h 。正常情 况下，一列运行一列备用。 处理工艺如下所示： 下面主要来介绍一下海防电厂离子交换器的 工作原理： （ 1） 阳床也叫阳离子交换柱。水经过阳床处 理的目的是吸附水中的各种阳离子。如铁、钙、 镁、钠、钾等离子，从而达到去除效果。 工作原理： 阳离子交换的化学反应的离子方程式：（H型树 脂 ） C a + + + R —H 圮 C a = R + H + K + + R - H 圮 K - R + H + H型树脂再生处理的离子方程式 R = C a + 2 H C L 圮 2 R - H + C a C L 3 R - K + H C L 圮 R - H + K C L （ 2） 阴床也叫阴离子交换柱。水经过阴床处 理的目的是吸附水中的各种阴离子、如氯根、重 碳酸根，硝酸根等从而达到去除效果。 工作原理： 阴离子交换的化学反应离子方程式 （O H型树脂 ） C L - + R - O H圮 R - C L + O H - N O 2- + R - O H圮 R - N O3+ O H - 阴树脂再生处理的离子方程式： R C L + N a O H →R - O H + N a C L R N O 2+ N a O H →R - O H + N a N O2 （ 3） 阳、阴离子交换树脂按一定比例装填于 同一交换柱内的离子交换装置称为混合离子交换 器，即混床。 混合离子交换的化学反应的离子方程式 阳、阴树脂的混合比例：强酸性阳离子树脂 与强碱性树脂常用装填比例为 1 ∶2 。 阳、阴树脂分层要求：阳树脂与阴树脂湿直 密度差大于 0 . 1 5 ~ 0 . 2 0 ；树脂颗粒强度高，不易破 活性炭过滤器出水 → 阳床 → 除碳器 → 中间水箱 → 中间水泵 → 阴床 → 混床 → 树脂捕捉器 → 除盐水箱 → 除盐水泵 →（主厂房 ）。 RH + RO H + N a 1 / 2 C a 1 / 2 M R R R R R R R R R R R R R R R R R Rg 1 / 2 S O 4 C l H C O 3 H S i O 3 R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R→ R N a 1 / 2 C a 1 / 2 M R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R g+ R 1 / 2 S O 4 C l H C O 3 H S i O 3 R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R+ H2O 70 2009.09.25第23卷Vol. 23总第91期 b . 工作程序执行的反馈；c . 文档审批的追踪。 （ 1 . 2） 主要包括以下内容：a . 技术答复；b . 工作 程序的解释；c . 文档审批意见的提供。 （ 2 . 1） 主要包括以下内容： a . 核质保体系和文件 的解释； b . 质量问题的通知； c . 质量纠正意见的通知； d . 报告制造情况。 （ 2 . 2） 主要包括以下内容： a . 核质保体系和文件 的咨询； b . 协同追踪和解决质量问题； c . 追踪质量纠 正意见的执行情况。 （ 3 . 1） 主要包括以下内容：a . 技术答复；b . 质保 体系和文件的咨询。 （ 3 . 2） 主要包括以下内容：a . 技术咨询；b . 质保 体系和文件的答复。 通过信函和会议形式及时反馈和协调，并通 过传递单、意见单、备忘录、会议纪要等形式将 反馈和协作的内容形成书面文件。通过三个方面 的反馈和协作，项目技术问题和质量问题得到及 时解决。 3应用效果与结语 主管道项目在执行过程中遇到大量技术问题 和质量问题，在进度预期拖延 6个月的情况下， 经过项目管理团队三年的努力，岭澳二期主管道 全部完成，基本实现按期交货，质量符合合同要 求。 岭澳二期主管道项目管理是专门针对核电站 主设备制造建立的一套管理体系，其应用效果已 经达到预期的目标。主管道项目根据项目特点将 项目管理分成三个方面：①文档程序管理；②质量 管理；③采购进度管理。通过三个方面的分工、反 馈与协作，为项目的良好运行提供了有力的支持。 岭澳二期主管道项目管理为核电站设备制造项目 管理建设提供了有益的经验。 参考文献： ［1 ］ 唐洪驹，刘勇，曾晟等. 核电站工程文档的电子信息化管理 ［J ］ . 《 东方电气评论 》 ，2 0 0 6 ，2 0（4 ） 图9 反馈协作机制 （上接第 3 0 页 ） 碎；颗粒粒度均匀，阴阳树脂有一定的粒径差。 4锅炉补给水处理系统出水水质要求 主合同规范规定，经过预处理和二级除盐处 理后，锅炉补给水处理系统出水水质需达到如下 要求： 水待经过进一步处理后，向锅炉、化验室、 取样分析系统、闭式循环冷却系统以及在锅炉和 汽机系统清洗及冲洗时和机组启动时提供除盐水。 结语 如果将燃料比作电厂的“口粮” ，水则是电厂 中流动的“血液” 。经过了系统的预处理和离子交 换除盐处理后，水过各种水泵输送到用水点，为 电厂运行提供了必备的条件。海防电厂水处理系 统，采用了在中国业已成熟的处理工艺，有效保 证了出水水质，使水作为电厂热力系统的工作介 质，发挥了应有的作用。 参考文献： ［ 1 ］【D L / T 5 3 3 9 - 2 0 0 6 】 火力发电厂水工设计规范［S ］ . ［ 2 ］【D L / T 5 1 9 - 2 0 0 4 】 火力发电厂水处理用离子交换树脂验收标准 ［S ］ . ［ 3 ］ 华东电业管理局电厂化学技术问答［M ］ . 中国电力出版社 ［ 4 ］ 李培元 火力发电厂水处理及水质控制［M ］ . 中国电力出版社 序号水质指标单位要求数值 1电导率 （2 5 ℃ ）μs / c m0 . 2 m a x 2全硅 （ S i O2）μg / k g1 5 m a x 3T O Cμg / k g3 0 0 m a x 4浊度N T U0 . 2 m a x 5N a + μg / k g0 . 1 m a x 6C l - μg / k g0 . 0 1 m a x 7S O - 4 μg / k g0 . 0 1 m a x 8总硬度m g / L0 . 0 0 9铁p p m0 . 0 1 m a x 1 0铜p p m0 . 0 0 5 m a x μμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμμ 71