火力發(fā)電廠是依靠水作為傳遞能量的介質(zhì)進(jìn)行發(fā)電，也是依靠水作為冷卻介質(zhì)來完成熱量交換工作。因此，水在熱力發(fā)電廠中起著重要的作用。水在火力發(fā)電廠過程中，主要有兩個(gè)循環(huán)系統(tǒng)：一是動(dòng)力設(shè)備中水汽循環(huán)系；二是冷卻水循環(huán)系統(tǒng)?；鹆Πl(fā)電廠水處理的主要目的是，預(yù)防熱力系統(tǒng)的結(jié)垢與腐蝕，保證機(jī)組的經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行，可分為內(nèi)冷水處理、凝結(jié)水處理、循環(huán)水處理。
    1 ·內(nèi)冷水處理技術(shù)
    隨著中國電力行業(yè)中高參數(shù)大容量機(jī)組的普遍投運(yùn)，對(duì)內(nèi)冷水水質(zhì)要求越來越高，內(nèi)冷水的品質(zhì)日益成為影響機(jī)組安全運(yùn)行的重要因素。為了保證發(fā)電機(jī)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，內(nèi)冷水應(yīng)滿足以下要求：為防止發(fā)電機(jī)線圈的短路，要求較低的電導(dǎo)率；不允許對(duì)發(fā)電機(jī)的空心銅導(dǎo)線和內(nèi)冷水系統(tǒng)產(chǎn)生侵蝕；發(fā)電機(jī)冷卻水中的雜質(zhì)不能在空心導(dǎo)線內(nèi)結(jié)垢，以免堵塞銅線棒降低冷卻效果等[1]。
    1.1 小混床處理法
    發(fā)電機(jī)廠家配套的內(nèi)冷水處理方法一般為小混床旁路處理法。其原理是取自內(nèi)冷水循環(huán)量的8%-10%通過小混床旁路處理，除去內(nèi)冷水中的銅離子和其他雜質(zhì)離子，降低內(nèi)冷水的導(dǎo)電率，同時(shí)除去內(nèi)冷水系統(tǒng)中結(jié)垢物質(zhì)以及腐蝕下來的雜質(zhì)， 確保內(nèi)冷水系統(tǒng)電導(dǎo)率（25℃）≤2．0μs ／ cm，硬度<2.0μmol/L，Cu 的質(zhì)量濃度≤40μg/L，來滿足機(jī)組的冷卻要求和絕緣要求。但是，小混床采用普通樹脂，出水pH 值偏低，一般在6.5-6.8 左右。實(shí)際運(yùn)行中表明，如果內(nèi)冷水系統(tǒng)的pH<7.0，那么系統(tǒng)中銅的質(zhì)量濃度一般在100μg/L 以上，如果系統(tǒng)不密閉，空氣中的二氧化碳?xì)怏w不斷進(jìn)入內(nèi)冷水系統(tǒng)，pH 會(huì)更低，最終導(dǎo)致銅腐蝕速率大大增加，腐蝕產(chǎn)物經(jīng)小混床交換去除后，可能使內(nèi)冷水系統(tǒng)中的銅離子合格，但實(shí)際上掩蓋了內(nèi)冷水不斷對(duì)發(fā)電機(jī)定子線棒產(chǎn)生銅腐蝕的本質(zhì)，使發(fā)電機(jī)運(yùn)行存在極大的安全隱患。一般發(fā)電機(jī)都帶有小混床處理系統(tǒng)，到目前為止，這種單一的小混床處理仍沒有成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。
    1.2 除鹽水與凝結(jié)水協(xié)調(diào)處理法
