火力發(fā)電廠化學(xué)運(yùn)行優(yōu)化與節(jié)能降耗措施探討

文_陸海偉 張超 周慶巖 黃河清 長(zhǎng)安益陽(yáng)發(fā)電有限公司

化學(xué)運(yùn)行作為火力發(fā)電廠電力生產(chǎn)重要組成部分，其主要任務(wù)是為機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供合格的水、汽、氣。除原水預(yù)處理、補(bǔ)給水處理、凝結(jié)水處理、鍋爐爐水處理、廢水處理、內(nèi)冷水處理以及循環(huán)水處理等工作外，還涉及制、供氫和氨的供應(yīng)?；瘜W(xué)運(yùn)行涉及區(qū)域廣、設(shè)備多、處理工藝關(guān)聯(lián)密切，尤其是從原水到除鹽水再到機(jī)組水汽的處理過(guò)程中，任意環(huán)節(jié)異常均會(huì)加重后續(xù)設(shè)備運(yùn)行負(fù)擔(dān)，造成電力生產(chǎn)成本的增加。本文從以下幾個(gè)方面討論了火力發(fā)電廠化學(xué)運(yùn)行中存在的常見(jiàn)問(wèn)題和優(yōu)化措施，有利于節(jié)能降耗和運(yùn)行成本的控制。

1 化學(xué)運(yùn)行中變頻技術(shù)的應(yīng)用

水泵設(shè)計(jì)通常以高負(fù)荷時(shí)的用水量為依據(jù)，部分水泵設(shè)計(jì)出力與實(shí)際相差較大，當(dāng)系統(tǒng)處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，水泵出力過(guò)剩，能耗浪費(fèi)嚴(yán)重。對(duì)于原水經(jīng)混凝澄清設(shè)備處理后部分進(jìn)入工業(yè)消防水池，部分經(jīng)過(guò)濾設(shè)備處理后進(jìn)入化水池和生活水池的流程，在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)工業(yè)水用量比較穩(wěn)定，但對(duì)于公用的工業(yè)水系統(tǒng)則受機(jī)組運(yùn)行數(shù)量變化以及生產(chǎn)中其它所需工業(yè)水的需求量變化而變化?；瘜W(xué)水為補(bǔ)給水處理系統(tǒng)的供水，受除鹽水制水需求影響，化學(xué)水用量隨該系統(tǒng)啟停而變化。生活水各時(shí)段用水量不同，波動(dòng)相對(duì)較大。工業(yè)水、化學(xué)水、生活水所供給的系統(tǒng)不同，各設(shè)備啟停和波動(dòng)變化對(duì)原水用量的需求也相差較大，這就要求原水供給能夠靈活調(diào)整。若原水采用工頻水泵供給，則對(duì)于復(fù)雜的用水系統(tǒng)難以保證各水池水位穩(wěn)定，難免造成水資源和電能浪費(fèi)。

因此，用水量需要經(jīng)常調(diào)整的系統(tǒng)可采用變頻水泵供水，以靈活調(diào)整水泵出力，降低水耗和電耗。較為常見(jiàn)的是將某臺(tái)原水泵進(jìn)行變頻改造，當(dāng)原水用量較大時(shí)可采用工頻水泵搭配變頻水泵的方式運(yùn)行，原水用量較少時(shí)可只運(yùn)行變頻水泵，以達(dá)到節(jié)水和節(jié)電的目的。工業(yè)水泵、工業(yè)水回收泵等進(jìn)行變頻改造也可取得較好的節(jié)能效果。

2 原水預(yù)處理系統(tǒng)運(yùn)行

水的預(yù)處理是采用混凝、沉降、澄清和過(guò)濾的方法去除水中的懸浮物、膠體和有機(jī)物。澄清設(shè)備是大多數(shù)火力發(fā)電廠預(yù)處理系統(tǒng)的第一級(jí)設(shè)備，經(jīng)其處理后，水中大部分懸浮物、膠體和有機(jī)物被去除。因水中還殘留了一些懸浮物和絮凝體，其穩(wěn)定的濁度在2NTU-10NTU范圍內(nèi)，若需進(jìn)入補(bǔ)給水除鹽處理系統(tǒng)則還須經(jīng)過(guò)過(guò)濾處理，以免造成后級(jí)水處理設(shè)備污堵和污染。

