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      水處理的多元化選擇方案
      只要是蒸氣循環主導電力生產行業,水處理工藝的選擇對電廠的成功運行就至關重要,保證鍋爐及汽輪機的安全運行要求電廠管理人員嚴格地控制諸如腐蝕、結垢、污堵、積鹽等問題。
        但是由于目前存在著一些難以兼顧的要求,使設計出一個優良的水處理方案比以前更加困難。管理部門限制了對化學藥劑的選擇并要求降低廢水的排放量;環保人員呼吁減少對水資源的消耗;原水點惡化的水質,除此以外,電力部門的董事及股東出于對自身利益的考慮也要求降低運行費用。
      令人感到欣慰的是,可以利用新的技術來應對這些挑戰,例如:
      · RO(反滲透)及EDI(電去離子法)使鍋爐的補給水處理減少了對化學藥劑的貯存及處理。
      · 加氧處理使鍋爐不用排污就能防止其腐蝕、積鹽。
      · 改進的停機保護工藝增加了運行操作的靈活性,同時減輕了腐蝕。
        由于各地的代理人員及水處理專業人士的提供,使所有的這些高級技術比較容易獲得。代理人員設法將任務甚至是自主權交付給那些在關鍵崗位上(至少在理論上)的人員去優化水處理方案的設計 — 因為這些公司有專業化的人才及資源。
        需要說明的是,盡管代理人員對一些電廠保持了一段短期的跟蹤服務記錄,但電廠管理人員仍不大相信這些益處。類似的情況是,審核人員仍徘徊于這些在水處理領域中剛剛興起的高級技術之外。
        無論一個企業被提供哪種水平的代理人員或者哪一種技術,有一點很清楚:一個成功的水處理工藝需要同以前一樣對每一個細節都應給予充分的關注。

      減少化學再生藥劑的使用
        在過去的十年中,電去離子法(EDI)是工業水處理技術中兩個最重大的進展之一,理由是:電廠現在制取純水沒有因使用化學再生藥劑所引起的費用、空間、安全及環保等問題。
        EDI的商業化運行實際上已經有十余年的歷史,但是根據Glegg水處理公司的創始人及總裁Robert K Glegg的講述,早期的系統僅能在流量較低的情況下運行,而且還存在著可靠性方面的問題。如今的EDI系統已能適應電廠的各種流量及水質純度的要求,其運行可靠,這在很大程度上是因為EDI與水處理領域中另一項重要的技術 — 反滲透(RO)已結合在一起。
        在RO及EDI被應用之前,鍋爐補給水的傳統生產工藝為化學方式再生的離子交換裝置。經預處理之后,利用泵力使補給水通過若干階段的除鹽(通常是陽床、陰床及混床)在這幾個階段中,雜質通過離子交換過程被除掉。
        由于樹脂床必須頻繁地再生,因而需要對酸、堿等化學再生藥劑進行貯存、處理。
        到二十世紀八十年代初,減少使用化學藥劑的想法導致了RO的工業應用。在RO的運行過程中,通過對補給水進行加壓使其克服被半透膜分隔開的兩種
        不同濃度溶液所產生的滲透壓,當應用的反向壓力足夠時,水將向相反的方向移動即從濃度較稀的一側流向濃度較高的一側,從而生產出純水并在濃水側留下廢鹽液。
        為了達到鍋爐補給水水質的要求,對RO的出水必須進一步地除鹽,到二十世紀八十年代,通過混床離子交換裝置完成了這一過程,無論如何此工藝流程相應減少了化學再生藥劑的消耗。隨著新的離子交換工藝如逆流再生、滿室床、專用樹脂等的開發,使運行費用及化學藥劑的使用得到了進一步地降低,同時RO/混床的組合系統也獲得了廣泛的應用。

