(青海宁北发电有限责任公司 青海西宁 810000)
摘要：社会经济的快速发展，对电厂化学制水带来了新的机遇与挑战，有必要对其除碳技术及节能优化问题展开深入研究与探讨，并采取最优化的实施措施，达到事半功倍的制水效果。本文首先概述了相关内容，分析了除碳器及影响运行的因素，并研究了制水系统及调整试验。望该课题的研究，对后续相关工作的实践能够起到借鉴与参考作用。
关键词：电厂化学制水；除碳技术；节能；优化
1前言
在电厂化学制水中，除碳技术及节能优化是一项综合性较强的系统性工作，如何取得最为理想的效果，保证顺利进行，备受业内人士关注。本文从实际出发，结合相关先进理念，对该课题进行了深入研究，阐述了个人的几点认识。
2概述
传统的预处理+ 二级离子交换除盐系统必须设置除碳器。但是，随着膜技术的发展，膜处理设备已广泛应用于电厂水处理中。化学运行人员在长期的运行中发现，由于反渗透出水已经达到了除碳器游离二氧化碳含量≤5 mg /l 的品质要求，除碳器再进一步除碳已经效率极低，结论显示在有反渗透+ 二级除盐系统中的除碳器作用不明显。既然没有除碳的必要，那么从节能与经济运行的角度考虑，是否可以短路除碳器呢? 于是我们调查了同类型电厂水处理系统设计情况，并进行了分析比对后，考虑对系统运行方式优化，开展了短路除碳器运行的试验。
3除碳器及影响运行的因素
3.1 除碳器技术及原理
除碳器是用鼓风脱气的方式除去水质游离二氧化碳的设备，水自设备上部引入，经喷淋装置，流过填料层表面，空气自下部风口进入逆向穿过填料层。水中的游离二氧化碳迅速解析进入空气中，自顶部排出。在水处理工艺中一般设置在氢离子交换器和反渗透设备的后面，正常配制情况下，经除碳器脱气后，水中残留的二氧化碳不超过5 mg /L。
鼓风式除碳器的工作原理: 当有一定酸度的水( 此时水中的碳酸盐的平衡向生成CO2) 由除碳器顶部进入除碳器，下落的过程中在填料拉稀层作用下，水流被分散成许多小水滴或水膜，水的表面积增大，利用鼓风机将空气从除碳器底部送入，当空气和水滴接触时降低了CO2在水中的风压，水中溢出的CO2便会并被空气流带走，达到除碳的目的。除碳原理是基于亨利定律。根据亨利定律: 二氧化碳在水中的溶解度，与该水面上气体压力中游离二氧化碳的分压力成正比，所以只要减少液面上二氧化碳的分压，就可以降低溶解在水中的二氧化碳含量。由于空气中二氧化碳所占的比例很小( 在0． 1 MPa 大气压中，二氧化碳的分压仅占0． 03%) 。在此分压下，水中相应的二氧化碳溶解度为1 mg /L 左右，而H 型阳床出水中游离二氧化碳的含量( 视原水碱度) 为50 到几百mg /L。因此可以利用空气流将水面上二氧化碳带走，以减少水面上二氧化碳的分压，水中的二氧化碳便会析出，并被空气流带走，从而降低二氧化碳在水中的溶解量。
鼓风除碳器是一个圆柱形设备，柱体一般由金属制造，内表面采用适当的防腐措施，柱内的填料可采用堆放多面空心球或其他填料。除碳器运行时水自除碳器的上部进入，经配水装置淋下，在填料层中与下部鼓入的除碳风相接触，由于填料的分割作用，除碳水被分散成许多小股或水滴状，所以水中的游离CO2很快地被除碳风带走，从上部排气筒排入大气。
3. 2 影响鼓风机除碳器效果的因素
负荷。由于进入除碳器水中的CO 2 很高，若除碳器进水负荷过大，可能恶化除碳器的效果，因此，除碳器的进水应连续、均匀且维持额定负荷运行。
风水比。风水比指在除碳时处理每立方米除碳谁所需要的的空气立方米数。理论上，数去CO2其风水比应维持在15 ～ 40 m3空气/m3 水。风水比低于上述值时，也会使除碳器效果受到影响。
风压。选择鼓风机时，应考虑塔内填料层的阻力以及其他阻力的总和。风压过低会使CO2不能顺利地从风筒处排走，已排出的还会溶解在水中，使水中CO2含量增高。
填料。填料主要影响水的分散度，分散度大，有利于除碳［1］。填料不同，其比表面积不同，对水的分散度影响也不同，因而除碳效果也不同。