澄清器穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)是良好的泥渣特性（如泥渣活性、泥渣濃度、泥渣層高度等），只要是影響泥渣特性的因素，都會(huì)對(duì)澄清器的運(yùn)行產(chǎn)生影響。以機(jī)械加速澄清池為例，能否保證足夠的泥渣回流量和是否及時(shí)排泥對(duì)澄清池的正常運(yùn)行有重要影響。攪拌器轉(zhuǎn)速直接影響其提升作用，過(guò)低將導(dǎo)致泥渣回流效果差、泥渣層高度降低，嚴(yán)重時(shí)第二反應(yīng)室變清、分離室清水區(qū)泛白等；過(guò)高將導(dǎo)致泥渣層過(guò)高，水量波動(dòng)時(shí)極易發(fā)生翻池。排泥是控制泥渣層高度和濃度的重要操作，若排泥不及時(shí)會(huì)使泥渣層過(guò)高，泥渣濃度過(guò)大，影響出水水質(zhì)。另外，混凝劑投加量也是影響澄清池經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素。合理的混凝劑加藥量、排污量和攪拌器轉(zhuǎn)速不僅能降低機(jī)械加速澄清池運(yùn)行的加藥成本、水耗、電耗，還可避免因其出水水質(zhì)不良造成的后級(jí)水處理設(shè)備污堵和污染。如超濾系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)不良將加速自清洗過(guò)濾器的污堵和超濾膜的污染，使超濾產(chǎn)水量下降、運(yùn)行壓差增大、反洗頻率增加，嚴(yán)重時(shí)將影響后續(xù)除鹽系統(tǒng)的運(yùn)行并加速該系統(tǒng)中樹(shù)脂的污染。

3 離子交換樹(shù)脂再生與復(fù)蘇

離子交換水處理的兩個(gè)主要階段是運(yùn)行制水和離子交換樹(shù)脂再生，運(yùn)行制水為離子交換樹(shù)脂交換容量發(fā)揮的過(guò)程，再生為交換容量恢復(fù)的過(guò)程。再生效果不佳會(huì)降低離子交換器的工作交換容量，使周期制水量降低和酸、堿、水、電耗增加。離子交換器再生時(shí)，水耗主要發(fā)生在反洗、進(jìn)酸堿液的稀釋、置換、樹(shù)脂清洗和正洗等步驟。反洗、樹(shù)脂清洗用水量取決于樹(shù)脂層被懸浮物污染的程度。對(duì)于一級(jí)復(fù)床除鹽系統(tǒng)，因陽(yáng)床在運(yùn)行中截留的懸浮物相對(duì)較多，因此陽(yáng)床反洗用水量較大；對(duì)于未設(shè)置和設(shè)置前置過(guò)濾器的凝結(jié)水精處理高速混床，前者樹(shù)脂再生過(guò)程中所需空氣擦洗的次數(shù)也相對(duì)較多；另外，再生徹底與否對(duì)正洗用水量影響較大。

要保證樹(shù)脂再生效果除酸堿質(zhì)量、離子交換器不發(fā)生偏流等因素外，還要保證樹(shù)脂中的懸浮物清洗徹底、合適的酸堿濃度和酸堿量以及充分的置換時(shí)間。無(wú)論補(bǔ)給水處理還是凝結(jié)水精處理系統(tǒng)混床，再生都要求陰陽(yáng)樹(shù)脂分離徹底，而后者還需保證陰樹(shù)脂合適的再生溫度。此外，逆流再生一級(jí)復(fù)床進(jìn)酸堿和置換過(guò)程中，排開(kāi)度不當(dāng)發(fā)生虹吸導(dǎo)致樹(shù)脂亂層以及補(bǔ)給水處理混床同步進(jìn)酸堿時(shí)使再生液液面過(guò)高或過(guò)低均會(huì)造成再生不徹底，嚴(yán)重降低周期制水量甚至再生失敗。樹(shù)脂在長(zhǎng)期運(yùn)行后難免發(fā)生污染，嚴(yán)重污染會(huì)造成樹(shù)脂性能下降、工作交換容量降低、離子泄漏量增加，影響出水水質(zhì)，還增加了酸堿耗及廢水處理等其它水處理運(yùn)行成本。因此，要達(dá)到節(jié)能降耗目的必須保證樹(shù)脂再生效果，并及時(shí)對(duì)受污染樹(shù)脂進(jìn)行復(fù)蘇。

