熱電廠供熱蒸汽凝結水回收的水處理方式

胡景旭

摘 要：文章對熱電廠的蒸汽凝結水水處理的必要性進行了闡述，對凝結水處理的工藝、設備及主要材料選型方法進行了論述。

關鍵詞：蒸汽；凝結水；熱電廠；水處理

蒸汽廣泛應用于電力、供熱、石油、化工、制藥、冶金、食品、紡織、印染、建材等國民經(jīng)濟行業(yè)，是現(xiàn)代人類生產(chǎn)生活中的一種主要二次能源。有數(shù)據(jù)表明，目前我國蒸汽供熱系統(tǒng)的熱能平均利用效率只有30%左右，節(jié)能潛力約為8000萬噸標準煤。因此，節(jié)能降耗是我國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必要手段。長期以來，人們比較注重鍋爐的節(jié)能，而對同屬蒸汽供熱系統(tǒng)的凝結水系統(tǒng)卻重視不夠。蒸汽在用汽設備中放出汽化潛熱后，變?yōu)轱柡湍Y水。該凝結水的熱量與凝結水的壓力和溫度成正比，可占蒸汽總熱量的20%、30%。所以凝結水的回收利用是蒸汽供熱系統(tǒng)節(jié)能的一項主要措施。但是，對于負責提供區(qū)域工業(yè)蒸汽的熱電廠，由于電站鍋爐對給水的品質要求比較高，所以要想安全可靠的回收利用凝結水，必須有可靠的凝結水處理系統(tǒng)。因此，蒸汽凝結水處理系統(tǒng)是熱電廠供熱蒸汽凝結水回收的關鍵環(huán)節(jié)，必須予以高度地重視。

1 熱電廠供熱蒸汽凝結水的品質

蒸汽在換熱設備中轉換成凝結水，應該是品質良好的蒸餾水。這與實際熱電廠回收的凝結水品質有很大出入，這是由以下原因造成的：

1.1 空氣

蒸汽系統(tǒng)停運后，殘存在系統(tǒng)中的蒸汽冷凝成凝結水，體積減小，在系統(tǒng)中造成負壓或真空，所以大量的空氣從漏氣處進入系統(tǒng)。

1.2 二氧化碳

凝結水中的CO2主要是由于鍋爐水中含有的碳酸鹽或重碳酸鹽在爐內壓力和溫度的作用下分解產(chǎn)生的。其化學反應式如下：

Na2CO3+H2O=NaOH+NaHCO3

NaHCO3=NaOH+CO2↑

1.3 氧化鐵、氫氧化鐵及碳酸氫亞鐵

從鍋爐出來的蒸汽都攜帶有一定量的水滴，使蒸汽在凝結后呈堿性。因而，凝結水可以迅速溶解沿途管道和設備中的鐵銹（氧化鐵）。凝結水中的氧和二氧化碳也同時引起了管道和設備的腐蝕，同管道和設備中的鐵反應，生成了氫氧化鐵、氧化鐵、碳酸氫亞鐵。因此，造成凝水懸浮物和鐵離子超標。

1.4 油污

如果熱用戶使用蒸汽原動機、汽錘等動力設備，則凝結水有可能被油污弄臟。

1.5 其它雜質

主要是熱用戶的換熱設備存在泄漏點，使蒸汽或凝結水同熱用戶的原料、半成品或熱媒接觸造成了凝結水污染。新安裝的蒸汽或凝結水管路沒有進行認真的沖洗和吹掃，也是造成其它雜質進入凝結水系統(tǒng)的原因。

由于，熱電廠的凝結水可能含有以上雜質，因此對熱電廠回收利用的凝結水進行監(jiān)測和處理是必需的。

2 熱電廠凝結水的預處理

由于凝結水內含有懸浮物等雜質，為了降低凝結水精處理系統(tǒng)的負擔，必須對凝結水采取預處理。

2.1 過濾器

主要用于除去系統(tǒng)中的懸浮物，對汽包爐的熱電廠常用的有覆蓋過濾器、濾芯式過濾器、電磁過濾器、由陽樹脂填充的過濾器以及近幾年出現(xiàn)的自清洗過濾器等。其中，覆蓋式過濾器中的復合雙層膜過濾器采用具有微孔（吸附能力很強）、化學穩(wěn)定性好的粉狀物。通過機械阻留、吸附、重疊、架橋作用，對凝結水雜質進行去除。該設備的除油率>90%，除鐵濾>80%，并有操作簡單、可靠、耐高溫（最高可達120℃）、占地面積小和運行成本低等優(yōu)點。

在確定過濾器型式之前，要對各熱用戶的用熱工藝做充分調查，做到有的放矢。如果凝結水的含油量不高的情況下，自清洗過濾器是很好的選擇。

2.2 換熱器

凝結水溫度一般都在80℃以上，而用于凝結水精處理的樹脂耐溫則多在80℃以下。為了保護樹脂、回收凝結水余熱，應采用換熱器將凝結水中的熱量傳遞給去除氧器的系統(tǒng)補充的除鹽水。換熱器可采用板式、列管式。

2.3 緩沖水箱

由于凝結水流量存在一定的波動性，因而采用緩沖水箱配合變頻凝結水泵來調控給精處理系統(tǒng)的流量，從而保證了通過混床的凝結水流速，解決了瞬時流量大于處理量為用戶系統(tǒng)造成的波動。

3 熱電廠凝結水的精處理

混床是熱電廠凝結水精處理的主要設備。在混床前還應設置一級保安過濾器，以防系統(tǒng)故障。

3.1 混床流速

混床流速的選擇要兼顧混床截污能力、離子交換情況和樹脂的老化磨損問題。綜合考慮以上因素，混床的運行流速一般選用80-120m/h。在此流速下，大孔樹脂的壽命為5-8年。

3.2 混床樹脂

凝結水混床一般選用大顆粒的大孔徑樹脂。但樹脂的顆徑越大，其離子交換反應的速度就越低。因此，樹脂的選擇要綜合考慮以下幾方面：

3.2.1 樹脂粒度

通常陽樹脂顆徑為0.67-0.99mm，陰樹脂的顆徑為0.54-0.99mm。大于1mm的粗顆粒效果不好。對陽樹脂中細顆粒的比例應嚴格控制，否則會造成分離困難。對陰樹脂中的細顆粒比例不必控制，因為它對去除懸浮物有利。

3.2.2 樹脂要有足夠的機械強度，耐磨性好、不易破碎。

3.2.3 陰陽樹脂混合比例

（1）對于H/OH型混床陰陽樹脂比例為1：2。

（2）對于NH4/OH型混床，當冷卻水為淡水時，陰陽樹脂的比例為1：1；當冷卻水為海水時，陰陽樹脂比例為3：2。

4 結束語

蒸汽凝結水是一筆寶貴的財富，它的回收利用既節(jié)省了水資源，又充分利用了凝結水的預熱，是一舉多得的好事。但由于凝結水可能含有各種雜質，因此必須對各熱用戶的用熱工藝和凝結水品質進行充分調研。只有確定合理的凝結水處理方案，才能保證鍋爐的安全運行，才能真正地回收這筆財富。