锅炉补给水处理方法详解

在火力发电厂热力系统的水汽循环过程中，不可避免地会产生水汽损失，造成损失的原因有设备和管道系统水的排放、蒸发和泄露等，如锅炉的排污、吹灰、除氧器排汽、燃油加热、汽轮机轴封排汽、以及热电厂的回水损失等。锅炉补给水就为了弥补这些损失使热力系统保持水、汽平衡而向锅炉补充的水。其中热电厂由于对外供热，回收的水量大大少于凝汽式电厂，因此需更大量的补给水才行。

锅炉补给水用量大、水质要求标准高，电厂水处理的主要任务就是锅炉补给水的制备。

1.锅炉补给水量的确定

在凝汽式发电厂中，锅炉补给水量等于热力系统水汽循环过程中的所有损失和锅炉排污量之和。表2-4列出了火电厂各项水、汽损失计算值 [引自 《火力发电厂设计技术规程》(DL 5000—2000)]。

表2-4　火电厂各项水、汽损失

注 1.锅炉正常排污率按表中1、2、3项正常损失量计算。
2.发电厂其他用汽、用水及闭式热水网补充水，应经技术、经济比较，确定合适的供汽方式和补充水处理方式。
3.采用除盐水作空冷机组的循环冷却水时，应考虑由于系统泄漏所需的补水量。

设计锅炉补给水系统时，要能够保证水处理设备在最不利的情况下也能供给合格的水。水处理系统的出力，应根据发电厂正常水、汽损失量，并考虑机组启动或事故而增加的补充水量，经必要的校核后确定。原则上应等于发电厂全部正常水、汽损失与机组启动或事故而增加的损失之和，考虑到锅炉补给水制备系统的自身耗水量，当水制备室有冲洗水箱时，可附加1.5%～2.0%；无冲洗水箱时，最大用水量应附加设备反冲洗水量。

在热电厂，供热回水损失不但与热力负荷有关，而且与热用户的使用情况有关，回水损失变化较大，补给水率有时高达30%以上，一般情况下为热水网水量的1%。

2.锅炉补给水水质标准

火电厂的热力系统在高温和高压状态下工作，水、汽循环系统中少量的有害成分——氧以及盐类、有机类物质都会引起热力设备结垢、积盐。而大型锅炉机组对给水中的绝热沉积物非常敏感，这些绝热沉积物的存在会引起受热面过热和沉积物下金属腐蚀，严重时将发生爆漏，机组被迫停运，造成重大经济损失，因此对锅炉补给水的水质有严格的要求。

表2-5是 《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》(GB 12145—1999)规定的锅炉补给水质量标准。

表2-5　锅炉补给水质量标准

① 硬度mmol/L的基本单元为M (1/2Ca2++1/2mg2+)。
② 直接作为5.9MPa及以上锅炉的补给水时应不大于5。

3.锅炉补给水的处理

锅炉补给水的处理一般分为两个步骤：第一步是预处理，采用混凝、澄清和过滤方法去除悬浮物质和一定量的有机物质；第二步是离子交换软化或除盐。当然，流程中还应配有自动加絮凝剂和助凝剂的装置、自动加阻垢剂的装置、自动加酸的装置和清洗装置。

锅炉补给水的处理方案主要取决于原水水质和锅炉特性参数两个方面。首先，取用不同的原水，水质往往有很大差别，比如地下水的硬度和碱度较高，地表水的悬浮物和有机物含量较高，海水、中水的成分更复杂。其次，不同型号、不同压力和温度的锅炉对水的要求也有很大区别，都是锅炉补给水处理必须考虑的因素。以下是制定锅炉补给水处理方案的一些原则：

(1)原水的悬浮物含量高(大于50mg/L)时，预处理中必须有混凝澄清过程，悬浮物低时，只需过滤处理。当原水中有机物含量高时，应设活性炭过滤器。图2-5是利用循环水排污水为原水的锅炉给水处理流程，由于循环水排污水的有机物和悬浮物含量都比较高，其预处理部分就相对复杂，既有混凝澄清过滤设备，又有针对去除有机物的活性炭过滤设备。(www.xing528.com)

