超過純水技術在熱電廠的使用
來源：上海科(ke)程水處理(li)技術有限公司 閱讀：2067 更新時(shi)間：2011-03-14 10:021、前言
我們在為大量電廠客戶服務過程中發現(xian)電導率已(yi)不是判定水(shui)質好壞的唯(wei)一標(biao)準，而應更加(jia)注意粒子、二氧化硅對(dui)純水(shui)水(shui)質的影(ying)響(xiang)，同時設備的穩定性(xing)和安全性(xing)更是電廠客戶追(zhui)求的重點(dian)。
鍋爐供水
為了(le)電力(li)(li)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)和(he)(he)過(guo)程加(jia)(jia)熱，以及較少的(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)流(liu)供(gong)熱的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)，生(sheng)產(chan)(chan)(chan)高純水供(gong)轉(zhuan)化(hua)成(cheng)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)的(de)(de)(de)(de)鍋(guo)爐(lu)供(gong)水。動力(li)(li)公(gong)用(yong)事(shi)業公(gong)司是為生(sheng)產(chan)(chan)(chan)電能(neng)(neng)而(er)(er)需(xu)高純水的(de)(de)(de)(de)主要用(yong)戶。在這些(xie)應(ying)(ying)用(yong)中(zhong)(zhong)，液(ye)體水加(jia)(jia)入蒸(zheng)(zheng)汽(qi)發(fa)生(sheng)器（鍋(guo)爐(lu)），鍋(guo)爐(lu)通(tong)過(guo)燃油、煤、天然(ran)氣(qi)(qi)或(huo)核能(neng)(neng)將(jiang)(jiang)水轉(zhuan)化(hua)成(cheng)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)。然(ran)后，將(jiang)(jiang)產(chan)(chan)(chan)生(sheng)壓(ya)(ya)力(li)(li)272-1360kg的(de)(de)(de)(de)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)輸往渦(wo)(wo)(wo)輪(lun)機(ji)(ji)(ji)，渦(wo)(wo)(wo)輪(lun)機(ji)(ji)(ji)消耗蒸(zheng)(zheng)汽(qi)的(de)(de)(de)(de)部分熱能(neng)(neng)，將(jiang)(jiang)其轉(zhuan)化(hua)成(cheng)軸(zhou)轉(zhuan)動形式的(de)(de)(de)(de)機(ji)(ji)(ji)械能(neng)(neng)。機(ji)(ji)(ji)械能(neng)(neng)被(bei)送(song)(song)往發(fa)電裝置(zhi)，轉(zhuan)化(hua)成(cheng)電能(neng)(neng)。自渦(wo)(wo)(wo)輪(lun)機(ji)(ji)(ji)排出(chu)的(de)(de)(de)(de)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)主要仍呈氣(qi)(qi)體狀，為了(le)回送(song)(song)鍋(guo)爐(lu)，將(jiang)(jiang)其冷(leng)凝。該發(fa)電循環(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)效(xiao)率隨蒸(zheng)(zheng)汽(qi)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)和(he)(he)壓(ya)(ya)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)而(er)(er)改進(jin)(jin)，而(er)(er)在此應(ying)(ying)用(yong)中(zhong)(zhong)，需(xu)高純度(du)水的(de)(de)(de)(de)基本原因就(jiu)在于此。就(jiu)物理和(he)(he)化(hua)學兩方面(mian)考慮(lv)，對于鍋(guo)爐(lu)和(he)(he)渦(wo)(wo)(wo)輪(lun)機(ji)(ji)(ji)，增(zeng)加(jia)(jia)溫(wen)度(du)和(he)(he)壓(ya)(ya)力(li)(li)更為需(xu)要。蒸(zheng)(zheng)汽(qi)中(zhong)(zhong)少量的(de)(de)(de)(de)污(wu)染(ran)(ran)物，如(ru)鈉、氯化(hua)物或(huo)二氧化(hua)硅能(neng)(neng)引(yin)起渦(wo)(wo)(wo)輪(lun)機(ji)(ji)(ji)葉(xie)片的(de)(de)(de)(de)腐蝕或(huo)污(wu)染(ran)(ran)，結果降低渦(wo)(wo)(wo)輪(lun)機(ji)(ji)(ji)效(xiao)率甚至使其毀壞。