      連續再生
        最近,通過應用EDI系統來替代傳統的離子交換裝置,使一些電廠又向前進了一步。Glegg解釋說新工藝也采用混床離子交換樹脂,但有一個關鍵性不同:它將樹脂與離子交換膜結合起來,不是使用化學藥劑而是使用一直流電場來不斷地再生樹脂。
        在EDI膜堆的淡水室中,混勻的陰、陽離子交換樹脂夾在陰、陽離子交換膜之間。直流電壓使水中的氫離子及氫氧根離子從淡水室中穿過樹脂向所對應膜的方向遷移,當這些離子透過交換膜后,氫離子及氫氧根離子重新結合成水。這種氫離子及氫氧根離子的產生及遷移正是樹脂得以實現連續再生的機理。
        當進水中的鈉及氯等雜質離子吸咐到相應的離子交換樹脂上時,這些雜質離子就會發生普通的離子交換反應,并相應地置換出氫離子及氫氧根離子。
        一旦在離子交換樹脂內的雜質離子也加入到氫離子及氫氧根離子向交換膜方向的遷移,這些離子將連續地穿過樹脂直至透過交換膜而進入濃水室。
        這些雜質離子由于相鄰隔室交換膜的阻擋作用而不能向對應電極的方向進一步地遷移,因此雜質離子得以集中到濃水室中,然后可將這種含有雜質離子的濃水排出膜堆。目前應用的EDI膜堆可以生產出電阻率超過16MW·cm(0.063ms/cm)的純水。
        EDI的最大優點在于不用化學藥劑進行再生,因而不需要化學再生藥劑貯存罐及相應的中和池,而且無須對有害的化學廢水進行收集、貯存及處理。
        還有一個優點是,EDI的排放液(濃水)通常比預處理系統進水的水質要好,故其排放液可以直接地排至RO的入口,這樣就有效地消除了對廢水的排放。相反,混床的再生是一個一次性的過程,由于使用化學藥劑再生樹脂床,其廢液中含有比一般EDI濃水高3-4倍的廢棄離子。

                EDI 工作簡圖

        據Glegg水處理公司報道,最近的模塊式EDI技術在其流量達到8000l/min時仍具有較好的經濟性,它的出力可以通過增減膜堆的方式簡單地進行調整。目前的EDI裝置在經濟性上可以與離子交換床相媲美,簡化膜的成分及減少膜的數量等新工藝使其費用比早期的技術有更大的節省,EDI的運行費用也與混床相當,其電耗與混床再生的藥劑費用大致相當。
        目前世界上有許多水處理設備供應商可以提供RO/EDI系統,例如Glegg在北美、歐洲及亞洲通過60多家水處理公司來銷售其E-Cell系統。E-Cell最近應用的兩個工程是英國1100MW的Coryton電廠及西非加納的Takoradi熱電廠項目,由Volta River地方所擁有的Takoradi電廠是加納唯一的一座熱電廠,在它建造之前,這個國家所有的電力實際上來自于Volta湖上的水電站。
        Robert Glegg相信在3到5年的時間內,85%的工業水處理系統將會采用RO/EDI系統,他預計剩余15%的部分則是應用在預處理的費用較高或者不能抵消非化學方法的RO/EDI系統所帶來的固有益處的場合。

