超高纯水技术在热电厂的使用

  • 发布日期:2017-02-10
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1、前言

我们在为大量电厂客户服务过程中发现电导率已不是判定水质好坏的唯一标准,而应更加注意粒子、二氧化硅对纯水水质的影响,同时设备的稳定性和安全性更是电厂客户追求的重点。

锅炉供水

为了电力生产和过程加热,以及较少的环流供热的应用,生产高纯水供转化成蒸汽的锅炉供水。动力公用事业公司是为生产电能而需高纯水的主要用户。在这些应用中,液体水加入蒸汽发生器(锅炉),锅炉通过燃油、煤、天然气或核能将水转化成蒸汽。然后,将产生压力272-1360kg的蒸汽输往涡轮机,涡轮机消耗蒸汽的部分热能,将其转化成轴转动形式的机械能。机械能被送往发电装置,转化成电能。自涡轮机排出的蒸汽主要仍呈气体状,为了回送锅炉,将其冷凝。该发电循环的效率随蒸汽的温度和压力的增加而改进,而在此应用中,需高纯度水的基本原因就在于此。就物理和化学两方面考虑,对于锅炉和涡轮机,增加温度和压力更为需要。蒸汽中少量的污染物,如钠、氯化物或二氧化硅能引起涡轮机叶片的腐蚀或污染,结果降低涡轮机效率甚至使其毁坏。在涡轮机对污染物含量较为敏感的同时,蒸汽的高压和高温增加了供水中盐,特别是SiO2的挥发性,结果使这些污染物夹入蒸汽相的量增加。因此,在较高温度和压力条件下,蒸馏过程是不能够有效地自蒸汽中分离出进料水中的污染物,因此需在锅炉的上游去除这些污染物。

作为这些关系的一个直接结论是操作压力决定了锅炉中必须保持的水的质量。其次,补给水的质量取决于补给和排放费用的经济分析。因为即使在高压下,蒸汽比水所含污染物的浓度要低,所以锅炉浓缩了进料水中的污染物。因此,必须排放锅炉中的一部分水,以维持其水质在所要求的水平。为了确保排放液流仅是进料水流的一小部分,所以进料水的最大的污染物含量必须明显低于锅炉所能承受的污染物含量。例如,在压力272kg或高于272kg的锅炉中,通常有进料水的1/100的排放液流,则要求进料水的质量比保持在锅炉中水的质量优良100倍。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。

表1列出了为保证现代锅炉连续、可靠地操作,锅炉水杂质的最高含量指标。由于锅炉水质随压力变化,因此该表仅作为大体的指南。每一个系统的特殊性质,包括锅炉的设计和涡轮机的现状,对于适宜保持的水质极值也有重大的影响。

许多锅炉,特别是诸如油精炼厂、纸浆和造纸厂等化学加工工厂或食品加工系统的锅炉,用来生产仅供加热的蒸汽。在这些应用中,所需蒸汽的质量远不同于电厂所需的蒸汽质量。二氧化硅的沉淀和涡轮机叶片的腐蚀不是问题,比较而言,返回管线中的冷凝液的酸性腐蚀才是最重要的。这涉及去除水中的碳酸氢盐和碳酸盐的碱度,避免这些化合物在锅炉中的解离,以及产生的二氧化碳进入冷凝液管线。

超高纯水技术在热电厂的使用

2、二氧化硅的去除

二氧化硅具有不同于水中其他无机污染物的性质。二氧化硅是非离子性的物质;在大多数进料水中,具有可检出量的浓度。它能以单个分子或聚合成一定分子量的胶体存在。在一定的浓度和PH条件下,二氧化硅会沉淀形成单个粒子。对此单个粒子的去除,IX是无能为力的;但是RO对粒状二氧化硅的去除是完全有效的,同时也能去除溶解的二氧化硅。

3、高纯水系统中的问题

因为RO系统是复杂的,高度工程监督的,有运动部件的机械过程,所以它们同所有的设备系统一样,受制于同样的缺点。但是,高纯系统的某些特性涉及特殊的问题,为了避免对水质的严重的负面影响,在设计和操作阶段必须慎审地注意这些特殊的问题。有废水需要处理的单位,也可以到污水宝项目服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。

3.1、再污染

在设计和开始工作阶段必须强调这个问题。为了保证良好的性能,组件的制造材料应该在整个加工过程中保持洁净状态。从制造不当的膜上漂洗掉粒子是极端困难的。在装膜之前,应该仔细漂洗RO的管件和压力容器。添加消毒剂,如过氧化氢,在最初漂洗期间能够帮助去除这类粒子。当然,如同任何化学试剂一样,这些氧化剂的浓度应保持低于会使RO单元的结构材料降解的浓度。

若可能的话,RO单元一经操作,就应保持连续运作。长时间停工,由于细菌在透过液流道中的大量繁殖而产生粒子聚集。当RO单元重新使用时,产品水的细菌污染将明显增加,需耗费很多时间冲洗。心要求获得尽可能好的水质场合,必须将RO产品水返至RO单元入口,以保证系统100%时间操作。

3.2、膜旁路

当水通过膜流动,而不是绕过膜流动时,可以体现RO的许多优点。在关注去除离子物质的场合,膜旁路会降低产品水的质量,增加精处理工序的费用。这尚不是严重的问题。然而,RO用作减少粒子的场合,特别是半导体制造中,旁路问题便是一个严重的问题了。在即使只有很小量的水发生膜旁路的情况下,产品水中的粒子浓度也会增加许多倍。

膜旁路主要由两个条件导致。第一,是膜片之间缝隙密封不严,它使进料水不首先通过膜而由膜片之间的咸水侧流入透过液流道。这种情况较少见,最常见的是由产品水返回流入膜间的透过液隔网的透过水的流动造成的。若有足够的压力发生此回流,则膜间的缝隙将爆裂。若该回流是明显的,并影响许多组件,则组件性能的下降会立即显现出来。虽然缝隙受到破坏会发生这种情况,但是除非仔细监控RO单元,否则使用者觉察不出。

能够发生这类情况的原因如下。当RO单元的透过液排入位于较高高度的贮藏时,贮藏中水的位头能有足够的压力引起回流,即可破坏膜间的缝隙。通常在RO透过液的排放处安装单向阀;但是有时即使加单向阀,正常操作还是常遭破坏,结果会使大量的透过液泄漏,从而损害组件。

引起膜旁路的最常遇到的问题是O形密封环的泄漏。每个膜单元的两端都有用O形环密封的连接器。这是一个经济的密封方法,在合适的情况下是十分有效的。但是,为了使O形环密封严格,密封的部件必须是静止固定的,但在RO压力容器中,这不容易作到,当泵启动时,压力容器中的压力增加,容器拉伸。同时,由于在咸水流道中水流动的拖曳,所有有力作用在膜单元上。由此引起膜单元在咸水流动方向上移动。

4、结论

高纯水生产,必须严格控制粒子、细菌和TOC含量是应用的关键过程。RO膜的质量必须不断改进,工程公司必须加强对RO及超高纯水系统的应用、设计和操作更多的了解。



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