    為達(dá)到水質(zhì)的要求，通過對(duì)定冷水系統(tǒng)協(xié)調(diào)補(bǔ)充除鹽水和凝結(jié)水來調(diào)節(jié)內(nèi)冷水系統(tǒng)的導(dǎo)電率和pH 值，從而降低系統(tǒng)水對(duì)發(fā)電機(jī)定子線棒產(chǎn)生的銅腐蝕。但是，具體操作時(shí)會(huì)有以下矛盾：除鹽水補(bǔ)充過多，電導(dǎo)率降低，但pH 會(huì)低于7.0；凝結(jié)水補(bǔ)充過多，此時(shí)pH 能滿足7.0-9.0 的要求，但電導(dǎo)率會(huì)超過2．0μs ／ cm。運(yùn)行人員很難找到使凝結(jié)水和除鹽水的用量達(dá)到最佳配比的點(diǎn)， 再加上若凝結(jié)水補(bǔ)的過多時(shí)，由于含氨量大，可能會(huì)帶來銅線棒氨蝕的隱患。這樣對(duì)設(shè)備可靠性和運(yùn)行指標(biāo)控制的要求都很高，當(dāng)某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，將會(huì)引起內(nèi)冷水的電導(dǎo)率急劇上升，直接威脅機(jī)組的安全運(yùn)行，因此要想使內(nèi)冷水質(zhì)長期穩(wěn)定合格地運(yùn)行，這種操作理論上行得通，但實(shí)際上是很難實(shí)施的。
    1.3 加藥處理法
    一般小型機(jī)組采用加藥處理法，其原理是在內(nèi)冷水中投加低劑量的BTA、MBT 等銅緩蝕劑。由于銅緩蝕劑的作用，有效阻止了銅線棒的腐蝕，該方法效果明顯，銅離子濃度和電導(dǎo)率都有一定程度降低，但要穩(wěn)定達(dá)標(biāo)有困難，尤其是pH 值仍不能達(dá)標(biāo)，所以運(yùn)行中仍采用不斷換水的方式來保證電導(dǎo)率和銅離子濃度達(dá)標(biāo)。另外，根據(jù)采用此工藝的發(fā)電機(jī)銅線棒過水通道沉積物的化學(xué)分析， 緩蝕劑BTA 與銅離子形成的絡(luò)合物是沉積物的主要成分，說明采用投加銅緩蝕劑工藝處理內(nèi)冷水的方法有可能造成內(nèi)冷水通道堵塞。
    2· 凝結(jié)水處理技術(shù)
    凝結(jié)水精處理是大容量、高參數(shù)發(fā)電機(jī)組中一種特有的水處理方式，它是指對(duì)蒸汽冷凝而成的凝結(jié)水進(jìn)行處理，由于它是對(duì)比較純凈的水進(jìn)行處理，因此又稱為凝結(jié)水精處理。其目的主要是去除凝結(jié)水中金屬腐蝕產(chǎn)物及微量的溶解性鹽。凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行，對(duì)保證機(jī)組水汽品質(zhì)，提高機(jī)組熱效率，縮短新機(jī)組的啟動(dòng)時(shí)間，節(jié)約啟機(jī)費(fèi)用等都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
    凝結(jié)水精處理工藝流程大致可以分為兩類，一是在混床前加單獨(dú)的前置過濾器；二是不設(shè)前置過濾器，只采用單獨(dú)的空氣擦洗高速混床或樹脂粉末覆蓋過濾器。第一類系統(tǒng)設(shè)置較為復(fù)雜，運(yùn)行操作較麻煩，占地和投資也較大，第二類系統(tǒng)設(shè)置和運(yùn)行操作則相對(duì)簡單、占地和投資費(fèi)用也較小。近年很多電廠在凝結(jié)水精處理方式上選擇了高速混床或粉末樹脂覆蓋過濾器，尤其是粉末樹脂覆蓋過濾器在凝結(jié)水精處理中得到了很快的發(fā)展。
    2.1 高速混床