在渦(wo)(wo)(wo)輪(lun)機(ji)(ji)(ji)對污(wu)染(ran)(ran)物含量較為敏感的(de)(de)(de)(de)同時，蒸(zheng)(zheng)汽(qi)的(de)(de)(de)(de)高壓(ya)(ya)和(he)(he)高溫(wen)增(zeng)加(jia)(jia)了(le)供(gong)水中(zhong)(zhong)鹽，特別是SiO2的(de)(de)(de)(de)揮發(fa)性，結果使這些(xie)污(wu)染(ran)(ran)物夾入蒸(zheng)(zheng)汽(qi)相的(de)(de)(de)(de)量增(zeng)加(jia)(jia)。因此，在較高溫(wen)度(du)和(he)(he)壓(ya)(ya)力(li)(li)條件下，蒸(zheng)(zheng)餾過(guo)程是不(bu)能(neng)(neng)夠有效(xiao)地自蒸(zheng)(zheng)汽(qi)中(zhong)(zhong)分離出(chu)進(jin)(jin)料水中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)污(wu)染(ran)(ran)物，因此需(xu)在鍋(guo)爐(lu)的(de)(de)(de)(de)上游去(qu)除這些(xie)污(wu)染(ran)(ran)物。
作為(wei)這(zhe)些(xie)關系(xi)的(de)(de)(de)一(yi)個直(zhi)接(jie)結論(lun)是(shi)操作壓力(li)決(jue)定了鍋(guo)(guo)爐中必須(xu)保持(chi)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)。其次，補給(gei)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)取決(jue)于補給(gei)和排(pai)(pai)放(fang)費用的(de)(de)(de)經濟(ji)分析(xi)。因(yin)為(wei)即使(shi)在高壓下(xia)，蒸(zheng)汽比水(shui)(shui)(shui)所含污染(ran)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)濃度要(yao)低(di)，所以鍋(guo)(guo)爐濃縮了進(jin)(jin)料(liao)水(shui)(shui)(shui)中的(de)(de)(de)污染(ran)物(wu)(wu)。因(yin)此，必須(xu)排(pai)(pai)放(fang)鍋(guo)(guo)爐中的(de)(de)(de)一(yi)部分水(shui)(shui)(shui)，以維(wei)持(chi)其水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)在所要(yao)求的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)平。為(wei)了確保排(pai)(pai)放(fang)液(ye)流(liu)(liu)僅是(shi)進(jin)(jin)料(liao)水(shui)(shui)(shui)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)一(yi)小部分，所以進(jin)(jin)料(liao)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)最大的(de)(de)(de)污染(ran)物(wu)(wu)含量(liang)(liang)必須(xu)明顯(xian)低(di)于鍋(guo)(guo)爐所能承受(shou)的(de)(de)(de)污染(ran)物(wu)(wu)含量(liang)(liang)。例如，在壓力(li)272kg或高于272kg的(de)(de)(de)鍋(guo)(guo)爐中，通常(chang)有進(jin)(jin)料(liao)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)1/100的(de)(de)(de)排(pai)(pai)放(fang)液(ye)流(liu)(liu)，則要(yao)求進(jin)(jin)料(liao)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)比保持(chi)在鍋(guo)(guo)爐中水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)優(you)良100倍(bei)。
表1列(lie)出了為保(bao)證現(xian)(xian)代鍋(guo)爐連續、可靠地操作，鍋(guo)爐水(shui)雜質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)最(zui)高含量(liang)指(zhi)標。由于鍋(guo)爐水(shui)質(zhi)(zhi)隨壓(ya)力變化，因此該表僅作為大(da)體的(de)(de)(de)指(zhi)南(nan)。每(mei)一個系統(tong)的(de)(de)(de)特殊性質(zhi)(zhi)，包(bao)括鍋(guo)爐的(de)(de)(de)設(she)計和渦輪機的(de)(de)(de)現(xian)(xian)狀，對(dui)于適宜保(bao)持(chi)的(de)(de)(de)水(shui)質(zhi)(zhi)極值也有重大(da)的(de)(de)(de)影響。
