超高純水技術(shù)在熱電廠的使用

1、前言

我們在為大量電廠客戶服務(wù)過程中發(fā)現(xiàn)電導(dǎo)率已不是判定水質(zhì)好壞的唯一標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)更加注意粒子、二氧化硅對純水水質(zhì)的影響，同時設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性更是電廠客戶追求的重點。

鍋爐供水

為了電力生產(chǎn)和過程加熱，以及較少的環(huán)流供熱的應(yīng)用，生產(chǎn)高純水供轉(zhuǎn)化成蒸汽的鍋爐供水。動力公用事業(yè)公司是為生產(chǎn)電能而需高純水的主要用戶。在這些應(yīng)用中，液體水加入蒸汽發(fā)生器（鍋爐），鍋爐通過燃油、煤、天然氣或核能將水轉(zhuǎn)化成蒸汽。然后，將產(chǎn)生壓力272-1360kg的蒸汽輸往渦輪機，渦輪機消耗蒸汽的部分熱能，將其轉(zhuǎn)化成軸轉(zhuǎn)動形式的機械能。機械能被送往發(fā)電裝置，轉(zhuǎn)化成電能。自渦輪機排出的蒸汽主要仍呈氣體狀，為了回送鍋爐，將其冷凝。該發(fā)電循環(huán)的效率隨蒸汽的溫度和壓力的增加而改進，而在此應(yīng)用中，需高純度水的基本原因就在于此。就物理和化學(xué)兩方面考慮，對于鍋爐和渦輪機，增加溫度和壓力更為需要。蒸汽中少量的污染物，如鈉、氯化物或二氧化硅能引起渦輪機葉片的腐蝕或污染，結(jié)果降低渦輪機效率甚至使其毀壞。在渦輪機對污染物含量較為敏感的同時，蒸汽的高壓和高溫增加了供水中鹽，特別是SiO2的揮發(fā)性，結(jié)果使這些污染物夾入蒸汽相的量增加。因此，在較高溫度和壓力條件下，蒸餾過程是不能夠有效地自蒸汽中分離出進料水中的污染物，因此需在鍋爐的上游去除這些污染物。

作為這些關(guān)系的一個直接結(jié)論是操作壓力決定了鍋爐中必須保持的水的質(zhì)量。其次，補給水的質(zhì)量取決于補給和排放費用的經(jīng)濟分析。因為即使在高壓下，蒸汽比水所含污染物的濃度要低，所以鍋爐濃縮了進料水中的污染物。因此，必須排放鍋爐中的一部分水，以維持其水質(zhì)在所要求的水平。為了確保排放液流僅是進料水流的一小部分，所以進料水的最大的污染物含量必須明顯低于鍋爐所能承受的污染物含量。例如，在壓力272kg或高于272kg的鍋爐中，通常有進料水的1/100的排放液流，則要求進料水的質(zhì)量比保持在鍋爐中水的質(zhì)量優(yōu)良100倍。同時可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。

表1列出了為保證現(xiàn)代鍋爐連續(xù)、可靠地操作，鍋爐水雜質(zhì)的最高含量指標(biāo)。由于鍋爐水質(zhì)隨壓力變化，因此該表僅作為大體的指南。每一個系統(tǒng)的特殊性質(zhì)，包括鍋爐的設(shè)計和渦輪機的現(xiàn)狀，對于適宜保持的水質(zhì)極值也有重大的影響。

許多鍋爐，特別是諸如油精煉廠、紙漿和造紙廠等化學(xué)加工工廠或食品加工系統(tǒng)的鍋爐，用來生產(chǎn)僅供加熱的蒸汽。在這些應(yīng)用中，所需蒸汽的質(zhì)量遠(yuǎn)不同于電廠所需的蒸汽質(zhì)量。二氧化硅的沉淀和渦輪機葉片的腐蝕不是問題，比較而言，返回管線中的冷凝液的酸性腐蝕才是最重要的。這涉及去除水中的碳酸氫鹽和碳酸鹽的堿度，避免這些化合物在鍋爐中的解離，以及產(chǎn)生的二氧化碳進入冷凝液管線。

鍋爐的水質(zhì)

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2、二氧化硅的去除

二氧化硅具有不同于水中其他無機污染物的性質(zhì)。二氧化硅是非離子性的物質(zhì)；在大多數(shù)進料水中，具有可檢出量的濃度。它能以單個分子或聚合成一定分子量的膠體存在。在一定的濃度和PH條件下，二氧化硅會沉淀形成單個粒子。對此單個粒子的去除，IX是無能為力的；但是RO對粒狀二氧化硅的去除是完全有效的，同時也能去除溶解的二氧化硅。