(2)原水的矿化度在中度以下 (含盐量小于500mg/L)，适于采用离子交换法除盐。当碳酸盐硬度/∑阳离子＞0.5，适于选用弱酸阳离子交换树脂；当强酸阴离子＞1～3mmol/L，适于选用弱碱阴离子交换树脂。

图2-5　利用循环水排污水为水源的锅炉补给水处理流程

(3)强矿化和高矿化原水还需用膜技术预除盐，即在离子交换法除盐之前设置反渗透、电渗析或纳滤装置。如广州某发电厂用地下水作锅炉给水的原水，为解决地下水矿化度高的问题，选用了纳滤膜进行预处理，脱去大部分硬度和盐分 (采用脱盐率85%，脱硬度95%的NFL—D型膜)，得到了回收率高，脱硬度高的锅炉补给水。该系统已运行了两年多，水的质量一直十分稳定。我国北方降水量小，导致天然水含盐量普遍比较高，一般也宜采用膜法进行预处理。又如内蒙电网所属的几个电厂，其锅炉补给水处理系统都采用了反渗透设备作为预除盐装置，以离子交换设备作为精除盐装置。表2-6是这几个电厂所用的反渗透膜概况。

表2-6　内蒙几个电厂所用的反渗透膜概况

① RO投运初期的性能指标。

用循环水排污水作锅炉补充水时，因循环水经浓缩后其排污水的含盐量也比新鲜水高很多，所以最好也用膜法进行预处理，如图2-5所示的流程就采用了反渗透 (RO)作为离子交换的预处理单元。

用循环水排污水作锅炉补充水时，因循环水经浓缩后其排污水的含盐量也比新鲜水高很多，所以最好也用膜法进行预处理，如图2-5所示的流程就采用了反渗透 (RO)作为离子交换的预处理单元。

图2-6为一个容量为2×200 m3/h的利用循环水排污水为水源的锅炉补给水处理车间实景。该处理流程为预处理+反渗透预脱盐+一、二级除盐系统；容量为2×200 m3/h；SDI＜4；脱盐率不小于98%；反渗透膜元件采用美国DOW低压复合膜，压力容器采用美国Codeline的FRP产品。

图2-6　利用循环水排污水为水源化学水处理车间

(4)由于不同的锅炉对水质的要求不同，所以锅炉补给水处理方式还与锅炉参数、受热面的热应力等因素有关。高参数机组的锅炉补给水，应采用各种组合的离子交换除盐方式制备成高纯水；中、低压锅炉的补给水多采用各种离子交换或其他方法处理的软化水，但都要首先进行预处理，去除原水中的悬浮物和有机物等。

(5)方案的设计应该注意预处理阶段的出水必须保证离子交换器和膜法除盐装置正常、有效地工作，进入离子交换除盐和膜法除盐系统的进水水质应符合表2-7所列的 《火力发电厂化学设计技术规程》 (DL/T 5068—2006)所规定的进水水质标准。

表2-7　离子交换除盐和电除盐系统的进水水质要求（DL/T5068—2006）

① 工程选用时，电除盐的水质要求，应根据设计导则和类似运行经验确定。
② 强碱Ⅱ型树脂，丙烯酸树脂的进水水温不大于35℃
③ 对弱酸离子交换器可适当放宽。

设计水处理系统时，应根据表中所规定的进水水质标准，对系统内的设备进行选配。例如，黄河下游地区某电厂以黄河水为原水，制备锅炉补给水时，常规的“多介质过滤+活性炭”预处理工艺往往不能满足反渗透进水要求，造成反渗透清洗频繁。最后经过考察选择了中空纤维超滤作为反渗透预处理，结果表明，超滤产水水质大大优于常规处理工艺，经试验检验，超滤膜未出现污堵和通量下降的现象。

(6)“超滤+反渗透+EDI”的全膜法工艺是最新的制备锅炉补给水的膜分离技术。超滤良好的产水水质能够给反渗透膜提供最佳的保护，而替代传统混床的EDI技术则彻底消除了酸碱的使用和废水排放。实际运行结果表明，这种系统运行可靠、管理方便、产水水质大大优于锅炉用水要求。全膜法的这些优点使它成为一种极具前景的锅炉补给水处理工艺。关于这种方法，我们将在第五章火电厂节水技术与管理中进一步讨论。