摘要：近年来，由于社会用电量减少我厂的机组启停次数明显增多，开停机过程中的系统冲洗、排补增加，且机组对外供热工程的实施增加了除盐水使用量。除盐设备运行一定周期后，制水能力失效，必须使用盐酸、氢氧化钠再生合格后重复投入运行，除盐系统的离子交换器再生过程中盐酸、氢氧化钠、自用水等原料的消耗以及再生水泵的能耗，直接影响到除盐水的制水成本，因此除盐设备如何高效经济运行，使周期制水量最大化是需探讨和解决的课题。
关键词：除盐水；水资源使用；节能降耗
引言
随着我国国民经济的快速稳步增长，实现社会与环境的可持续发展，调整产业结构、转变经济增长模式、发展低碳经济已成为国民经济发展的主题。电力工业是国民经济发展的重要能源支撑，发展清洁能源、实现节能减排是电力发展永恒的主题，电厂化学专业也应紧随国家能源结构调整的步伐，牢牢抓住节能减排的发展契机，充分发挥专业特色，服务于电力工业转变经济增长方式的大局，不断研发和应用新的技术，为发展清洁能源和节能减排不断做出新的贡献。
一、实施背景
沙角A 电厂（机组容量：一期3×21 万千瓦和二期2×33 万千瓦）5 台机组，化学预处理系统原设计中建造安装有三台水力加速澄清池，三台双室无阀滤池，以及相应的混凝剂储存及加药系统，后在三台澄清池中分别加装了斜管，以提高澄清池出力及改善出水水质。因水源（东引河水）水质恶化，分别在2001年和2007年，在沙角南充桥段和镇口段将市政自来水通过淡水管线A管引入厂区，作为锅炉补给水处理系统原水。原预处理系统中的澄清池、无阀滤池均予保留，拆除了原混凝剂储存及加药系统，市政自来水不再进行加药处理直接通过原系统进入清水箱。2004年，把厂外工业水接入澄清池进水母管作为备用水源。2010年，进行了四台活性炭过滤器、两台前置氢床+阳床、两台弱碱阴床+强碱阴床、三台混床的程控改造。2017年，进行了两台前置氢床+阳床、两台弱碱阴床+强碱阴床的程控改造。
锅炉补给水处理采用一级除盐+混床进行二级除盐处理，系统连接方式为母管制，前置氢床（弱碱阴床）、阳床（强碱阴床）采用串联再生，混床为体内同步再生，再生剂为盐酸和氢氧化钠，锅炉补给水处理系统包括四套活性炭过滤器、四套前置氢床+阳床、四套弱碱阴床+强碱阴床、三套混床；单套设备最大运行出力为120T/H，出水水质控制为：二氧化硅≤20μg/L，电导率≤0.2μs/cm。
近年来，由于社会用电量减少我厂的机组启停次数明显增多，开停机过程中的系统冲洗、排补增加，且机组对外供热工程的实施增加了除盐水使用量。除盐设备运行一定周期后，制水能力失效，必须使用盐酸、氢氧化钠再生合格后重复投入运行，除盐系统的离子交换器再生过程中盐酸、氢氧化钠、自用水等原料的消耗以及再生水泵的能耗，直接影响到除盐水的制水成本，因此除盐设备如何高效经济运行，使周期制水量最大化是需探讨和解决的课题。
二、优化除盐运行方式
1、除盐制水系统树脂交换器制水、再生优化技术要点
1）、每星期对东江水水质进行全面的化验分析，及时掌握原水的PH、余氯、氯根、活性硅、全硅等水质指标，为除盐制水系统树脂交换器制水、再生提供科学的数据支持。
2）、调整树脂交换器的运行制水流量：根据除盐水用水情况，优化制水方式。之前，从40-60T/H小流量制水方式，改为120T/H大流量，更接近树脂交换器设计制水流量。
3）、精心调节、做好化学仪表维护工作，每次启动树脂交换器后，水质达标后，立即收水，减少过度正洗而产生的浪费。制水期间，注意调节各水箱水位，无溢流。
4）、优化控制树脂交换器的反洗强度，控制好大反洗周期（8-10个再生周期，大反洗一次阳床、强碱阴床），在让树脂层充分松动、出水水质清澈又不会跑树脂之间寻求最佳的反洗流量控制在50-60T/H。为避免大反洗时树脂托层，控制初始流量10～15 t/h，待树脂层松动后，再调大流量，反洗至排水清为止。
5）、优化控制树脂交换器再生过程中，顶压压力控制在0.1-0.15MPa；
6）、前置氢床+阳床（001×7强酸阳树脂+001×7强酸阳树脂）串联再生酸浓度控制在3.2%-3.5%；弱碱阴床+强碱阴床（D301大孔阴树脂+201×7强碱阴树脂）串联再生碱浓度控制在3.2%-3.8%；混床（001×7强酸阳树脂、201×7强碱阴树脂）再生酸、碱浓度控制在3.2%-3.6%.