    高速混床是把陰、陽離子交換樹脂放在同一個(gè)交換器中，運(yùn)行前將它們盡可能地混合均勻。陰、陽樹脂是相互混勻后，則陰、陽離子交換反應(yīng)幾乎是同時(shí)進(jìn)行。也就是說OH 型交換反應(yīng)所產(chǎn)生的OH-與H型交換反應(yīng)產(chǎn)生的H+都不會(huì)積累起來，基本上消除了反離子的影響，交換反應(yīng)進(jìn)行十分徹底，出水水質(zhì)很高。由于凝結(jié)水系統(tǒng)的運(yùn)行壓力和溫度較高、流速較快，高速混床的樹脂必須具備的特殊性能：在水力學(xué)性能方面，要求粒度均勻，有良好的水力分層性能和較低的流體阻力損失；在物理性能方面應(yīng)有較高的機(jī)械強(qiáng)度和抗?jié)B透沖擊力；在化學(xué)性能方面，要有較快的交換速度和較高的工作交換容量。
    2.2 粉末樹脂覆蓋過濾器
    粉末樹脂覆蓋過濾器與覆蓋過濾器相同采用特制的外纏繞不銹鋼的多孔管作為濾元，在濾元上鋪覆濾膜形成均勻的過濾層，水流由濾元管外通過濾膜進(jìn)入濾元管中，將凝結(jié)水中的腐蝕產(chǎn)物截留在濾膜表面，從而獲得經(jīng)過過濾的凝結(jié)水。水的過濾過程最初是依靠濾層表面濾料顆粒間小孔的機(jī)械阻留和濾料表面的吸附作用來完成的。當(dāng)水中懸浮物被截留下來時(shí)，它們會(huì)彼此重疊、架橋而變成一層附加的濾膜，以后這層濾膜就起主要的過濾作用[2]。而粉末樹脂覆蓋過濾器是將顆粒很細(xì)（50μm 以下）的陰、陽樹脂粉以一定的比例混合后作為有過濾、吸附和離子交換作用的助濾劑[3]。
    對(duì)于精處理系統(tǒng)，高速混床與粉末樹脂過濾器在技術(shù)上都是可行的，兩種系統(tǒng)各有其優(yōu)缺點(diǎn)，因此在精處理系統(tǒng)選擇上各廠應(yīng)根據(jù)自己的實(shí)際情況，綜合考慮各種因素后具體確定。
    3· 循環(huán)水處理技術(shù)
    火電廠中耗水較多的系統(tǒng)是冷卻水系統(tǒng)，循環(huán)冷卻水排污損失占有很大的比重。循環(huán)水處理是水處理中的重要一環(huán)，做好水循環(huán)處涉及到水垢處理、污垢處理、腐蝕處理以及微生物粘泥等諸多環(huán)節(jié)。在當(dāng)前，做好循環(huán)水處理工作具有重大的現(xiàn)實(shí)意義，能夠很大程度上緩解用水壓力。
    3.1 循環(huán)水的防垢處理
    循環(huán)水防垢處理主要有石灰沉淀法、加酸處理法、離子交換法、阻垢劑法。
    3.1.1 石灰沉淀處理
    石灰沉淀法是一種應(yīng)用最廣、最經(jīng)濟(jì)的防垢方法，但它要求石灰的純度較高，最好達(dá)到80%-90%以上。石灰沉淀處理能有（下轉(zhuǎn)第73 頁）（上接第128 頁）效的除去水中的游離CO2、碳酸鹽硬度和堿度，并能有效的降低水中的活性硅化臺(tái)物、鐵離子及有機(jī)物等，改善了水質(zhì)。故石灰沉淀處理可以使循環(huán)水的濃縮倍率明顯提高，節(jié)約補(bǔ)充水量。
    3.1.2 加酸處理
    加酸處理是將水中的碳酸鹽硬度轉(zhuǎn)變?yōu)榉翘妓猁}硬度，反應(yīng)生成的CO2， 又有利于抑制碳酸鈣水垢的析出。通常加H2SO4控制，pH 在7.4-7.8 之間。
    主要化學(xué)反應(yīng)為：
    Ca（HCO3）2+H2SO4=CaSO4+2CO2+2H2O