3、高純水系統(tǒng)中的問題

因為RO系統(tǒng)是復(fù)雜的，高度工程監(jiān)督的，有運動部件的機械過程，所以它們同所有的設(shè)備系統(tǒng)一樣，受制于同樣的缺點。但是，高純系統(tǒng)的某些特性涉及特殊的問題，為了避免對水質(zhì)的嚴(yán)重的負(fù)面影響，在設(shè)計和操作階段必須慎審地注意這些特殊的問題。有廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項目服務(wù)平臺咨詢具備類似污水處理經(jīng)驗的企業(yè)。

3.1、再污染

在設(shè)計和開始工作階段必須強調(diào)這個問題。為了保證良好的性能，組件的制造材料應(yīng)該在整個加工過程中保持潔凈狀態(tài)。從制造不當(dāng)?shù)哪ど掀吹袅Ｗ邮菢O端困難的。在裝膜之前，應(yīng)該仔細(xì)漂洗RO的管件和壓力容器。添加消毒劑，如過氧化氫，在最初漂洗期間能夠幫助去除這類粒子。當(dāng)然，如同任何化學(xué)試劑一樣，這些氧化劑的濃度應(yīng)保持低于會使RO單元的結(jié)構(gòu)材料降解的濃度。

若可能的話，RO單元一經(jīng)操作，就應(yīng)保持連續(xù)運作。長時間停工，由于細(xì)菌在透過液流道中的大量繁殖而產(chǎn)生粒子聚集。當(dāng)RO單元重新使用時，產(chǎn)品水的細(xì)菌污染將明顯增加，需耗費很多時間沖洗。心要求獲得盡可能好的水質(zhì)場合，必須將RO產(chǎn)品水返至RO單元入口，以保證系統(tǒng)100%時間操作。

3.2、膜旁路

當(dāng)水通過膜流動，而不是繞過膜流動時，可以體現(xiàn)RO的許多優(yōu)點。在關(guān)注去除離子物質(zhì)的場合，膜旁路會降低產(chǎn)品水的質(zhì)量，增加精處理工序的費用。這尚不是嚴(yán)重的問題。然而，RO用作減少粒子的場合，特別是半導(dǎo)體制造中，旁路問題便是一個嚴(yán)重的問題了。在即使只有很小量的水發(fā)生膜旁路的情況下，產(chǎn)品水中的粒子濃度也會增加許多倍。

膜旁路主要由兩個條件導(dǎo)致。第一，是膜片之間縫隙密封不嚴(yán)，它使進料水不首先通過膜而由膜片之間的咸水側(cè)流入透過液流道。這種情況較少見，最常見的是由產(chǎn)品水返回流入膜間的透過液隔網(wǎng)的透過水的流動造成的。若有足夠的壓力發(fā)生此回流，則膜間的縫隙將爆裂。若該回流是明顯的，并影響許多組件，則組件性能的下降會立即顯現(xiàn)出來。雖然縫隙受到破壞會發(fā)生這種情況，但是除非仔細(xì)監(jiān)控RO單元，否則使用者覺察不出。

能夠發(fā)生這類情況的原因如下。當(dāng)RO單元的透過液排入位于較高高度的貯藏時，貯藏中水的位頭能有足夠的壓力引起回流，即可破壞膜間的縫隙。通常在RO透過液的排放處安裝單向閥；但是有時即使加單向閥，正常操作還是常遭破壞，結(jié)果會使大量的透過液泄漏，從而損害組件。

引起膜旁路的最常遇到的問題是O形密封環(huán)的泄漏。每個膜單元的兩端都有用O形環(huán)密封的連接器。這是一個經(jīng)濟的密封方法，在合適的情況下是十分有效的。但是，為了使O形環(huán)密封嚴(yán)格，密封的部件必須是靜止固定的，但在RO壓力容器中，這不容易作到，當(dāng)泵啟動時，壓力容器中的壓力增加，容器拉伸。同時，由于在咸水流道中水流動的拖曳，所有有力作用在膜單元上。由此引起膜單元在咸水流動方向上移動。

4、結(jié)論

高純水生產(chǎn)，必須嚴(yán)格控制粒子、細(xì)菌和TOC含量是應(yīng)用的關(guān)鍵過程。RO膜的質(zhì)量必須不斷改進，工程公司必須加強對RO及超高純水系統(tǒng)的應(yīng)用、設(shè)計和操作更多的了解。