4 凝結(jié)水精處理高速混床氫型運(yùn)行

凝結(jié)水精處理的目的是去除凝結(jié)水中的金屬腐蝕產(chǎn)物和微量的溶解性鹽，以保證熱力系統(tǒng)水汽品質(zhì)合格和機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。凝結(jié)水精處理混床銨化運(yùn)行能夠延長(zhǎng)設(shè)備運(yùn)行周期、節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用、降低勞動(dòng)強(qiáng)度并減少再生廢液的排放量。銨化混床運(yùn)行可分為氫型運(yùn)行階段、轉(zhuǎn)型階段和銨化運(yùn)行階段。在氫型混床向銨化混床過(guò)渡期間（即轉(zhuǎn)型階段），出水中銨泄漏量逐漸上升，pH值、電導(dǎo)率也逐漸上升，鈉離子、氯離子或硫酸根泄漏量均增大。鈉離子會(huì)引起汽輪機(jī)高壓缸積鹽，氯離子則會(huì)導(dǎo)致低壓缸發(fā)生點(diǎn)蝕。氫電導(dǎo)率大于0.10μS/cm是凝結(jié)水精處理高速混床控制運(yùn)行終點(diǎn)的重要指標(biāo)之一，但混床開(kāi)始漏銨或進(jìn)入銨化運(yùn)行階段后即使氫電導(dǎo)率合格，其出水中鈉離子和氯離子質(zhì)量濃度也可能會(huì)超過(guò)1.0μg/L。

為有效保證高速混床氫型運(yùn)行，可結(jié)合其出水電導(dǎo)率及鈉離子、氯離子、二氧化硅含量等判斷失效終點(diǎn)。根據(jù)《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》的要求，過(guò)熱蒸汽壓力大于18.3MPa的鍋爐其凝結(jié)水除鹽后氫電導(dǎo)率應(yīng)≤0.10μS/cm，其它離子含量也有嚴(yán)格的限制。高速混床采用氫型運(yùn)行方式可有效降低機(jī)組發(fā)生腐蝕、結(jié)垢和積鹽的風(fēng)險(xiǎn)，但氫型混床周期產(chǎn)水量少、自用除鹽水量和酸堿消耗量顯著增加，嚴(yán)重影響凝結(jié)水精處理運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。為達(dá)到節(jié)能降耗的目的，部分電廠采用自動(dòng)加氨方式精確控制給水pH值的上限、調(diào)整高速混床陰陽(yáng)樹(shù)脂配比以及優(yōu)化再生技術(shù)參數(shù)等措施，取得了較好的效果。

5 再生廢水處理的優(yōu)化和其它措施

補(bǔ)給水除鹽處理和凝結(jié)水精處理的陰、陽(yáng)樹(shù)脂再生過(guò)程中，因樹(shù)脂再生要求的酸堿濃度不同以及在陰陽(yáng)樹(shù)脂再生階段酸堿再生過(guò)程不同步均會(huì)導(dǎo)致酸堿廢水的產(chǎn)生。不經(jīng)過(guò)中和作用的酸性廢水和堿性廢水若作為工業(yè)廢水直接進(jìn)行排放，不僅增加工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷，還會(huì)導(dǎo)致資源不能合理利用，廢水處理時(shí)間增加、效率降低以及廢水處理費(fèi)用增加。因此，處理酸堿廢水時(shí)可根據(jù)廢水排放規(guī)律設(shè)置相應(yīng)體積的中和設(shè)備，收集酸堿廢水進(jìn)行中和處理后再由其工業(yè)廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，以提高廢水處理效率、減少?gòu)U水處理系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)和不必要的資源損耗。

除上述措施外，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)化學(xué)運(yùn)行設(shè)備的管理和運(yùn)行人員的教育和培訓(xùn)，不斷提高操作技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)規(guī)范化操作和勞動(dòng)態(tài)度的積極轉(zhuǎn)變。在日常工作中必須及時(shí)總結(jié)并解決化學(xué)運(yùn)行中出現(xiàn)的影響節(jié)能降耗效果的問(wèn)題、不斷優(yōu)化工藝和設(shè)備參數(shù)、根據(jù)需要采用新技術(shù)以及根據(jù)生產(chǎn)規(guī)律適時(shí)調(diào)整以不斷降低化學(xué)運(yùn)行成本。

6 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)前電力生產(chǎn)格局和復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)環(huán)境中，火力發(fā)電企業(yè)要在激烈競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)占據(jù)一席之地就必須不斷提升自身競(jìng)爭(zhēng)力?；瘜W(xué)運(yùn)行作為火力發(fā)電廠電力生產(chǎn)的重要組成部分，根據(jù)其自身特點(diǎn)采取各項(xiàng)節(jié)能降耗措施，合理優(yōu)化工藝和運(yùn)行參數(shù)，對(duì)控制電力生產(chǎn)成本提高火力發(fā)電企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。