許多鍋爐(lu)，特別(bie)是諸如油(you)精煉(lian)廠、紙漿和(he)造(zao)紙廠等化(hua)學加(jia)工工廠或食品加(jia)工系(xi)統(tong)的(de)(de)鍋爐(lu)，用來(lai)生(sheng)產(chan)(chan)僅(jin)供加(jia)熱的(de)(de)蒸(zheng)汽。在這(zhe)些應用中(zhong)，所需蒸(zheng)汽的(de)(de)質量(liang)遠(yuan)不(bu)同(tong)于(yu)電廠所需的(de)(de)蒸(zheng)汽質量(liang)。二氧化(hua)硅的(de)(de)沉淀和(he)渦(wo)輪機(ji)葉片的(de)(de)腐蝕不(bu)是問題，比較(jiao)而言，返回管線(xian)中(zhong)的(de)(de)冷(leng)凝液的(de)(de)酸(suan)性腐蝕才是最(zui)重(zhong)要的(de)(de)。這(zhe)涉及(ji)去除水(shui)中(zhong)的(de)(de)碳(tan)(tan)酸(suan)氫鹽和(he)碳(tan)(tan)酸(suan)鹽的(de)(de)堿度，避免這(zhe)些化(hua)合物在鍋爐(lu)中(zhong)的(de)(de)解離，以及(ji)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)二氧化(hua)碳(tan)(tan)進入冷(leng)凝液管線(xian)。
| 鍋爐的水質(zhi) |
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2、二氧化硅的去除
二氧(yang)(yang)化(hua)硅(gui)具(ju)有不(bu)同于(yu)水中其(qi)他無(wu)機污染(ran)物的(de)(de)性質(zhi)(zhi)。二氧(yang)(yang)化(hua)硅(gui)是非離(li)子(zi)性的(de)(de)物質(zhi)(zhi)；在大(da)多數進(jin)料水中，具(ju)有可檢(jian)出量(liang)的(de)(de)濃度。它能以單個(ge)分子(zi)或聚合(he)成一定(ding)分子(zi)量(liang)的(de)(de)膠體存在。在一定(ding)的(de)(de)濃度和PH條件下，二氧(yang)(yang)化(hua)硅(gui)會沉淀(dian)形成單個(ge)粒子(zi)。對(dui)此單個(ge)粒子(zi)的(de)(de)去除(chu)，IX是無(wu)能為力的(de)(de)；但是RO對(dui)粒狀二氧(yang)(yang)化(hua)硅(gui)的(de)(de)去除(chu)是完全有效的(de)(de)，同時也能去除(chu)溶解的(de)(de)二氧(yang)(yang)化(hua)硅(gui)。
3、高純水系統中的問題
因為RO系(xi)統(tong)是(shi)復雜(za)的(de)，高(gao)度工程(cheng)監督的(de)，有(you)運動部件(jian)的(de)機械過程(cheng)，所以它們同所有(you)的(de)設備(bei)系(xi)統(tong)一樣，受制于同樣的(de)缺點。但是(shi)，高(gao)純系(xi)統(tong)的(de)某些特性涉及特殊(shu)的(de)問題(ti)，為了避免(mian)對水質的(de)嚴重的(de)負面影響，在(zai)設計和操作階(jie)段必須(xu)慎審地注意這些特殊(shu)的(de)問題(ti)。
3.1、再污染
在設計和(he)開始(shi)工(gong)作階(jie)段必(bi)須強調這個(ge)問(wen)題。為了保(bao)(bao)證良好的性能(neng)(neng)，組件的制(zhi)造材(cai)料應(ying)該在整個(ge)加(jia)工(gong)過程中保(bao)(bao)持潔凈(jing)狀(zhuang)態。從制(zhi)造不當的膜上漂(piao)洗(xi)(xi)掉(diao)粒子是極端困(kun)難的。在裝膜之前，應(ying)該仔細(xi)漂(piao)洗(xi)(xi)RO的管件和(he)壓力容器。添(tian)加(jia)消毒劑(ji)(ji)，如過氧(yang)化氫，在最初漂(piao)洗(xi)(xi)期間(jian)能(neng)(neng)夠幫(bang)助去除這類粒子。當然，如同(tong)任何化學試劑(ji)(ji)一(yi)樣，這些氧(yang)化劑(ji)(ji)的濃(nong)度應(ying)保(bao)(bao)持低于會使RO單元的結構材(cai)料降解的濃(nong)度。
若可能(neng)的(de)話，RO單(dan)元(yuan)一經操作，就(jiu)應保(bao)持連續(xu)運作。長時間停工，由于細(xi)(xi)菌在透(tou)過液流道(dao)中的(de)大量繁殖而(er)產(chan)生(sheng)粒子(zi)聚(ju)集。當RO單(dan)元(yuan)重新使用(yong)時，產(chan)品(pin)水的(de)細(xi)(xi)菌污染將明顯增加，需(xu)耗費很多(duo)時間沖(chong)洗。心要求獲得(de)盡可能(neng)好的(de)水質場合，必(bi)須(xu)將RO產(chan)品(pin)水返至RO單(dan)元(yuan)入口(kou)，以保(bao)證系統(tong)100%時間操作。