2、提高了树脂交换器（前置氢床+阳床、弱碱阴床+强碱阴床）制水量
1）、通过调整树脂交换器的运行制水流量，优化树脂交换器再生时的反洗强度、再生液浓度、再生正洗时间，大幅提高了提高了树脂交换器（前置氢床+阳床、弱碱阴床+强碱阴床）制水量。
2）、提高了除盐设备的可靠性，减少、改变了因树脂交换器失效对全厂机组除盐水供应影响的被动局面。
3）、延长了树脂（前置氢床+阳床、弱碱阴床+强碱阴床）的使用寿命，大幅减少更换树脂的相关费用。
4）、降低了再生除盐设备的人工强度，节省劳动力。
5）、降低了再生过程跑酸、碱等的风险，提高了可靠性。
3、解决了树脂交换器除盐系统能耗大、运行成本高的问题
1）、优化运行方式后，节约大量水资源。
2）、减少了再生过程的酸、氢氧化钠使用量。
3）、通过再生前置氢床+阳床、弱碱阴床+强碱阴床交替进行的方式，使再生时产生的酸、碱性再生废集中到中和池处理，大幅减少因中和酸、碱废水消耗的盐酸与氢氧化钠量。
4、大幅度延长离子交换树脂的使用寿命。
以沙角A电厂正在使用的离子交换树脂（001×7强酸阳树脂、D301大孔阴树脂、201×7强碱阴树脂），厂家建议使用6-8年后离子交换性能下降，需定期更换树脂。优化除盐水制水方式后，树脂已正常使用13年，经测试，树脂离子各项性能无明显下降，仍可正常使用，超出了离子交换树脂的设计使用寿命的一倍。
5、实现了再生废液对厂外“零”排放，对环境的影响减到最低
1）、将再生废液收集到中和池进行中和处理，达标后送污水处理厂经处理后，用于电厂的输煤系统冲洗。
2）、延长离子交换树脂的使用寿命，每年减少废旧树脂处理量约30吨。
三、经济效益情况
针对化学除盐系统母管制的特点分别对阳床、阴床及混床的制水能力、效果进行试验、评估。方案提出、论正、试验历经三个多月，从调整制水流量、反洗强度、再生液浓度、再生正洗时间等入，除盐系统的离子交换器再生过程中盐酸、氢氧化钠、自用水等原料的消耗以及再生水泵的能耗，直接影响到除盐水的制水成本，除盐设备运行、再生方式优化，提高了经济性，使周期制水量最大化。每年可以节省盐酸约70吨；节省氢氧化钠约78吨；节省电量2200KW，减少再生用水（东江水）量约9000吨，即减少排放了大约9000吨的废水，延长了离子交换树脂的使用周期。
按年度生产除盐水量大约80万吨、全年消耗盐酸170吨，消耗氢氧化钠190吨进行统计、测算，一年可以节省再生盐酸量约70吨；节省再生氢氧化钠量约48吨；因再生次数减少，再生水泵（22KW）减少运行时间约160小时，节省电量约3500KW，减少再生用水（东江水）量约9000吨，即减少排放了大约9000吨的废水。运行方式的改变，创造了较好经济效益，每年减少了盐酸、氢氧化钠、再生水的使用量。
一、节约费用计算：
工业用电费2.15 元/千瓦时；东江水水费3.5 元/立方米；工业水水费2.15元/立方米；盐酸800元/吨；氢氧化钠1800元/吨计算。
1、节约再生电量费用：
再生水泵（22KW）减少运行时间约160小时，年节约电量消耗费用：22*160*2.15元/千瓦时≈0.8万元。
2、节约再生耗水费用：
再生用水（东江水）量减少约9000吨，年节约东江水消耗费用：9000*3.5元/立方米≈3.2万元。
3、节约再生盐酸、氢氧化钠费用：
再生用盐酸量减少约70吨，年节约盐酸消耗费用：70*800元/吨≈5.6万元。
再生用氢氧化钠量减少约48吨，年节约氢氧化钠消耗费用：48*1800元/吨≈8.7万元。
中和用盐酸量减少约20吨，年节约盐酸消耗费用：20*800元/吨≈1.6万元。
中和用氢氧化钠量减少约20吨，年节约氢氧化钠消耗费用：20*1800元/吨≈3.6万元。
4、中和后废水用于回收使用费用：
再生废液收集到中和池进行中和处理，达标后送污水处理厂经处理后，用于电厂的输煤系统冲洗，年度节约工业水量约15万吨，年节约工业水量消耗费用：15万吨*2.15元/立方米≈32万元。
二、投入设备改造费用：
1、因本项目只改变了设备的运行、再生方式；无设备改造，不需投入设备改造费用。
三、后期设备维护费用：
1、离子交换树脂（001×7强酸阳树脂、D301大孔阴树脂、201×7强碱阴树脂），厂家建议使用6-8年后离子交换性能下降，需定期更换树脂。优化除盐水制水方式后，树脂已正常使用13年，经测试，树脂离子各项性能无明显下降，仍可正常使用，超出了离子交换树脂的设计使用寿命的二倍。以每台离子交换器更换一次80万元计算，4台前置氢床+阳床、4台弱碱阴床+强碱阴床、3台混床使用期从六年增加到十二年。增加六年使用期，11台节约更换树脂费用共计880万元，约合每年节省146万元。
四、总数节约费用汇总：
电费+东江水水费+工业用水水费+再生中和药品消耗（盐酸+氢氧化钠消耗费用）+年度更换树脂费用=0.8+3.2+5.6+8.7+1.6+3.6+32+146≈201.5万元
四、小结
优化除盐运行方式的应用，对进一步深化节能降耗、降低运行成本有重大意义。符合运行维护成本最少化、系统安全可靠、高效环保、经济指标领先的理念。从成果应用情况来看，设备投入少，经济效益明显，除盐设备运行、再生方式优化技术具有显著的经济及环保价值。
论文作者:何勇
论文发表刊物:《电力设备》2019年第3期
论文发表时间:2019/6/11
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