    反應(yīng)的結(jié)果將水中的碳酸鹽硬度轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛容^大的CaSO4，反應(yīng)生成的CO2有利于抑制碳酸鹽水垢。   3.1.3 離子交換處理
    在缺水地區(qū)的大型循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，其補(bǔ)充水系統(tǒng)用離子交換法比較適宜，可以大大提高循環(huán)水的濃縮倍率，節(jié)約補(bǔ)充水量，但投資較大。所采用的離子交換劑一般為弱酸性陽離子交換樹脂，交換反應(yīng)為：
    2R-COOH+Ca（HCO3）2→（R-COO）2Ca+2CO2+H2O
    反應(yīng)的結(jié)果不僅降低了水中的碳酸鹽硬度， 同時(shí)降低了水中的堿度。因此這種處理方法比較適合原水中碳酸鹽硬度和堿度均較大的水。
    3.1.4 阻垢劑處理
    阻垢劑處理法是一種有效提高循環(huán)水濃縮倍率的方法，只要投加少量的化學(xué)藥劑就可以起到一定的防垢的作用。目前火力發(fā)電廠的循環(huán)冷卻水處理中常用的阻垢劑有：聚合磷酸鹽、有機(jī)膦酸鹽等等聚合磷酸鹽如焦磷酸鹽、三聚磷酸鹽、偏磷酸鹽。循環(huán)冷卻水中采用的是三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉聚合膦酸鹽在低計(jì)量（2-4mg ／ L）時(shí)是一種有效的阻垢劑，在高濃度時(shí)是一種有效的中性介質(zhì)的陰極緩蝕劑有機(jī)膦酸鹽，它具有劑量低、化學(xué)性能穩(wěn)定、阻垢性能好、耐高溫、不易降解及與其他類型的阻垢劑產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。
    3.2 腐蝕控制
    根據(jù)水質(zhì)條件合理的選擇管材是防止凝汽器損壞的重要措施。電廠中膠球清洗是一種凝汽器腐蝕和清洗污垢的有效辦法，在冷卻水的壓差作用下，海綿膠球被擠入冷凝管中，隨水流運(yùn)動(dòng)，膠球攜帶被擦拭掉的污垢擠出冷卻水管。另一種腐蝕控制方法是用FeSO4的水溶液通過凝汽器銅管，在其表面形成含有鐵化臺(tái)物的保護(hù)膜。由于γ-FeOOH帶有電負(fù)性，容易吸附在銅管表面帶有正電的Cu2O 膜上，從而達(dá)到防腐的目的。
    3.3 微生物的控制
    在微生物的控制方面， 循環(huán)水中常采用化學(xué)藥劑來控制微生物的滋生。這類化學(xué)藥劑有殺生物劑和抑制生物劑。循環(huán)水處理中要求殺菌劑既能殺死或抑制所有微生物的生長與繁殖， 并能降解為無毒性的物質(zhì)，同時(shí)又不易與冷卻水中的其他雜質(zhì)發(fā)生任何反應(yīng)。常用的氧化型殺生劑有Cl2、漂白粉、O3等，常用的非氧化型殺生劑有季胺鹽、氯酚等。
    4· 結(jié)論
    電廠水處理方式有很多種，只采用一種很難保證電廠水水質(zhì)符合國家和行業(yè)的最新標(biāo)準(zhǔn)。將一些處理方式聯(lián)合運(yùn)用，可以提高電廠水水質(zhì)，使之符合國家和行業(yè)的最新標(biāo)準(zhǔn)，從而保證發(fā)電機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。實(shí)際運(yùn)行中，可根據(jù)機(jī)組的具體情況，選用合適的處理方式聯(lián)合運(yùn)用。