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[摘要]

      電廠中水、汽系統運行質量的好壞直接影響到鍋爐、汽輪機設備及系統運行的安全性和經濟性，嚴重時還可能產生不可逆轉的腐蝕事故。當前，國內多數電廠的除鹽系統普遍存在自動化程度偏低、生產狀況落后的現象，設備往往采用人工控制的方法，勞動強度大，由于閥門眾多，從而造成整個化學汽水處理流程中眾多影響因素彼此間不能及時協調、及時響應處理，往往會誤開閥門對生產產生不利影響。這種以人為主的控制方式控制效果不佳，造成酸堿耗量經常超標且制水質量經常不能穩定控制。因此，在火力發電廠中，為了提高生產效益，實現綜合化控制系統，水處理工作對保證發電廠的安全、經濟運行具有十分重要的意義。

      化學水處理是火電廠重要的生產過程，確保化學水處理設備可靠運行和補給水質量對火電廠的安全經濟運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。鍋爐用水必須經過嚴格的凈化處理才能使用，否則將會造成嚴重的危害。

      1、化學水處理工藝原理

      化學水處理工藝系統包括化學預處理、一級除鹽系統和酸堿再生系統，其中除鹽系統由離子交換除鹽系統、酸堿再生系統、廢液中和系統組成。

      1.1、化學水預處理

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

      化學預處理工藝系統主要包括原水加藥系統、澄清池排污系統；升壓泵、工業水泵、生消水泵控制等。由于水源直接取自較混濁的天然水，通過在水中加入化學藥劑，使鈣、鎂離子轉變為難溶化物而沉淀析出。從而降低水中的硬度。

      1.2、除鹽原理

      化學水預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，常用的方法是化學除鹽。化學除鹽就是應用離子交換反應的原理進行除鹽。

      由一個強酸性陽離子交換器和一個強堿性陰離子交換器所組成的除鹽系統，是除鹽系統中最簡單的，原水一次相繼地經過強酸性陽離子和強堿性陰離子交換器稱做一級，這種形式稱為一級除鹽系統。在這種系統中，原水中所有的陰離子都被陰離子樹脂所吸著，其中包括有HCO??。

      這種方法經濟性較差，因為當原水通過強酸性陽離子交換后，其中所有的HCO??都轉變成游離的CO?，這就有可能用除碳器將它除去，在上述系統中因不設除碳器，那么HCO??就被陰離子樹脂吸著，這樣就需要多量的陰離子樹脂，并且在再生中要消耗更多的再生劑，所以這種系統只適用于供水量很小或進水中含HCO??量很小的情況。

      原水在強酸性陽離子交換器中經陽離子交換后，除去了水中所有的陽離子。被交換下來的H?與水中的陰離子結合成相應的酸，其中與HCO??結合生成的CO?連同水中原有的CO?在除碳器中被脫除。水進入強堿性陰離子交換器后，以酸形式存在的陽離子與強堿性陰離子樹脂進行交換反應，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、化學水處理系統流程

      化學水處理系統主要由離子交換除鹽系統、酸堿再生系統、廢液中和系統組成。

      2.1、離子交換除鹽系統

      以采用地下水的水質為例，地下水一般水質很好，離子交換除鹽系統采用一級除鹽系統加混床處理，其流程為：地下水→深井泵→生水池→生水泵→生水加熱器→過濾器→清水池→清水泵→強酸性陽離子交換器→除碳器→中間水池→中間水泵→強堿性陰離子交換器→混床→除鹽水池→除鹽水泵→主廠房，設有五套過濾器、強酸性陽離子交換器、強堿性陰離子交換器和混床以進行切換使生產連續。

      從生水加熱器來的原水進入過濾器進行過濾，將原水中殘留的懸浮物去除。經過過濾后的水進入清水箱，由清水泵打入強酸性陽離子交換器，經強酸性陽離子交換除去水中鐵、鈣、鎂、鈉等陽離子，再送入除二氧化碳器，通過鼓風方式除去水中CO?，再送入強堿性陰離子交換器，通過強堿性陰離子交換，除去水中強酸根（Cl?、SO?2?），碳酸氫根（HCO??）及硅酸氫根（HSiO??）等陰離子，進入混床對剩余的陰、陽離子進行處理，最后送入除鹽水池，由除鹽水泵送入主廠房，以供鍋爐使用。