3.2、膜旁路
當水(shui)通(tong)過膜流動(dong)，而不是(shi)(shi)繞過膜流動(dong)時，可以體現RO的(de)許(xu)多(duo)優點。在關注去除離子(zi)物質的(de)場合，膜旁路(lu)(lu)會(hui)降低產品(pin)水(shui)的(de)質量，增(zeng)加精(jing)處理工序(xu)的(de)費用(yong)。這尚(shang)不是(shi)(shi)嚴重的(de)問(wen)題(ti)。然而，RO用(yong)作減少粒(li)子(zi)的(de)場合，特別是(shi)(shi)半(ban)導體制造中，旁路(lu)(lu)問(wen)題(ti)便是(shi)(shi)一個嚴重的(de)問(wen)題(ti)了。在即使只(zhi)有很小量的(de)水(shui)發生(sheng)膜旁路(lu)(lu)的(de)情(qing)況下，產品(pin)水(shui)中的(de)粒(li)子(zi)濃度(du)也會(hui)增(zeng)加許(xu)多(duo)倍。
膜旁路主要由(you)兩個條件導(dao)致(zhi)。第(di)一，是膜片之間縫(feng)隙(xi)密(mi)封不嚴(yan)，它使進料水不首先通過(guo)膜而由(you)膜片之間的(de)(de)(de)咸(xian)水側流(liu)入透過(guo)液流(liu)道。這種(zhong)情(qing)況(kuang)較(jiao)少見，最(zui)常見的(de)(de)(de)是由(you)產品水返回流(liu)入膜間的(de)(de)(de)透過(guo)液隔網的(de)(de)(de)透過(guo)水的(de)(de)(de)流(liu)動(dong)造成的(de)(de)(de)。若(ruo)有足(zu)夠的(de)(de)(de)壓力(li)發生此回流(liu)，則(ze)膜間的(de)(de)(de)縫(feng)隙(xi)將爆(bao)裂。若(ruo)該回流(liu)是明顯的(de)(de)(de)，并(bing)影響許多組(zu)件，則(ze)組(zu)件性能的(de)(de)(de)下降會立即顯現出(chu)來。雖(sui)然縫(feng)隙(xi)受到(dao)破(po)壞會發生這種(zhong)情(qing)況(kuang)，但是除(chu)非仔細(xi)監控RO單元，否則(ze)使用(yong)者(zhe)覺察(cha)不出(chu)。
能夠(gou)發生這類情況的原因如下(xia)。當(dang)RO單元(yuan)的透過(guo)液排(pai)入位于較高高度的貯(zhu)藏(zang)時，貯(zhu)藏(zang)中水的位頭(tou)能有足夠(gou)的壓(ya)力引起回流，即可破壞膜間的縫隙。通常在(zai)RO透過(guo)液的排(pai)放處安裝單向閥；但是有時即使加單向閥，正常操作(zuo)還是常遭破壞，結(jie)果會使大(da)量的透過(guo)液泄漏(lou)，從而損害組件。
引起(qi)(qi)膜(mo)(mo)旁路的(de)(de)(de)(de)最常遇到的(de)(de)(de)(de)問題是(shi)O形(xing)(xing)密(mi)封環(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)泄漏。每(mei)個(ge)膜(mo)(mo)單(dan)(dan)元(yuan)的(de)(de)(de)(de)兩(liang)端都有(you)用O形(xing)(xing)環(huan)(huan)密(mi)封的(de)(de)(de)(de)連接器。這是(shi)一個(ge)經濟的(de)(de)(de)(de)密(mi)封方法，在合(he)適的(de)(de)(de)(de)情況下是(shi)十分有(you)效的(de)(de)(de)(de)。但是(shi)，為了(le)使(shi)O形(xing)(xing)環(huan)(huan)密(mi)封嚴格，密(mi)封的(de)(de)(de)(de)部(bu)件(jian)必須是(shi)靜止固定的(de)(de)(de)(de)，但在RO壓力容(rong)器中(zhong)，這不容(rong)易作到，當泵啟動(dong)時，壓力容(rong)器中(zhong)的(de)(de)(de)(de)壓力增加(jia)，容(rong)器拉伸。同時，由于在咸(xian)水(shui)流(liu)(liu)道中(zhong)水(shui)流(liu)(liu)動(dong)的(de)(de)(de)(de)拖曳(ye)，所有(you)有(you)力作用在膜(mo)(mo)單(dan)(dan)元(yuan)上(shang)(shang)。由此引起(qi)(qi)膜(mo)(mo)單(dan)(dan)元(yuan)在咸(xian)水(shui)流(liu)(liu)動(dong)方向上(shang)(shang)移動(dong)。
4、結論
高(gao)純水(shui)生(sheng)產，必(bi)須嚴格(ge)控制(zhi)粒子(zi)、細菌和TOC含量是應用的(de)關鍵過程(cheng)。RO膜的(de)質量必(bi)須不(bu)斷改進(jin)，工程(cheng)公司必(bi)須加強對RO及超(chao)高(gao)純水(shui)系統的(de)應用、設(she)計和操作更多(duo)的(de)了解。