      加氧處理
        直流鍋爐對水處理的要求較高,因為給水全部轉變為蒸汽,所以在此系統中不允許有雜質存在,因而許多應用于汽包鍋爐的磷酸鹽處理工藝并不適用于直流鍋爐。
        更為重要的是,直流鍋爐中還存著沖擊腐蝕(FAC)這個棘手的問題,FAC可使碳鋼管道變薄,直至其出現泄漏或破裂。當發生FAC時,碳鋼上常規的四氧化三鐵保護層溶解在高速的水流或濕蒸汽中,這一過程使氧化層減少或者被去掉,并很快波及到內層金屬,FAC使管壁變薄的速度可達3mm/年。
        1986年某核電站的管道發生了一起破裂事故,自此以后核電站已開始防范FAC的發生,但火電廠最近出現的一起造成人員傷亡的管道破裂事故后,人們已開始密切關注所有的直流鍋爐了。
        多年以來,許多國家的電廠對鍋爐采用全揮發處理(AVT),在這種工藝方法中,將氨(一般為氨水)加入到給水中,以保持其PH值在9.0-9.5之間;將除氧劑(一般為聯氨)加入到給水中,使氧的含量維持在5ppb以下。
        雖然AVT能有效地減少可被蒸汽攜帶的雜質含量,但它卻無法防止因凝汽器泄漏而使鹽類物質漏入系統內的情況,因而AVT需要對凝結水進行精處理以及對給水中的雜質含量進行嚴密的監控。還有一點需要指出的是,已有研究表明在低氧的環境下,如AVT過程中,FAC最有破壞力。
        如今,一種稱為加氧處理(OT)的技術已在直流鍋爐中取代了AVT工藝,OT技術于二十世紀六十年代未期在德國首先被開發應用,并在隨后的二十年內傳到歐洲及日本。目前這項工藝已為前蘇聯的近200臺機組及美國的100多家電廠所采用。
        OT的依據是在純水中含有高達50-200ppb的溶解氧時,低碳鋼表面會產生抗腐蝕作用。對不含銅系統所進行的一項研究中,將雙氧水或氧氣加入到凝結水中,以保持給水中氧的含量為200ppb,此方法還需控制給水中的雜質含量,以使其電導率達到0.15ms/cm(注:應為0.15μs/cm)以下;在含有銅合金的系統中,氧的含量應降至50ppb,給水的電導率可允許上浮至0.2ms/cm(注:應為0.2μs/cm)。
        OT的主要目的就是將省煤器入口的鐵減少到2ppb或更低,在這一點上,世界上已有實例表明同AVT工藝相比,省煤器入口的鐵至少降低了90%。
        注:改用OT會降低此后對FAC所造成損害的敏感性,但廠方也需要采取另外的措施,有關的因素包括管材中鉻的含量、系統的溫度及水的流速等,如有可能應對這些參數進行檢查和修改。
        另外還需要對管道系統進行檢查以確定出被先前FAC作用而削弱的部分,兩種非破壞性的檢測方法 — 超聲波及X射線拍片法,已被成功地用于測量管道現有的壁厚,其中超聲波的測量結果更精確一些。 美國Palo Alto Calif的電力研究院(EPIR)正在對兩項新的非破壞性檢測技術進行評估,該技術無需進行隔離處理,因而大大地節省了時間及人力。
        第一項技術是荷蘭開發的脈沖渦流技術,它已在美國的兩個電廠 — Public Service Co of Colorado's Hayden及Public Service Co of New Mexico's San Juan及西班牙的Iberdola SA Bitbao所擁的的兩家電廠 — Cofrentes及Santurce中所進行測試中運行得很好。
        第二項技術是導波技術,它在檢查長距離的管道中非常有用,而脈沖渦流技術則用于采集大量的管壁厚度數據。導波技術已在美國的兩家工廠 — San Antonio City Public Service Board's JT Deely及 WB Tuttle進行了現場測試。EPRI報道說,TR-108449及TR-108859能提供更詳細的信息。

      停用保護新工藝
        當電廠里的機組處于運行狀態時,鍋爐及給水新的化學處理工藝如EDI及OT大大地降低了系統的積鹽及腐蝕的速度,但是當機組停運時,這些電廠又會遇到嚴重的腐蝕問題。
        由于不定期的停機,隨著以打循環的方式或處于熱備用狀態機組數量的增加,這一問題變得更加明顯。不正確的停用保護方法會產生許多問題,特別會使凝汽器內的銅管出現裂紋、汽輪機中發生銅的沉積等現象。無論-臺機組是以額定流量或更低的流量打循環,經過改進的停用保護方法會降低運行及維護的費用,同時提高了電廠機組運行的可靠性。
        如果停機的時間較長(比如一個月),對整個機組必須進行濕法或干法的停用保護處理,停機時間的長短及機組的設計特點會影響到停用保護方案的選擇,例如在一般的電廠中,主蒸汽管道未被設計用于載水,因此對于這些管路,濕法停用保護工藝是不可行的。
        對機組進行干法停用保護處理意味著系統內除潤滑油以外的所有液體都應被清除掉并用惰性氣體進行置換(通常是采用氮氣),將系統內的水排干后,在注入氮氣之前,必須使用干燥劑來除去殘余的水蒸汽。一旦充入了氮氣,系統就必須密封以減少氮氣的泄漏及防止其它污染物質的內漏。
        如果不能對系統進行密封的話,專家們建議此時可以考慮用一種介質(如經過過濾的干燥空氣)不斷地進行通風或改用濕態停用處理(下面將要討論)。值得一提的是,盡管氮氣是無毒的,但它取代氧氣后會使人窒息,美國的一家電廠曾因氮氣通過主蒸汽系統漏入到汽機房內,使一名正在機房內工作的技術人員窒息而死。
        大多數鍋爐的燃燒室及傳送管道都是直的,在進行停用保護處理之前,能夠很容易地進行清理。向火側表面可用熱空氣進行沖刷并吹干,背火側應將水完全排干,通過人孔可以很方便地通入干燥的空氣進行處理。
        將干燥劑放入主加熱管道及下聯箱內后,在通入氮氣前一定要封住送風管道的入口及煙道的出口。在停用保護階段,剛開始的一周內每天應更換干燥劑,并檢查

      發布時間:2011/4/8 19:05:31 點擊率:5272 [返回上一頁]
       
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