      經過以上工藝處理的水就是合格的鍋爐補給水，稱作無鹽水。用來吸收陽離子的樹脂稱為陽樹脂，用來吸收陰離子的樹脂稱為陰樹脂。強酸性陽離子交換器也稱為陽床，強堿性陰離子交換器也稱為陰床。

      2.2、酸堿再生系統

      酸罐中的濃鹽酸（HCl）由酸泵輸送到酸計量箱，當陽床再生時，由除鹽水使酸噴霧器產生負壓，將酸計量箱內的一定量的濃鹽酸稀釋成稀酸溶液，送入陽床進行再生。

      堿罐中的堿液（NaOH）由堿泵輸送到堿計量箱，當陰床再生時，由除鹽水使堿噴霧器產生負壓，將堿計量箱內的一定量的濃堿稀釋成稀堿溶液，送入陰床進行再生。

      2.3、廢液中和系統

      由于在本系統采用的是化學除鹽工藝，再生已經失效的陽、陰離子交換樹脂時，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再生過程中就必定產生大量的酸、堿廢水。不經處置的廢液就直接排放，會污染水域、影響農作物及魚類正常生長和危及人民群眾的健康。這就必須要進行廢酸、堿的處理，以使排放水pH值達到允許排放的標準。

      陰陽床再生過程中會產生一定量的廢堿和廢酸（總量約占化學制水10%），通常采用的方法是把這些廢堿和廢酸排到中和池中，進行自然中和，但實際使用中很難達到自然中和處理的目的，即廢堿和廢酸混合反應后pH值不能滿足環保排放（pH值6-9）標準。

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

      3、化學水處理系統的自動控制

      3.1、過濾器自動控制過程

      運行時水經上部進水閥進入過濾器，過濾后的水從下部送出。當過濾器出水濁度超過規定值時必須進行反沖洗。進行反沖洗操作時，將過濾器內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，最后正洗至水質合格后運行或備用。根據具體的工藝要求設定上部排水、吹洗、混合沖洗、反洗的時間。

      3.2、強酸陽離子交換器自動控制

      運行過程中，當出水的鈉離子濃度超過規定值時必須進行再生，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，一般經過10~20個制水周期后進行一次大反洗，由于大反洗后再進行還原時，還原劑的用量應比平時增加20%~50%，所以需要增加一個補充還原過程。各個步驟的時間需要根據具體的工藝要求設定。

      3.3、強堿陰離子交換器自動控制

      運行過程中，當出水的SiO?含量超過規定值時必須進行再生，再生主要有反洗、還原、置換、正洗等工藝步驟。各個步驟的時間需要根據具體的工藝要求設定。

      3.4、除鹽系統的流程控制

      一級除鹽系統聯接方式可分為單元制和母管制，不同的聯接方式具有不同的控制方法。單元制是指系統正常運行時，當某套設備失效時，備用的整套設備運行，失效設備整套停止并進入再生狀態。采用單元制聯接，只要系統設計合理，只需監測陰床出水的SiO?含量，就可判斷該套設備是否失效。

      母管制是指系統正常運行時，當某個設備失效時，備用的該類設備運行，失效的設備停止并進入反沖洗或再生狀態。對兩個相同設備的操作可分為手動和自動，設置一個手動一自動位（1：自動0：手動），通過改變手動一自動位來進行手動和自動的切換。

      手動狀態下設備由用戶控制，用戶可以根據需要對任一單臺設備進行運行、停止、反沖洗或再生；自動狀態下設備由程序控制，當某個設備失效時，備用的該類設備自動運行，失效的設備停止并進入反沖洗或再生狀態。設備可以是過濾器、強酸陽離子交換器或強堿陰離子交換器。

      4、總結

      本文主要介紹了化學水處理的必要性，幾種典型的鍋爐用水名稱，重點敘述了鍋爐補給水的工藝流程，為電廠化學水處理系統的改造提供了理論依據和指導方向，具有重要的應用價值。

參考文獻：

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

      [2]張春生.DCS系統在電廠化學水處理過程中的應用[D].河北：華北電力大學，2011.

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