水温。提高水温会加快CO2从水中的脱除速度，有利于除碳； 同时由于大部分的除碳器都置于户外，适当提高水温对冬季运行有利。除碳器温度受阴离子树脂热稳定性影响，所以水温以不超过40 ℃为宜； 除碳器鼓风机的进气质量要好，新鲜空气要不含灰尘。否则污染其他的杂质( 如CO2、NH3等) ，会随之溶入水中，影响除碳效果和阴床的进水水质。所以鼓风机入口最好要有过滤装置。
4制水系统及调整试验
4. 1 系统简介及短路后果
同华发电公司一期化学水处理除盐工艺为:反渗透+ 二级离子交换除盐，在阳离子交换器与阴离子交换器之间设置2 套鼓风式脱二氧化碳器( 简称除碳器) 。除碳器规格为直径1． 4 m，高度2． 5 m，钢制衬胶，内装直径50 mm 塑料多面空心球1． 4 m，进水装置为母管支管式，每套除碳器配备一台4 kW 除碳风机。除碳器的作用是除掉阳离子交换器出水中游离的二氧化碳，目的是为了减轻阴离子交换器的负担，利于阴离子交换器的除硅，提高阴离子交换器的周期制水量和出水水质，减少再生剂用量［2］。
由于电厂周围空气质量不高，空气中粉尘颗粒物含量较高，当除碳器风机连续运转时，鼓风送入除碳器的大量空气携带了空气中的灰尘等杂质，当与水接触后反造成了水质的二次污染，至使阴床出水导电度升高。另外，从定检除碳器时可以看到塑料多面空心球很脏( 污染变黑) ，母支管式进水装置法兰也有多处腐蚀，除碳器内壁防腐有局部脱落等问题。一次性清洗、更换空心球及内壁防腐检修费用至少在2 万元以上。鉴于以上原因，某电厂化学专业提出对一期除盐水系统除碳器进行运行调整试验，即开启除碳器手动旁路总门，停运#1、#2 除碳风机，阳床出水直接进入中间水箱。加强对水质指标的监视。
除碳器短路后可能产生的问题: 当反渗透+混合离子交换器制水工艺中把除碳器短路后，反渗透的产水直接进入混床，在某些情况下有可能出现二氧化碳浓度超标的情况，不仅影响到混合离子交换器的周期制水量，还有可能影响混床的出水水质。这是因为当水经过混合离子交换器的过程中，CO2想要被除掉必须要使其转化成可交换碳酸氢根、碳酸根离子，才可以被阴离子树脂交换而去除。所以有两点建议措施可以减少反渗透出水中的CO2，一是在反渗透装置后加设中间水箱。出水中少量的CO2因为在中间水箱有充分的滞留时间，而直接与空气接触，多余的CO2会通过排气口自动排出； 二是适当增加混床里面阴树脂的量。目的是增加了树脂层高度，延长了水在树脂层的停留时间，使CO2有足够的时间被阴树脂去除。
4. 2 阴床出水导电度
经过2 个多月时间的运行，阴床的出水水质不仅没有降低，反而还有提高( 出水电导逐步下降至0． 2 μs /cm 以下，二氧化硅从在线表数据看，没有明显变化，水质反而更好了( 见下图曲线) 。
4.3 阴床周期制水量
阴床周期制水量甚至可以增加，降低碱耗。
5经济效益
除碳风机每台的功率为4 kW，共2 台同时运行，水处理系统年运行时间若按300 天计算，短路除碳器运行后，每年可节约运行电4 kW* 0． 382* 2* 24* 360 = 26 265． 6 元； 同时降低了系统阻力，减少了检修维护工作量和维修费用，还避免室外空气中带入杂质而发生二次污染，提高了出水水质，节能效果非常明显。二期也实施后，每年都可以实现节约成本和各种费用至少5 万元以上。
6结束语
总之，在当前各种条件下，电厂化学制水中除碳技术及节能优化工作实践中依旧存在着多方面的问题，我们应该从这些问题的实际情况出发，深刻分析其产生的多方面原因，统筹并进，多措并举，克服该项工作中的诸多难点问题，进而获得最为优化可行的实施策略与效果。
参考文献：
[1]吴仁芳，徐忠鹏.电厂化学[M].中国电力出版社，2016（21）：88-89.
[2]戴广华.电厂水处理与化学监督[M].中国电力出版社，2011-09.
[3]刘晓.电厂水处理及化学监督[M].中国电力出版社，2009-11.
论文作者:汪海霞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/21
标签：水中论文; 填料论文; 电厂论文; 二氧化论文; 水质论文; 反渗透论文; 阴离子论文; 《电力设备》2018年第14期论文;